原子吸收光譜法在冶金樣品分析中的應用

1、原子吸收光譜法在冶金樣品分析中的應用(王文海)原 子 吸 收 光 譜 分 析 (AAS) 以 其 快 速 、 準 確 、 儀 器 成 本 低 、 操 作 簡 便等特點被廣泛地應用于金屬元素的定量分析中,目前已應用于多種 領域,隨著原子吸收儀器的改進,這項技術目前也得到了迅速的發(fā)展。 原子吸收光譜法用于冶金相關材料的分析,如今已有近 30年的歷史。 因此,這種方法目前已被廣泛應用。1 試樣 的分解冶 金樣品大致分為金屬及金屬原料、合 金及原料礦石等幾類 。為 分析這些材料的化學成分, 必須將試樣制備成溶液,方可用原子吸收 光譜法進行分析。目前采用的方法有濕式分解法和熔融分解法,在冶 金分析中一般

2、多采用濕式分解法。分解試樣之前,應盡可能地了解試 樣的大致組分及其性質(zhì),選擇最合理的分解方法,分解試樣時應盡量 避免樣品的損失及污染。選擇分解方法時,還必須注意所用的試劑與 試樣成分形成難溶性沉淀情況及金屬離子的價態(tài)變化,力求在分解試 樣的同時實現(xiàn)元素的分離、富 集和除去干擾元素。若能巧妙地利用化 學過程達到上述目的,則可明顯提高分析效率。在分解試樣時,為適合原子吸收分析的要求,通常用鹽酸、硫酸、 硝酸或高氯酸或它們的混合溶液,也可用苛性堿溶液,通常能用酸溶, 就不用堿溶, 在分解完全的前提下, 試劑用量以少為宜。溶解時的溫度, 視具體元素的性質(zhì)而定。在分解試樣時,應該把握使試樣完全分解的 原

3、則,還應注意有些金屬在某些氧化性酸中的鈍化現(xiàn)象,金屬的純度 也是分解試樣分解過程中的必須考慮的因素,例如金屬鋅通常情況下 易溶于稀鹽酸、硝酸和硫酸中,但鋅的純度越高越難分解, 電解鋅幾乎 不溶于稀硫酸。因此,分解鋅或鋅合金通常用硝酸、王水或鹽酸加過 氧化氫使其分解。另外,有些金屬或合金與酸反應很劇烈。因此, 為防 止溶解過程中的試樣的損失,應逐次加酸, 每次加入量不宜過大,試樣 量較大時應先加入適量水而后加酸。對于礦石, 因其種類和組成不同, 試樣的分解方法也各不相同。具體分解方法請查閱有關手冊。2 分析試樣的 制備試樣經(jīng)分解后尚需制備成供測定的分析試樣,目的是除去或掩蔽 共存干 擾離 子及

4、進行 必 要的 富集 。按照 各元 素的 測定 條件 制備 分 析試 樣,在此過程中必須保證分析溶液的粘度和表面張力以保證能夠正常 噴霧。為了消除共存離子的干擾,可以采取溶劑萃取、揮發(fā)分離、沉 淀分離、離子交換等分離手段,也可以加入掩蔽劑以抑制干擾, 有時還 可人為地加入干擾離子使其達到一定濃度或采用標準加入法。3 分析測定方 法以下介紹幾種基體合金中雜質(zhì)金屬元素的分析測定方法。3.1 鋁合 金 用原子吸收法進行鋁合金分析是有色金屬分析中最簡易的一種 方法。 鋁合 金可 用下 述 方法 溶解 。稱 取 1.000g 樣品 置于 冷水 浴中 的 PTFE（聚四氟乙烯）燒瓶中，滴加20ml濃鹽酸，

5、滴加間隙中，使反應停 息, 因反應劇烈, 加酸過程中應冷卻燒杯。加入 4ml 氫氟酸, 令其靜置 10min,小心溫度不要超過5060 C ,逐滴加入4ml硝酸（在此過程中宜 冷卻反應混合物）, 冷卻并加入 0.5g 分析純硼酸使與過量的氟化物絡 合。移入100ml容量瓶,用蒸餾水稀釋至刻度。測定鎂用N2O-C2H2火焰 , 在 285.2nm 處 測 定 : 測 定 銅 用 空 氣 - 乙 炔 火 焰 , 在 324.8nm 處 測 定 ; 測定鐵用 N2O-C2H2 火 焰, 在 372.0nm 處測 定; 測定 錫用 N2O-C2H2 火焰, 在 224.6nm 處測 定; 測 定鋅和硅

6、, 分別用 空氣乙炔火焰和 N2O-C2H2 火 焰, 分別在波長 213.9nm 和 251.6nm 處測 定, 測這兩種元素 由于非原子 粒子的 吸收 強, 故 應進 行背 景校 正。3.2 銅合 金在測定銅基合金中的金屬雜質(zhì)時，應用A級玻璃容量器皿。稱取0.5000g 樣 品, 放入 250ml 燒杯 中 , 加入 20ml 每升 溶液中 含 250ml 濃鹽酸、250ml濃硝酸、500ml水的混合酸,緩緩加熱至完全溶解,冷卻, 將溶液轉(zhuǎn)入 100ml 容量 瓶, 加水 稀釋 至 刻 度 。 測 定鋁、 硅、 錫時用 N2 O2-C2H2 火焰, 測銻、 砷、 銅 、 鐵、 鉛、 錳、

7、鎳、 鋅時 用 空氣乙炔 火焰, 分別在 各自的 靈敏線測定 其吸光度。3.3 鋅合 金測 定鋅合金 中 的 雜 質(zhì)金 屬 元素時 , 溶解 1.000g 樣品于 10ml 鹽 酸 中 , 以制取樣品溶 液, 用 2ml(30%W/V) 的 過氧化氫氧化, 煮沸以破壞其 中 的 過氧化物, 冷 卻, 移 入 100ml 容量 瓶中 , 用 蒸 餾水 稀釋 至刻 度。在 測定 鋅基 合金 中 的 鋁元素時, 應 用 N2 O2 -C 2 H2 火焰, 在 309.3nm 處 測其吸光度及濃度,并加入200卩g/ml的鉀到樣品溶液中以抑制電離, 用 標準加入 法以 防止來自鋅基體的 干擾。 在測

8、定其 中 的 鎂元素時, 應 用 N2O-C2H2 火焰, 在 285.2nm 處測其 吸光 度; 在測 其 中 的 鐵元素時 , 應 用 空氣- 乙炔火焰在 248.3nm 處測其 吸 光度 ; 測 其中 的銅 元素時 , 應 用N2O-C2H2火焰來降低高的鋅/銅比的影響,在327.4nm 處測定銅的吸光 度;在測鈣和鉛時,都用空氣-乙炔火焰,分別在 228.8nm 和 217.0nm 處 測其吸光度,其中測鉛時應使用背景校正器。3.4 鎳合 金稱取 1.000g 樣品, 溶于含 10ml 鹽酸和 10ml 硝酸的混酸中,緩緩 加熱,直至無NQ氣體為止，移入PTFE燒杯中，逐滴加入5ml氫氟酸， 保證溶液溫度不超過30 C ,將溶液移入100ml塑料容量瓶中，加水稀 釋至刻度。測定合金中鐵元素含量時,用N2O-C2H2火焰以避免干