火焰原子吸收光谱法对矿石中银量测定研究

2022-12-20

银, 质软, 富延展性;是现在比较常见的贵金属之一, 由于其稳定的化学性质、较低的活跃性、良好的导热、导电性能, 除了做成各种首饰外, 生活中还有各种广泛的用途, 单质银在自然界中很少, 几乎绝大部分银都是以化合物的状态存在的, 单质银接触空气极易氧化变黑, 但是其化合物化学性质稳定。在地壳中银主要是以硫化物的形式存在于各种金属矿中, 单独以银为主的银矿比较少, 经现在大部分发现的金属矿可总结出银伴生在铜矿、铜铅锌多金属矿、铜镍矿和金矿中较多。所以在开采和提炼铜、铅、锌、镍和金等金属矿时, 银量的测定并回收也是有很重要的经济价值和实用价值, 银量测定是评价含银金属矿的首要工作。目前常见矿石中银量测定方法包括:原子吸收分光光度法 (火焰法、石墨炉原子吸收法、氢化法、冷原子吸收法) 、发射光谱法、、电感耦合等离子体质谱法等。其中火焰原子吸收光谱法可测定的元素种类可达到67种, 精度比其他方法好, 干扰项下少, 检测速度快操, 自动化程度高, 测定方法简便、容易操作和灵敏度可达到ppm级, 因此常被用于矿石中伴生金属矿中含银量比较低的测定。但是火焰原子吸收光谱法也有一定的局限性:首先测定一个元素需要一个灯、其次多数非金属元素不能直接测定以及标准曲线范围比较窄, 一般为一个数量级。

1 火焰原子吸收光谱法仪器方面介绍:

1.1 光源:

1.1.1 光源为锐线光源

·最常用的连续光源是家里的白炽灯, 一般波长范围较宽:从300nm到红外区

·相对来说, 锐线光源是不连续的。如黄色的街灯, 灯里有钠盐的蒸气。它发出两个不连续的波长:589.0和589.6nm

1.1.2 原子化器相当于吸收池

1.1.3 分光系统被安在检测系统前面, 原子化器后面, 单色仪的主要作用不是分光, 避免原子化器强光直接照到光电检测器上

1.1.4 作用:是发射被测元素基态原子所吸收的的特征共振辐射。

1.1.5要求:发射线的宽度要明显小于吸收线宽度

辐射要有足够的强度

辐射有足够的稳定性

光谱纯度要高, 在光源通带内无其他干扰光谱

1.1.6种类:空心阴极灯无极放电灯多元素空心阴极灯

下面我们了解下空心阴极灯组成 (HCL) :

1.1.6. 1 阴极被测元素材料

1.1.6. 2 阳极钨

1.1.6. 3 惰性气体氖 (低压)

1.1.6. 4 玻璃窗石英

空心阴极灯灯位置的调整, 可以非常方便的通过手来进行人工调节;灯电流采用制造商推荐的操作电流。略高于或低于该数值, 一般将不会影响分析的灵敏度;灯电流太小, 则要求增大光电倍增管的放大倍数, 从而提高了噪音。灯电流太大, 则会导致两方面的结果:

(1) 锐线光源变宽, 产生自吸, 将导致灵敏度降低, 且线性弯。

(2) 灯的寿命降低

1.2 原子吸收中, 光源的要求以及发光原理

1.2.1 首先是光源能发射出所需波长的谱线, 谱线的轮廓要窄。半峰宽应是10-3-10-5nm

1.2.2 其次是要有足够的辐射强度, 这对高灵敏度、低噪音有意义。光源的辐射强度应该稳定、均匀, 单光束仪器对此特别敏感

1.2.3 第三, 灯内填充气及电极支持物所发射的谱线应对共振线没有干扰或干扰极小

原理:在阴极和阳极间加300-500V电压, 电子由阴极向阳极运动, 使充入的惰性气体电离, 正离子以高速向阴极运输, 撞击阴极内壁, 引起阴极物质的溅射, 溅射出来的原子与其他粒子相互碰撞而被激发, 激发态的原子不稳定, 立即退激到基态, 发射出共振发射线

1.3 燃烧头的情况

1.3.1 材料:惰性金属

1.3.2 形状:孔型长缝型 (常用) ---长缝型规格: (1) 100mm (空气乙炔) )

(2) 50mm (氧化亚氮乙炔)

1.4 火焰

1.4.1 火焰的种类:

空气--乙炔2300℃适用于一般元素

氧化亚氮—乙炔3000℃适用于高温元素使用操作时危险

1.4.2 火焰的常见3中类型:

1.4.2. 1 贫焰 (助燃气:燃气>4:1) 蓝色氧化性强适用于易电离的碱金属

1.4.2.2富焰 (助燃气:燃气<4:1) 黄色还原性强温度较低

1.4.2.3化学计量性火焰 (助燃气:燃气=4:1) 适合于大多数元素

2 原子吸收性能指标

2.1 光学系统的波长显示值误差

2.1.1 定义:吸收谱线的理论波长与仪器光学系统显示波长差值为显示误差。

2.1.2 测定方法:在0.2nm光谱通带下, 分别点亮Cu灯 (324.8nm) 、Mg灯 (285.2nm) 或Ca (422.7nm) , 待仪器稳定后, 调节波长控制装置, 达到最强光辐射能量时光学系统显示波长与理论波长的误差。

2.1.3 指标:应小于±0.2nm

2.2 光学系统分辨率

2.2.1 定义:光学系统分辨率是单色器对共振吸收线与其他干扰谱线的分辨能力的一项重要指标。

2.2.2 测定方法:用Mn双线 (279.5nm和279.8nm) 检验, 测定双线的峰谷与峰值谱线强度差值。

2.2.3指标:<30%

2.3 基线的稳定性

2.3.1 静态基线稳定性:

点亮Cu灯 (324.8nm) , 调节狭缝 (0.2nm) , 和灯电流 (>3m A) , 仪器稳定后, 在连续测量30min时间内吸光度, 记录结果。

指标:漂移值小于0.004A

2.3.2 动态基线稳定性:

按静态条件下操作, 点火, 连续30min测定吸光度。

指标:漂移值小于0.005A

3 测定矿石银含量实验方法

3.1 实验涉及各个仪器工作条件:

选择波长为328.1nm, 灯电流大小为6.0m A, , 负高压为330 V, 狭缝宽度为1.3nm, 燃烧器高度为8.5mm, 积分时间为3s, 光谱通带为0.2 nm, 空气流量为14.0 L/min, 乙炔流量为2.5 L/min。

3.2 银标准溶液 (1mg/m L) 的制备:

, 精密称取0.100 g银倒入棕色的100m L的容量瓶中, 先加入少许的硝酸使之溶解, 然后用水稀释至刻度, 摇匀, 盖上瓶塞, 待用。

3.3

准确称量待测样品 (矿石粉末) 2.103g置于容量较大的坩埚中, 先加少量水润湿样品, 然后加入50 m L盐酸溶液, 盖上表面皿, 在电磁炉上加热至沸腾20 min, (尽量在空气流通较好的地方操作) 然后继续加入5 m L硝酸溶液, 继续煮沸至黄烟消失。撤走表面皿, 将溶液继续加热蒸干至仅余少许溶液, 关闭电源, 然后利用余热把溶液完全蒸干, 待冷却至室温, 用少量水溶解并冲洗坩埚内部, 加热溶解盐类, 将溶液转移至100 m L的容量瓶中, 用水稀释至刻度, 摇匀。静置一段时间澄清后取上层清液, 按照已经设定好的的仪器工作条件先进行基线的扫描, 然后进行空白溶液、标准溶液和样品溶液的测定, 得出结果后建立数据曲线, 从而测得试样中银的具体含量。

4 结果与讨论

根据实验所测得数据判定矿石中银含量, 然后以此为依据, 在发现和开采的铜、铅、锌、镍和金等金属矿后是否再提炼其中含有的金属银, 能为商人的经济利益做一个提前的利益评估和为社会资源材料方面作考虑。

火焰原子吸收光谱法分析结果准确, 操作简便, 适用于目前常用的含银矿石开采和提炼, 为之做出明确的判定。

摘要：了解火焰原子吸收光谱法的基本构造和作用原理, 设计以及确定火焰原子吸收光谱法对矿石中银量测定方法, 经过样品方法前处理---用王水将矿石分解提取出银, 然后对银进行火焰原子吸收光谱法的测定, 此法测定银的含量范围广, 对于矿藏中银含量的确定有着重要的判定, 对于开采矿石后是否进行银的提炼有着决定性的作用。

关键词：火焰原子吸收光谱法,银量测定,矿石