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钨精矿中的钙的测定 ——火焰原子吸收光谱法

2018.6.15
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韩金龙

致力于为分析测试行业奉献终身

       钙含量的高低对APT生产工艺影响较大,因此需要准确测量钨精矿中钙的含量。钙的检测方法主要有EDTA容量法、AAS、ICP-AES,EDTA容量法主要用于大于4%含量钙的测定,该法流程较长;ICP-AES法线性范围宽,快速,准确,但仪器昂贵,运行成本也较高;AAS对含量小于4%的钙的测定具有准确、快速、成本低等优点,因此广泛应用于钨精矿中钙的测定。本任务旨通过实际操作训练,学会原子吸收光谱法测定钨精矿中的钙含量。能真实、规范记录原始记录并按有效数字修约进行结果计算。

任务实施

一、仪器和试剂准备

1.盐酸AR(ρ1.19g/cm3)。

2.硝酸GR(ρ1.42 g/cm3)。

3.高氯酸GR(ρ1.67 g/cm3)。

4.氯化溶液(15%):称取75g氯化锶(SrCl2.6H2O)溶于水中并稀释至500mL,摇匀。

5.氧化溶液(5%):称取25g纯氧化镧(99.99%以上),置于250mL烧杯中,加入100mL盐酸(1+1),加热溶解完全,冷却,移入500mL容量瓶中,用水稀释至刻度,混匀。

6.二氧化(1.6%):称取1.6g纯二氧化锰(99.99%以上),置于250mL烧杯中,加入10mL盐酸,加热溶解完全,蒸发至体积约为5mL,冷却,移入100mL容量瓶中,用水稀释至刻度,混匀。

7.溶液(1%):称取1.0g纯铁(99.99%以上),置于250mL烧杯中,加入10mL盐酸,加热溶解完全,稍冷,加入3mL高氯酸,继续加热至冒浓白烟,冷却,移入100mL容量瓶中,用水稀释至刻度,混匀。

8.钙标准溶液:称取0.2497g纯碳酸钙(99.99%以上),置于250mL烧杯中,盖上表面皿,加入15mL盐酸(1+3),微热溶解完全,冷却,移入1000mL容量瓶中,用水稀释至刻度,混匀。此溶液1mL含100μg钙,贮存于塑料瓶中。

移取0.00、1.50、3.00、6.00、9.00、12.00mL钙标准溶液,分别置于一组100mL容量瓶中,各加入2.0mL高氯酸,8.0mL氯化锶溶液,4.0mL氧化镧溶液,4.0mL二氧化锰溶液,4.0mL铁溶液,用水稀释至刻度,混匀,此标准工作溶液每毫升含钙分别为0、1.5、3.0、6.0、9.0、12.0μg。

二、分析步骤

称取0.1000~0.2000g样品于300mL烧杯中,加入50mL盐酸(ρ1.19)置于沸水浴上加热分解50min,取下,稍冷,加入15mL硝酸(ρ1.42),4mL高氯酸,加热直至冒浓厚白烟,溶液体积约为2mL(但勿蒸干),取下冷却,用水吹洗表面皿和烧杯壁,加入水至溶液体积约为30mL,煮沸使可溶性盐类溶解,加入8mL氯化锶溶液、4mL氧化镧溶液,冷却后,移入100mL容量瓶中,以水稀释至刻度,摇匀。澄清后,在空气-乙炔火焰原子吸收分光光度计波长422.7nm处,与标准系列同时,以二次水调零测量溶液吸光度。随同试样做空白实验。

三、分析结果的计算

按下式计算钙的百分含量:

360截图20170724104656909

式中:C——自工作曲线上查得的Ca浓度ug/mL;

          V——试样溶液的体积,mL;

          m——试样质量,g。

四、质量表格的填写

任务分析

一、方法优点

原子吸收光谱法测定钨精矿中的钙具有快速、准确、成本低等优点,非常适合工矿企业的日常分析。

二、主要干扰及其消除

1.钨基体干扰

钨基体对钙的测定信号有抑制作用,导致结果偏低。本方法采用钨酸沉淀将钨过滤除去。

2酸根的干扰

磷酸根和钙可以形成非常稳定的化合物,空气-乙炔火焰的温度不足以使它原子化。消除办法:加入含镧离子的溶液,镧离子可以和磷酸根形成更稳定的化合物,从而将钙释放出来。

3等阳离子的干扰

铝和钙可以形成化合物CaAl2O4,该化合物熔点高,难以原子化。消除办法:加入含锶的溶液后,锶可以与铝形成更稳定的化合物,从而将钙释放出来。

三、影响原子吸收测量结果准确度的因素

原子吸收光谱分析是一种相对测量技术,影响其测量结果的准确度有许多因素,我们可以把这些因素概括成四大方面:标准溶液的准确性与校准方程的合理性、仪器的稳定性、样品与标准的匹配程度以及背景校正误差带来的影响(如果有背景的话)。表3-9对这些因素进行了汇总。

3-9 影响原子吸收测量结果准确度的因素

360截图20170724104824070

四、改善原子吸收光谱分析测定准确度的途径

1.确保工作标准的准确、可靠

工作标准的准确首先是储备液的准确。如果储备液是从标准制备单位买来的,一般可靠性通常是有保证的。如果储备液是由自己实验室用固体物质临时配制而成,则应该用尚未开瓶使用过的,确认准确可靠的同样浓度的储备液进行灵敏度对比测定。

工作标准的存放时间应按相应规定进行。对于一些特别容易受污染的元素如Na、K、Pb、Al、Ca、Mg、Si、Sn等必须保证容器、无机酸和水以及操作环境的干净。储备标准溶液的可靠性在于正确的方法储存和使用。另外要注意的是最好避免直接将移液管插入储备液中。储备标准溶液初始的准确性应通过与将要用完的已知可靠的同浓度的标准溶液或更高级别的标准物质的比较来确认。

2.最大限度减小校准误差

要得到准确度较高的测量结果,最好选择线性校准方式。对于一个具体的分析任务,为了保证分析准确度应考虑以下几点:

(1)最好在吸光度信号与浓度关系的线性范围内,避免在灵敏度很小的区间进行测定;

(2)尽可能保证每一个样品吸光度信号在两点标准之间;

(3)如果有可能总是让样品溶液有较大的吸光度读数,这样可以减小测量数据的分辨率误差,传统上认为对于火焰法原子吸收来说,0.2-0.8Abs是一个好的测定区间;

(4)尽量控制样品浓度在标准曲线的中间浓度位置。

3.使仪器工作在最佳状态

要消除或减小由于仪器稳定性造成的测定数据的误差就必须确保以下几点:

(1)实验室的条件完全充分地满足仪器的使用要求,包括环境温度、湿度、磁场、电源功率、气体纯度、压力、排风等,特别注意实验室在仪器使用时温度变化不大于3℃/h;

(2)仪器的重要部件如雾化原子化系统工作在最佳状况;

(3)仪器测定参数设定在最佳数值,如积分时间、乙炔流量、空气流量、燃烧头高度、试液提升量、灯电流等。

4.消除或降低样品的基体干扰

基体干扰是原子吸收光谱法的一种重要干扰,必须设法给予消除或减少。常用的方法有以下几种:

(1)合理稀释样品溶液:这是减少样品基体干扰的一个简单易行的方法,当基体被稀释到一定浓度以后,基体效应可减小到可以忽略的程度。但该法的缺点是会损失待测元素的灵敏度。

(2)基体匹配法:基体匹配法是在配制标准溶液系列时,加入与分析样溶液相同量的基体,使标准溶液系列主要成分与分析样相同或相近。但该法对基体的纯度要求较高,而且有时候基体的获得是非常困难的,特别是复杂基体样品。

(3)标准加入法:分析较高纯度样品时,基体匹配法需要有高纯基体,一般要比分析样纯度高1-2个数量级,有时难以得到高纯基体,这时可用标准加入法。

(4)化学分离法:若以上方法都不能很好地解决基体干扰问题,则可采用化学分离基体法。特别是分析高纯产品时,分离基体的同时可以富集杂质元素。


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