泡沫塑料吸附原子吸收光譜法測定金探討

1、趙宗燕 杜慶安（中國冶金地質(zhì)總局二局福建350001 ）摘要:金泡沫塑料吸附原子吸收法測定金過程及原理： 樣品于馬弗爐650700°c焙燒以除去炭、硫單質(zhì)及有機質(zhì)、神、汞 等易揮發(fā)物質(zhì)；試樣用王水分解，在約io%（v /v）王水介質(zhì)中，m 價金被直接用多孔聚氨脂泡沫塑料在含有礦樣殘渣的溶液中吸 附富集，然后用2%硫腺溶液加熱解脫被泡塑吸附的金，用火焰原 子吸收光譜儀在242.8nm波長處測定金含量。關(guān)鍵詞：au ;原子吸收；礦樣焙燒汪水溶礦 泡塑吸附硫腺 解脫一、概述金具有很強的延展性，良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性,廣泛用于現(xiàn)代科 技尖端領(lǐng)域。近年來，隨著黃金選礦工藝、技術(shù)設(shè)備的不斷更新 和改進

2、，生產(chǎn)過程中的管理工作要求更加嚴格、規(guī)范。下段工藝 流程的決策直接取決于上段工藝流程監(jiān)控數(shù)據(jù)的準確性和及時 性。因此高質(zhì)量的監(jiān)控手段對黃金礦山生產(chǎn)來說愈顯重要。金 礦的普查勘探對金的分析檢測也提出更高的要求。如何準確快 速的測定各樣品中金的含量，一直困擾著我們。因此，研究金測 定的方法具有很強的現(xiàn)實意義.由于金在礦石中的含量較低，目 前測定金采用的主要方法是原子吸收光譜法。對于微量金通常 采用火焰原子吸收光譜法。采用原子吸收光譜法測定金必須經(jīng)富集分離后才能進行。 常用的富集分離方法有亍舌性炭吸附沫法、泡塑料吸附法、溶劑萃 取分離法及離子交換樹脂分離法等叫文章介紹的是采用泡沫塑 料吸附富集法進行

3、礦石中金含量的測定。泡沫塑料吸附富集金 是上世紀七十年代中期被提出的一種富集金的方法x到八十年 代中期經(jīng)許多人硏究，此法已比較成熟使用的人群也在增加， 成為目前使用較普遍的方法之一。其原理是試樣經(jīng)焙燒采用王 水分解金礦將溶于王水后的金不經(jīng)分離礦渣直接以泡沫塑料吸 附，再以水將泡沬塑料洗凈用硫腺溶液解脫直接將金的硫腺溶 液用原子吸收測定。本方法操作簡單快捷，成本低，對環(huán)境無污 染分析時間短，充分滿足了生產(chǎn)測定需求彳艮適合礦山化驗室的 一般分析用途。該方法中，除了儀器條件外，樣品的焙燒與化學(xué) 處理方法、所用的泡塑及樣品測定時的溫度等對準確度均影響較 大。因此,根據(jù)試樣選擇適當?shù)念A(yù)處理方法夬t降低測

4、量誤差、提 高測定的準確度有很大幫助。二、實驗部分1.儀器及其工作條件主要儀器:sx2-4-10箱式電阻爐：功率4kw溫度0 1200°czhy-2型調(diào)速多用振蕩器wfx-1e3型原子吸收分光光度計2主要試劑聚氨酯泡沬塑料:將大塊的泡塑剪成2 x4cm方塊放入2% naoh溶液中煮沸30分鐘后，洗凈，擠干備用。1+1王水硝酸鹽酸水=1 3 ：4現(xiàn)用現(xiàn)配）硫腺2%水溶液:現(xiàn)用現(xiàn)配）金標準儲備液稱取1. oooog光譜純金（純度m99. 999% ） 于100ml燒杯中加入20ml新配制的（1+ 1圧水 在沸水浴上溶 解并蒸發(fā)至小體積，移入1000ml容量瓶中，加2g氯化鉀，王水 （l+

5、l）200ml用水稀釋至刻度搖勻此溶液止1含looopg金金標準工作溶液準確吸取50ml金標準儲備液于1000ml容 量瓶中加入2g氯化鉀搖勻再加入（1+1圧水100ml再搖勻， 用水稀釋至刻度搖勻此溶液1ml含50pg金標準系列的配制:準確吸取0、0. 5ml 1. oml 2.0ml、3.0ml、4. omk 5.0ml濃度為50pg/ml金標準工作溶液分別放入50ml 容量瓶中，以10%王水定容至刻度，搖勻。此系列濃度即為0、 0. 5pg/mk 1. opg/ml 2.0pg/ml 3.0pg/mk 4.0pg/ml、5. opg/ml3分析手續(xù)稱取試樣10克（1將試樣置于瓷蒸發(fā)皿中均

6、勻鋪開，于650°c馬弗爐中低 溫升起，在650°c處保持焙燒1小時。取岀冷卻后移入250ml三 角燒瓶中，以少量水潤濕力口 50ml王7x（ 1+1），在電熱板上加熱至 微沸，并保持半小時。這期間要經(jīng)常性搖動避免試樣粘底取下 冷卻（2斤卜加（1+1圧水5ml加水至100ml刻度 放入預(yù)先處理 過的泡沫塑料23塊，塞緊塞子，在振蕩器上勻速振蕩半小 時。取出泡沫塑料在水龍頭處多次輕揉、輕擠，洗凈存留在泡沬 塑料上的殘渣，擠干泡沫塑料中的水分放入50ml干燥的比色管 中力口入20ml2%的硫腺溶液（現(xiàn)用現(xiàn)配）塞緊塞子，置于沸水浴 上保溫半個小時。趁熱輕攪泡沫塑料，并擠干取出。冷

7、卻沉淀 后與標準系列一同在波長242. 8nm處進行原子吸收測定。三、 結(jié)果與討論1 樣品的焙燒對金測定結(jié)果的影響一般認為對于來源廣、組成較復(fù)雜的樣品金的分析要采用 焙燒的方法除去硫、炭、碑和有機物等雜質(zhì)。焙燒的溫度和時間 主要取決于礦種類型。原則在保證金不揮發(fā)損失和硫、碳、有機 物等干擾元素充分除去的前提下確定焙燒溫度和時間叫焙燒溫 度過高或過低對樣品分析結(jié)果均造成一定影響。如果焙燒溫度 過高,時間過長，樣品易燒結(jié)，甚至粘結(jié)于瓷皿底部;焙燒溫度過 彳氐時間太短，則揮發(fā)性物質(zhì)灼燒不盡。樣品項目未焙燒1 h2 h3 h1 h2 h3 h1 h2 h3 h1 h2 h3 hmk 031 9實 際

8、值 71.2測定值66367768869470871371o712714715685674667誤彩 86 84923.37 32 5 6 o 5a14 8 o 2o00014o42 93 7s34-26 3mko12o 實際值66.o測定值63j64264965.365866366166265.965.3644637629誤% 94 3-32 71.67l06 o o 30.45 5 o 1 o o 3 5 o 1o45-22 4 83 4470mk1029 實 際 值 68.5g定店v7.nu7.uu7.cu 8 au od uu & au od au od 0 0 4 4u &a

9、mp;匚v od彳v7.4:>7.cusa誤 差/ %v z 1 9u 4 6d 0 8 8乙 0 4 4u0 o od a 2 9u n- 1 5u a o oi 0-5 83-1 .6 1v z 1 9u 2 7 7表1.焙燒對金測定結(jié)果的影響由上表可以看出:樣品焙燒的溫度和時間并不是隨意的，不 同礦樣焙燒時的方法和溫度有一定區(qū)別。一般樣品可以這樣在 室溫下將樣品稱在瓷坦竭中放入馬弗爐內(nèi)逐步升溫至650工 700。(2并保溫1小時。當樣品中含有鹵化物時溫度260°c會有鹵 化金揮發(fā)損失所以一定要室溫放入馬弗爐中，然后再逐步升溫 至650°c700°co同

10、時焙燒溫度也不能太高，因當溫度超過 70ctc時，樣品中的碑和金可以生產(chǎn)as- a合金揮發(fā)淇它如輝黃 鐵礦、碼金礦中的金也會有揮發(fā)損失叫溫度太低揮發(fā)性物質(zhì)焙 燒不盡。在馬弗爐中650°c - 700°c焙燒金不會損失且揮發(fā)性物 質(zhì)也可除盡。此外還應(yīng)注意：1、一般試樣焙燒0.5小時應(yīng)取出攪拌一次， 但對含硫、碳高的樣品應(yīng)根據(jù)樣品的實際情況延長焙燒時間。一 定要焙燒到無明火、無so?的刺鼻味再延長1 2小時才可以。2、 焙燒時馬弗爐門應(yīng)開細縫讓空氣進入爐內(nèi)。碳、硫高的樣品可 用大號方舟盛樣，鋪放薄薄一層,使焙燒時有充分氧氣供應(yīng)。這 樣焙燒出的試樣疏松,無燒結(jié)現(xiàn)象;經(jīng)稀王水溶解后

11、，液面和燒杯 壁無黑色懸浮物，殘渣無黑色，較好地消除了碳、硫等對測定金的 干擾。2泡塑的處理對測定結(jié)果的影響(1處理液的選擇聚氨酯泡沫塑料是該方法的主要試劑之一，它的處理是關(guān) 鍵。目前，金的泡沫塑料吸附富集分離已是金的富集分離法中應(yīng) 用最廣泛的方法之一，它具有分離效果好、選擇性強、操作簡便、 成本低廉等特點。但由于泡沫塑料中殘留有腺基、腺基甲酸酯、 縮二腺以及還殘留有5% 10%的異氨酸酯或nco端基還有生 產(chǎn)中不可避免產(chǎn)生的油跡和污漬這些雜質(zhì)占據(jù)了泡塑的有效吸 附面積囚，因此，泡塑在使用前必須經(jīng)過處理，以提高其吸附率。 如果處理不好泡塑的吸附能力減弱重現(xiàn)性差會給分析帶來一 定困難。我們分別用

12、鹽酸、硝酸、2%naoh浸泡煮沸半小時的聚 氨酯泡沫塑料，取岀擠干放入3xlo-3mg/ml的au的王水溶液 中振蕩吸附，用火焰原子吸收儀測其吸光度結(jié)果如下：表2.不同方法處理的泡塑吸附性試驗泡沫塑料處理吸附率回收率沒有處理的泡沫塑料92.1089.25蒸館水煮沸半個小時94.2790.3310%鹽酸浸泡半小時97. 5894. 545%硝酸浸泡半小時96. 7293. 722%naoh煮沸半小時99. 589& 42從表2可以看岀經(jīng)2%naoh處理的泡塑具有良好的吸附 率，回收率達98%以上損失最小(2泌理時間對泡塑的影響用2%naoh溶液處理泡塑，我們對處理時間進行了試驗;表表3泡

13、塑處理時間的影響au濃度10 3mg/ml)處理時間/min吸光度a100.101200.115300.127400.1243.0500.130600.126100.145200.158300.170400.1734.0500.169600.1723)結(jié)果表明:用2%naoh溶液煮沸泡塑半個小時，即可達到理 想的吸附效果。(3飽塑振蕩吸附時間的選擇泡沫塑料吸附時間的長短對 金的測定結(jié)果有較大的影響。吸附時間短吸附不完全卩及附時間長不利于大量樣品的處理。試 驗結(jié)果如下表：表4.泡塑不同振蕩吸附時間測定結(jié)果對照表標樣編號標準值泡沫塑料振蕩吸附時間/： min )102030405060gau-22

14、. 001. 701.771.971. 992.031.99gau-33. 002. 562. 662.963.002.983.05gau-44. 003.413.563.953. 993. 934. 06由上表可知:當振蕩吸附時間m30分鐘時，測定結(jié)果變化不 大,趨于穩(wěn)定.因此我們選擇的振蕩吸附時間為30 40分鐘.另 外還需注意，由于不同廠家和不同批次的泡沫塑料，對au的吸昨 效果有差異，同批試樣宜采用同樣的泡塑，標準系列與試樣同圧 吸附這樣可以抵銷一部分由泡塑吸附率波動弓i起的誤差。(4詢塑吸附溫度的選擇溫度也是影響泡塑吸附率的重要 因素。本試驗著重考察了不同吸附溫度下的不同回收率。將一

15、組相同條件下所得的泡塑 置于恒溫振蕩箱內(nèi)，設(shè)定不同溫度：5、10、15、20、25、30、35、40°( 振蕩吸附30分鐘。如表5表5.不同吸附溫度對回收率的影響吸附溫s/°c510152025303540回收 率/%83.585.192.794.594.895.095.195.1結(jié)果表明:吸附溫度對回收率的影響較大。當溫度m20°c時 回收率趨于穩(wěn)定，在94. 5%以上當溫度低于20°c時,要適當延長 振蕩吸附時間或溶礦后加入3ctc左右的溫水振蕩吸附，以此來改 善溫度太低造成的吸附率下降現(xiàn)象.(5)溶液酸度對泡塑吸附的影響測定溶液i度對泡塑吸附的影響

16、。如表6分別取lml50mg/ml的金標準溶液于5個250ml三角燒瓶 中加水約25ml，分別調(diào)ph值為1、1、2、3、5以下同操作步驟,表6.不同酸度對泡塑吸附率的影響溶液趣/ph值<112345吸附 率/%95.796.396.696.294. n 泡塑顏色 變暗)泡塑顏 色變黑并 粘結(jié)，束測試驗結(jié)果表明:在較寬的酸度范圍內(nèi)(ph為13)，吸附率 都在96%以上。酸度過小時，由于haucl4不穩(wěn)定導(dǎo)致吸附率 下降。酸度過大時，泡塑顏色變黑,出現(xiàn)粘結(jié)現(xiàn)象不利于吸附。3. 解脫劑對測定結(jié)果的影響(1解脫劑及其濃度的選擇由于硫腺對金銀具有很強的絡(luò) 合能力，因此我彳門通常選擇硫腺作為含金泡塑

17、的最好的解脫劑。其反應(yīng)原理如下：sc(nh2)2+auci3=auci + s+2hci+oc(nh2)22 sc(nh2)2+auci = 2sc(nh2)2auci濃度的選擇 以樣品gau-2.gau-3.gau-4為例進行試 驗,選擇硫腺濃度(質(zhì)量分數(shù)彷別為1%、2%、3%、4%、5%、8%、 10%進行試驗如表7表7.硫腺濃度對測定結(jié)果的影響標樣 編號標準值硫腺濃度:質(zhì)量比月測定結(jié)果1%2%3%4%5%8%10%gau-2 gau-3 gau-42. 003. 004. 001.942. 893.921. 922.933. 891.952. 963. 992. 063.003.9506

18、0.t1.oo.oocmcn寸1. 973.054. 061.983.073.93經(jīng)試驗硫腺濃度在1% 10%范圍內(nèi)(更高范圍未做試驗均 能將金解脫完全,解脫率在96%以上。在既能保證金被完全解膚 又考慮成本不致造成大最浪費的情況下，我們選擇了 2%3%出 硫腺水溶液為解脫劑。(2甩度對解脫效果的影響溫度對硫腺解脫金的影響較大.在常溫下半天不能使金解膚 完全要在沸水浴中保溫方可使金全部解脫。(3時間對解脫效果的影響以樣品gau- 2、gau- 3、gau-4為例進行試驗。分別選禱 解脫時間為 10mins 20minx 30min5 40mins 50minx 60min 6 個開 同的解脫時

19、間觀察時間與測定結(jié)果的關(guān)系，如下表表8.解脫時間與測定結(jié)果標樣編 弓標準 值解脫時間(min)與測定結(jié)果102030405060gau-22.001.801. 941.971. 992.052. 07gau-33.002.832. 962. 922. 973.033. 06gau-44.003.813. 903.993.954.084.06試驗結(jié)果表明，當解脫時間在10分鐘時結(jié)果有所偏低;當 解脫時間在2040min時，測定值趨于穩(wěn)定，在標準值以下但比 較接近標準值;當解脫時間在50 60分鐘時，測定結(jié)果在標準值 以上仍接近標準值。這可能是隨著解脫時間的加長，溶液體積蒸 發(fā)變小，導(dǎo)致濃度偏高所

20、致。我們把解脫時間定在30分鐘為宜。4. 溶液溫度對測量結(jié)果的影響樣品解脫后需放置一定時間彳寺測試液溫度應(yīng)與工作環(huán)境溫 度一致時才能進行測定。因為溶液在不同溫度時黏度值不同將 直接影響試液提升量和霧化率導(dǎo)致吸光度的波動。如果在解脫 后放置比較短的時間即進行測定，隨著測定的進行溫度逐漸降 低卩及光度-濃度曲線的斜率會發(fā)生變化，使樣品分析結(jié)果偏 低。因此，樣品溫度應(yīng)與工作環(huán)境溫度一致時逬行測定。同時， 工作環(huán)境溫度也不能過低或過高，因為原子吸收儀作為一臺精密 儀器其工作溫度在10 °c 30 °c之間為最好。如果工作環(huán)境溫(下轉(zhuǎn)第106頁)測最的管線中間有彎頭、閥門時，尤其是閥

21、門材質(zhì)同管線 不一致時應(yīng)考慮其影響。二、利用壓縮氣體方式原理利用克拉泊龍方程計算為保證公式 成立，測最用的氣體采用脫水后的空氣，且管線內(nèi)應(yīng)干燥使得脫水后的氣體可以視為理想氣體。1現(xiàn)場的物質(zhì)準備壓風車一臺附干燥裝置）、連接管線若干及閥i'k經(jīng)過校驗, 無泄露）、經(jīng)過校驗的精密壓力表和精密溫度計、儲氣顒 無泄 露），已知固定容積壓力容器。2測量過程如下試驗方法：如圖，設(shè)已知固定體積容器（儲氣罐的容積為v，管線長度 為l眈體積為v欣二irr缶l旻貝9按圖示意連接好后試驗的整 個系統(tǒng)密閉良好。首先向管線內(nèi)注入一定量體積、壓力的脫水干 燥后的空氣，然后關(guān)閉壓風車同管線間的連通，待管線內(nèi)氣體壓 力

22、p°、溫度t。穩(wěn)定后記錄數(shù)值然后緩慢打開容器同管線之間 的連通，容器與管線內(nèi)氣體壓力、溫度穩(wěn)定后讀數(shù)p恪,t終然后按 下式計算：pova線/t滬p&v管線+v）/t終v晞二p恪v/（p°t終p絡(luò)t。）得岀結(jié)果管線長度l昵二p經(jīng)v / nr2 po j- p逐t°）如 果已知固定容器可以采用與測量管線同等材質(zhì)、直徑的管 線如下圖）貝i能夠去掉tt、r的影響而使計算結(jié)果更精確: 管線長度：l ffits 二 p 終v/（p°t 婦 p燼t。）fa0 （） 管找: «h ）管線）3、注意事項 采用氣體方式時，為糾正測量誤差，應(yīng)至少測量3次取平 均值使用測量更準確。 因溫度對氣體的影響較大操作時應(yīng)保證使管線內(nèi)的氣體 溫度保持一致均勻。 對于長距離管線所用的固定體積容器應(yīng)按比例增大。三、兩種方法的技術(shù)經(jīng)濟評價兩種方式比較，振動方式較精確，誤差較小其精確度取決v眉 和儀器的時間測量精度精確度可控制在10.4米