高温消解-电感耦合等离子体...中铅、砷、汞、镉、铬的含量_张鸟飞.pdf

：高温消解电感耦合等离子体质谱法测定铜精矿中铅、砷、汞、镉、铬的含量张鸟飞，陈雯，郑程，穆卫华，周峰（中华人民共和国嵊泗海关，嵊泗 ）中图分类号：文献标志码：文章编号：（）中国自产铜精矿不能满足冶炼的需求，每年需要进口大量铜精矿。为保护环境和保障人民健康安全，我国对进口铜精矿中有害元素铅、砷、汞、镉、铬的含量进行了严格限定。如何快速、高效测定铜精矿中的有害元素含量已引起越来越多学者的关注。目前，测定铜精矿中铅、砷、汞、镉、铬含量的方法包括冷原子吸收光谱法、原子荧光光谱法、电感耦合等离子体原子发射光谱法（）、电感耦合等离子体质谱法（）等。其中，因具有检出限低、线性范围宽、可以同时测定多种元素等特点而被广泛应用于食品、矿产品、环境监测 等领域。铜精矿样品的常用溶解方法有微波消解、电热板加热消解、石墨消解、高温消解等。本工作采用高温环绕式加热消解铜精矿，以 同时测定铜精矿中铅、砷、汞、镉、铬的含量，并采用有证标准物质和加标回收的方法验证方法的准确度。试验部分仪器与试剂 型电感耦合等离子体质谱仪；型高温消 解仪；型 纯水仪；型 电 子天平。汞标准储备溶液：，介质为（体积分数，下同）硝酸溶液。汞标准溶液系列：取适量的汞标准储备溶液，用（体积分数，下同）硝酸溶液逐级稀释，配制成质量浓度为，的汞标准溶液系列。多元素混合标准储备溶液：铅、砷、镉、铬的质量收稿日期：浓度均为 ，介质为硝酸溶液。多元素混合标准溶液系列：取适量的铅、砷、镉、铬多元素混合标准储备溶液，用硝酸溶液逐级稀释，配制成质量浓度为，的多元素混合标准溶液系列。多元素混合内标溶液：镥、铑、铟、钪的质量浓度均为 ，介质为（体积分数）硝酸溶液。使用时用硝酸溶液稀释，配制成质量浓度为 的多元素混合内标溶液。调谐液：铈、钴、锂、镁、铊、钇的质量浓度均为，介质为硝酸溶液。铜 精 矿 有 证 标 准 物 质 、和 ；盐酸、硝酸均为优级纯；试验用水为超纯水。仪器工作条件高温消解条件功率 ，斜坡升温 至 ，并保持 。条件射频（）功率 ；雾化气流量 ，等离子体气流量 ，辅助气流量 ；扫描方式为跳峰，重复 次；氧化物比 ，双电荷比 ；氦碰撞池模式；镥作为铅、汞的内标，铑作为砷的内标，铟作为镉的内标，钪 作 为 铬 的 内 标，内 标 元 素 的 质 量 浓 度 为。试验方法样品的前处理称取（精确到 ）铜精矿样品于 聚丙烯样品管中，用少量水冲洗，加入体积比:的盐酸硝酸混合液，拧紧盖子，放入高温消解仪中按节条件进行高温环绕式加热消张鸟飞，等：高温消解电感耦合等离子体质谱法测定铜精矿中铅、砷、汞、镉、铬的含量解。待消解完毕后，将溶液冷却至室温，用硝酸溶液 定容至 ，摇 匀，静置备 用，使用 时 过 尼龙滤膜。随同做试剂空白试验。样品的测定 经优化处理，采用三通自动进样的方式，在进样管中依次引入标准溶液、样品溶液的同时，内标管引入 的多元素混合内标溶液，根据绘制的标准曲线计算样品中铅、砷、汞、镉、铬的含量。对超出标准曲线线性范围的样品，用硝酸溶液稀释适当的倍数再进行测定。结果与讨论消解试剂的选择溶解铜精矿常用的酸有硝酸、盐酸、氢氟酸、硫酸、高氯酸等。高氯酸、硫酸用于处理碳含量较高的样品，氢氟酸主要用于处理高硅样品，而且在使用氢氟酸后，应使用耐氢氟酸的进样系统。参考标准方法，试验以体积比:的盐酸硝酸混合液为消解试剂对铜精矿进行溶解，并考察了不同用量的消解试剂（，）对铜精矿有证标准物质 、和 的溶解效果。结果表明：使用种用量的消解试剂处理后，铜精矿有证标准物质 、出现相同溶解现象，底部有少量白色沉淀，上层溶液澄清，的底部有少量黑色沉淀，上层溶液澄清；对种不同溶样条件下所得溶液进行元素含量测定，测定结果一致，说明种用量的消解试剂的溶解效果相当。过量的酸会对仪器带来损伤，同时为避免引入过多的干扰离子，试验选用体积比:的盐酸硝酸混合液为消解试剂。消解温度及消解时间的选择以铜精矿有证标准物质 （砷的认定值为 ）为研究对象，试验考察了在不同消解温度和不同消解时间下铜精矿有证标准物质 的溶解情况，并对其中的砷含量进行测定，结果见表。结果显示：当消解温度较低或消解时间较短时，样品溶解不完全，导致砷测定结果偏低；而在 溶解 ，样品溶解完全，砷的测定结果与认定值基本一致，当消解时间继续延长时，测定结果几乎不变。因此，试验选择消解温度为 ，消解时间为 。表消解温度和消解时间对 中砷测定结果的影响 消解时间 砷测定值消解温度 消解温度 消解温度 干扰校正测定铜精矿中铅、砷、汞、镉、铬元素的含量时，通 常 会 受 到 和 的 干 扰；主要受到 的干扰，同时 也与 和 的 质 谱 极 为 相 似；受 到 、的 干 扰；由 于 汞 的 蒸 气 压，汞 极 易 表现较强的记忆效应，很难从样品引入系统中被洗脱，因此汞标准溶液应采用尽可能低的浓度水平。综合考虑铜精矿中可能存在的元素，试验采用氦碰撞池模式，该模式可以有效消除或减弱多原子离子干扰。内标元素的选择内标法被广泛应用于 的定量分析中，该方法能有效弥补基体效应及克服仪器漂移，确保测定结果的准确度。内标元素的选择需满足与待测元素尽量相近的相对分子质量和电离能、内标在样品中不存在、内标元素不与样品发生化学反应等基本条件。通过测试，试验选择镥作为铅、汞的内标，铑作为砷的内标，铟作为镉的内标，钪作为铬的内标。内标的质量浓度以 （计数率）为参考，需满足 达上万，但也不能过大，一般确保内标元素响应值与待测元素响应值之比在两个量级范围内为佳。综合样品中待测元素的响应值，试验选择内标元素的质量浓度为。标准曲线和相关系数按照仪器工作条件测定多元素混合标准溶液系列和汞标准溶液系列，以元素的质量浓度为横坐标，以元素响应值和内标响应值的比值为纵坐标绘制标准曲线，拟合得到的线性回归方程和相关系数见表。张鸟飞，等：高温消解电感耦合等离子体质谱法测定铜精矿中铅、砷、汞、镉、铬的含量制备试剂空白，并平行测定 次，以所得测定值的标准偏差（）的倍计算检出限（），结果见表。表线性参数和检出限 元素线性范围（）线性回归方程相关系数检出限（）以内.以内.以内.以内.以内.回收试验选取铜精矿样品进行加标回收试验，计算回收率，结 果 见 表。由 表可 知，元 素 的 回 收 率 为 ，满足测定要求。表回收试验结果 元素本底值（）加标量（）测定值（）回收率 准确度和精密度试验按 照 试 验 方 法 对 铜 精 矿 有 证 标 准 物 质 、和 进行消解处理，并按照仪器工作条件进行测定，每个铜精矿有证标准物质测定次，并计算测定值的相对标准偏差（），结果见表。表精密度和准确度试验结果（）（）元素 认定值（）测定值（）认定值（）测定值（）认定值（）测定值（）认定值（）测定值（）由表可知，铜精矿有证标准物质中铅、砷、镉的测定值均在认定值的不确定度范围内，测定值的 均小于，说明方法的准确度和精密度均符合要求。本工作采用体积比:的盐酸硝酸混合液对铜精矿样品进行高温消解处理，减少了酸种类，避免了引入干扰离子的可能，采用高温环绕式加热确保溶解效果的同时节省了消解时间，操作简单方便，并以 测定铜精矿中铅、砷、汞、镉、铬的含量。方法检出限低，测定结果的准确度和精密度均满足要求，该方法可用于铜精矿样品中有害元素的定量分析。参考文献：沈建鑫我国铜资源国际贸易研究冶金经济与管理，（）：国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会重金属精矿产品中有害元素的限量规范：北京：中国标准出版社，陈冉冉，马成骋，张晓天，等 石墨消解电感耦合等离子体质谱（）法测定铜精矿中汞的含量中国无机分析化学，（）：王海涛，张小慧，赵钰玲，等密闭高压消解 测定进口铜精矿中铅、镉、汞、砷化学分析计量，（）：马红岩 法测定进口铜精矿中有害元素张鸟飞，等：高温消解电感耦合等离子体质谱法测定铜精矿中铅、砷、汞、镉、铬的含量理化检验化学分册，（）：张伟，顾希，王燕，等 法同时测定进口铜精矿中有害元素西部资源，（）：刘益锋，陈广文，黄健，等逆王水溶样冷原子吸收光谱法测定铜精矿中的汞检验检疫科学，（）：国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会铜精矿化学分析方法 汞量的测定 冷原子吸收光谱法：北京：中国标准出版社，国家质量监督检验检疫总局进出口铜精矿中汞含量的测定 原子荧光光谱法：北京：中国标准出版社，国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会铜精矿化学分析方法 第 部分：砷、锑、铋、铅、锌、镍、镉、钴、氧化镁、氧化钙量的测定 电感耦合等离子体原子发射光谱法：北京：中国标准出版社，国家质量监督检验检疫总局铜精矿中金、银、铂、钯、砷、汞、镉、镓、铟、锗、硒、碲、铊、镧的测定 电感耦合等离子体质谱法：北京：中国标准出版社，郭雨时，焦阳，娄丽 同时测定水产品中的铅、镉、汞和砷光谱实验室，（）：唐碧玉，施意华，邱丽，等电感耦合等离子体质谱法（）测定锡矿尾砂中的铜铅锌镉铬钴镍矿产与地质，（）：王倩，直俊强，石奥，等微波消解电感耦合等离子体质谱（）法同时测定土壤中 种金属元素中国无机分析化学，（）：理化检验化学分册 首届青年编委招募（年）理化检验化学分册 创刊于 年，月刊，由上海科学院主管，上海材料研究所主办，为中国机械工程学会理化检验分会会刊。国际标准连续出版物编号：，国内统一连续出版物号：。期刊主要报道化学成分检测中的新理论、新技术、新方法、新设备，化学分析、光谱、色谱、质谱、波谱、多技术联用等分析化学方法在实际检测中的应用，以及实验室实用知识、操作经验和管理经验等；报道领域涉及食品、药品、环境、地矿、商检、石化、法医鉴定等。期刊设有试验与研究、工作简报、实验室管理、知识与经验、综述等栏目，此外每年策划出版个国内外最新研究动向的热点“专题”，广受读者和作者的关注。本刊为国内理化检验行业的资深权威刊物，北大中文 核 心 期 刊，长 期 被 中 国 科 学 引 文 数 据 库（）、美国化学文摘（）数据库等数据库收录。年入选 我国高质量科技期刊分级目录有色金属领域高质量科技期刊分级目录 级别（国内外重要，且被学术界所认可的期刊）；年入选 科技期刊世界影响力指数（）报告。曾多次获评国家机械行业优秀期刊、华东地区优秀期刊、上海市优秀期刊和“百种中国杰出学术期刊”等称号。为进一步推动 理化检验化学分册 的高质量发展，促进先进前处理以及检测技术在十四五规划“持续改善环境质量”“加快发展方式绿色转型”中的应用，提升 理化检验化学分册 在国内外学术界的影响力，同时为青年学者提供支持和服务，本刊编辑部拟组建一支青年编委队伍，诚邀相关领域的优秀青年专家加入。一、招募人数本次招募青年编委 名。二、招募条件）学风正派，治学严谨，恪守学术道德；）年龄在 周岁以下（年月日后出生），具有博士学位或副高及以上职称；）有较高的学术影响力，以第一或通信作者在相关领域国内外权威期刊上至少发表篇高质量论文；）主持过省级及以上的科研项目或具有专业学会工作经验者优先；）有责任心和工作热情，愿意承担期刊工作，关注期刊 发 展，有 较 强 的 组 稿、撰 稿、约 稿、审 稿能力；）审稿认真负责，具有分析化学学科相关权威期刊审稿经验者优先。（下转第 页）