冶金分析,2010,30(6):12215
Metallurgical Analysis ,2010,30(6):12215
文章编号:1000-7571(2010)06-0012-04
D 290树脂2活性炭吸附电感耦合等离子体
原子发射光谱法测定铬精矿中金铂钯
杨丽飞3,李 异,苏明跃
(天津出入境检验检疫局化矿金属材料检测中心,天津 300456)
摘 要:铬精矿试样用过氧化钠熔融,经过D 290树脂2活性炭柱分离富集,用电感耦合等离子体
原子发射光谱(ICP 2A ES )法测定金、铂、钯。富集在p H 110的条件下进行,6mol/L 硫脲2011mol/L 盐酸溶液洗脱。测定时选择2671595,2651945,2291653nm 分别作为金、铂、钯的分析线,对于2μg/mL 的Au 、Pt 、Pd ,测定溶液中50倍浓度的Fe 、Si 、Cr 、Al 、Mg 没有干扰。金的检出限为01041μg/mL ,铂、钯的检出限为0116μg/mL 。用本法测定标准样品中金、铂、钯,相对标准偏差均小于5%(n =6),测定结果与推荐值相符。
关键词:铬精矿;富集;电感耦合等离子体原子发射光谱法;金;铂;钯
中图分类号:O657131 文献标识码:A
收稿日期:2009-06-19
作者简介:杨丽飞(1981-),女,工程师,硕士,主要研究方向为金属材料及矿产品分析;Tel :022-********,E 2mail :
ylf031181@1261com
金、铂、钯元素因具有美丽的色泽、优良的物理、化学性质,独特的催化活性,在现代工业材料中有重要的用途。金、铂、钯元素通常与含硫、富铁矿石伴生[1]。铬铁矿中金、铂、钯元素通常与镍、钴等元素共生或伴生,当元素含量大于012g/t 时,应单独评价[2]。目前矿物中痕量贵金属的分析主要是先富集分离,再结合不同的分析技术测定。常采用的分离富集方法主要有试金法[3]、共沉淀法[4]、吸附法[5]、离子交换法[6]等;分析手段包括分光光度法[7]、原子吸收光谱法[8]、电感耦合等离子体质谱法[9]、电感耦合等离子体原子发射光谱法[10]等。上述方法均为较经典的测定方法,但部分方法测试手续繁琐,步骤冗长。本文使用活性炭与离子交换树脂分离富集,以电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP 2AES )法同时测定铬精矿中金、铂、钯,方法准确度和精密度均满足要求。
1 实验部分
111 主要仪器及工作条件
Prodigy 全谱直读2电感耦合等离子体发射光
谱仪(美国Leeman 公司);酸度计(上海雷磁仪器
厂);玻璃离子交换柱:内径112cm ,长25cm 。仪器工作条件:功率111kW ;辅助气流量012
L/min ;载气压力32psi (1psi =6.89476kpa );冷却气流量18L/min ;泵速114mL/min ;进样时间40s ;读数时间30s 。112 主要试剂
D 290强碱型阴离子交换树脂(天津南开合成
科技有限公司);活性炭(天津北方天医化学试剂厂)。
金、铂、钯标准储备溶液(国家标准物质研究中心):100mg/L ,使用时按要求稀释成标准工作溶液;洗脱液:6mol/L 硫脲2011mol/L 盐酸溶
液;盐酸(p H 1);高纯氩气(φ(Ar )≥99199%)。
所用试剂均为优级纯,实验用水为1812M Ω去离子水。
113 吸附柱的制备和装柱
将D 290树脂置于体积分数4%盐酸中浸泡24h 左右,然后用水洗至中性。将制备好的树脂
浸泡于水中备用。
称取500g 活性炭,置于2500mL 烧杯中,加入1500mL 水,150mL 盐酸,2215g 氟化氢
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氨,搅拌均匀,每天搅拌4次,放置10天。过滤,依次使用热盐酸(体积分数5%)和水洗净活性炭。用氢氧化钠溶液(100g/L)浸泡10天,用水洗净,烘干,研磨至粒度为80目。
将制备好的D290树脂,用湿法装入离子交换柱中,柱高约为10cm。然后将活性炭以湿法装入树脂柱,高度约5cm。装柱时控制流速约10滴/秒。
114 实验方法
分别称取5份2g(精确至010001g)铬精矿样品于50mL刚玉坩埚中,加入4g过氧化钠,混匀,置于800℃高温炉中,熔融样品15min。取出坩埚,冷却后将坩埚置于500mL烧杯中,缓慢加入150mL热水,待剧烈反应停止后,缓慢加入盐酸(体积分数为50%)至熔融物完全溶解,调节溶液至p H110。将所得的5份溶液合并。
用盐酸(p H110)清洗吸附柱至吸附柱内溶液p H值为110。将样品溶液通过吸附柱后用盐酸(p H110)清洗吸附柱。用50mL6mol/L硫脲2011mol/L盐酸溶液洗脱吸附柱,洗脱液流入250mL烧杯中。将烧杯置于电热板上,低温加热至近干。取下冷却,沿烧杯壁缓慢倒入40mL王水,继续加热浓缩至溶液体积约5mL,将溶液转移至10mL比色管中,定容。
调整等离子体发射光谱仪至最佳工作状态,按选定的仪器条件进行测定。
2 结果与讨论
211 样品前处理方法的选择
铬铁矿的前处理方法主要有酸溶法及碱熔酸化法。本文分别使用王水、王水2氢氟酸2高氯酸溶解或过氧化钠熔融的方法处理标准样品G BW 07194和G BW07195。试验发现,使用王水溶解时,样品溶解不完全,烧杯内剩有大量不溶残渣;使用王水2氢氟酸2高氯酸溶解,仍有少部分试样难以溶解;而使用过氧化钠熔融,盐酸(体积分数50%)酸化的方法处理样品,所得样品溶液清亮,无残渣,故本实验选用此方法溶解样品。
212 吸附剂的选择
铬铁矿产品中的金、铂、钯元素在盐酸介质中形成[AuCl4]-、[Pt Cl6]2-和[PdCl4]2-络阴离子,本文使用活性炭、D290树脂、D290树脂2活性炭吸附剂进行试验。将3种吸附剂分别按照113方法装入吸附柱,将标准样品溶液分别通过上述吸附柱,用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定洗脱后溶液中元素成分,结果表明,洗脱液中除含有元素Au、Pt、Pd外,还含有干扰元素Cr、Fe、Si、Al、Mg等。与前两种吸附剂相比,经过D290树脂2活性炭吸附并用洗脱液洗脱后得到的溶液中Cr、Fe、Si、Al、Mg元素含量最低。为最大程度减少干扰,本文选择D290树脂2活性炭作为吸附剂。213 洗脱液的选择
选择011mol/L盐酸、6mol/L硫脲溶液、6 mol/L硫脲2011mol/L盐酸溶液作洗脱液进行实验,分析不同洗脱剂对金、铂、钯回收率的影响,从表1可以看出,使用6mol/L硫脲2011mol/L 盐酸溶液做洗脱液,金、铂、钯的回收率较高。
表1 不同洗脱剂对金、铂、钯回收率的影响T able1 E ffects of different elu ant on recovery
洗脱剂Eluant
回收率(%)Recovery
Au Pt Pd
011mol/L HCl654830 6mol/L硫脲(thiourea)728062 6mol/L硫脲(thiourea)2011mol/L HCl96102105
214 波长的选择
Au、Pd、Pt的波长及主要干扰元素如表2所示。对谱图的观察比较,发现Au2421795nm线受到Fe谱线的严重干扰,无法用来检测;Pd 3421124nm线受到Cr谱线的干扰,也无法用来检测;其他干扰元素谱线对于Au2671595nm, Pd2291653nm,Pt2651945nm谱线元素测定干扰较小,对测定结果无影响。因此本方法选择Au 2671595nm,Pd2291653nm,Pt2651945nm线为分析谱线。
YANG Li2fei,LI Y i,SU Ming2yue.Determination of gold,platinum and palladium in chromium concentrate by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry after separation and enrichment with D290resin and active carbon.Metallurgical Analysis,2010,30(6):12215
表2 元素分析谱线和共存干扰元素
T able2 Analytical spectral lines of elements and interference of coexisting elements
元素Element 分析谱线(nm)
Spectral line
干扰元素及其干扰谱线(nm)
Interference of coexisting elements and its spectral line
Au 2671595Mn2671633
2421795Mn2421794,Fe2421836,Fe2421837
Pd 3421124Cr3421121,Ni3421074,Mn3421079 2291653Ni2291655
Pt2651945Al2651933
215 校准曲线的绘制
配制Au、Pd、Pt系列标准溶液,以光强度为因变量,以元素的浓度(μg/mL)为自变量进行线性回归,绘制校准曲线;计算出截矩、斜率、线性相关系数,如表3所示。
表3 校准曲线和相关系数
T able3 C alibration curve and correlation coeff icient
元素Element
线性回归方程
Equation of linear regression
相关系数
Correlation coefficient
线性范围(μg/mL)
Linear range
Au Pd Pt Y=11235×10-5X+0107135
Y=91032×10-6X-013537
Y=11965×10-5X-010339
019999
019998
019999
0～510
0～510
0～510
216 共存元素的影响
铬精矿主要成分为铬、铁、硅、铝、镁,本文主要考察了上述元素对Au、Pt、Pd测定的干扰情况。在选定波长下,在测定溶液中,对于2μg/mL 的Au、Pd、Pt,50倍浓度的Fe、Si、Cr、Al、Mg对于测定结果没有影响。
217 方法检出限
对试剂空白溶液中的Au、Pt、Pd进行11次连续测定,取其标准偏差的3倍作为各元素的检出限, Au、Pt、Pd3种元素的检出限分别为01041μg/mL, 0116μg/mL,0116μg/mL。
218 精密度及准确度
对标准样品G BW07194,G BW07299按照实验方法进行测定,结果如表4所示。
表4 准确度和精密度
T able4 Accuracy and precision
试样Sample
分析成分
Component
认定值(w×10-6/%)
Certified
测定值(w×10-6/%)
Found
相对标准偏差
(%,n=6)RSD
G BW07194Pt21432138313 G BW07194Pd11681159211 G BW07299Au53105116111
3 样品分析
将G BW07195,G BW07299,G BW07201按一定比例混合,称取,熔融后在待测样品中加入一定量金、铂、钯的标准工作溶液,按实验方法进行检测,分析结果见表5。
表5 铬精矿中金、铂、钯含量分析结果(n=3)
T able5 The analytical results of gold,palladium and platinum in chromium concentrate
元素Element 测定值(μg/g)
Found
加入量(μg/g)
Added
测得总量(μg/g)
Total found
回收率(%)
Recovery
推荐值(μg/g)
Recommend
Au112221003115971120 Pt119021003172911184 Pd2131210041421062125
杨丽飞,李异,苏明跃1D290树脂2活性炭吸附电感耦合等离子体原子发射光谱法测定铬精矿中金铂钯.冶金分析,2010,30(6):12215
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Determination of gold,platinum and palladium in chromium concentrate by inductively coupled plasm a atomic emission spectrometry after separation and enrichment with
D290resin and active carbon
YAN G Li2fei3,L I Y i,SU Ming2yue
(Chemical and Mineral Metal Material Testing Center,Tianjin Entry2exit Inspection
and Quarantine Bureau,Tianjin300456,China)
Abstract:Au,Pd and Pt were determined by inductively coupled plasma2atomic emission spect romet ry (ICP2A ES)after t he chromium concent rate sample was melted wit h Na2O2while separated and en2 riched wit h D290resin and active carbon.The enrichment was conducted at p H110,and Au,Pt and Pd were eluted wit h6mol/L t hiourea20.1mol/L hydrochloric acid solution.The analytical lines of Au, Pt and Pd were selected as267.595,265.945nm and229.653nm,respectively.In determining2μg/ mL Au,Pt and Pd,50times of Fe,Si,Cr,Al and Mg in t he test solution had no interference.The detection limit of bot h Pt and Pd was0.16μg/mL and t hat of Au was0.041μg/mL.This met hod has been applied to t he determination of Au,Pt and Pd in certified reference materials wit h t he RSD below 5%(n=6),and t he result s were in good agreement wit h t hose certified values.
K ey w ords:chromium concentrate;enrichment;inductively coupled plasma atomic emission spect rom2 et ry;gold;platinum;palladium