火焰原子吸收光譜法測(cè)定冰晶石中鈉含量的方法研究
引言
冰晶石是電解鋁生產(chǎn)中主要的原材料之一,其品位的好壞直接影響到鋁電解的電流效率和電解鋁的產(chǎn)量,對(duì)于控制鋁電解的能耗和產(chǎn)量也具有重要的意義。冰晶石中鈉含量較高,一般在20%~35%之間??刂票a(chǎn)品中鈉含量使其在一定范圍內(nèi),是保證產(chǎn)品質(zhì)量的一個(gè)重要手段,因此能夠準(zhǔn)確檢測(cè)出冰晶石中鈉含量十分重要。
冰晶石中鈉含量的分析方法,目前主要有火焰原子吸收光譜法(AAS)、X射線熒光光譜法(XRF)和電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法(ICP-AES)。具有分析速度快和成本低優(yōu)點(diǎn)的AAS法是目前最常用的分析方法。關(guān)于高含量鈉的測(cè)定,AAS法檢測(cè)過(guò)程中,分析線的選擇爭(zhēng)議較多,相比于有色金屬行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YS/T273.5-2006提出的分析線589.0nm或589.6nm,更多文獻(xiàn)報(bào)道中使用的是330.2nm這條分析線。因此,針對(duì)此爭(zhēng)議,我們做了系統(tǒng)的對(duì)比試驗(yàn)。本文對(duì)火焰原子吸收光譜法測(cè)定冰晶石中鈉含量的方法進(jìn)行了研究,主要包括對(duì)前處理過(guò)程、分析線選擇和共存元素影響的研究,并對(duì)該方法的準(zhǔn)確度和精密度進(jìn)行了驗(yàn)證,建立了AAS法測(cè)定冰晶石中鈉含量的方法。
1 實(shí)驗(yàn)部分
1.1 儀器
原子吸收光譜儀,附鈉空心陰極燈。
1.2 試劑
鹽酸和高氯酸均為優(yōu)級(jí)純。
鈉標(biāo)準(zhǔn)貯存溶液(1.00mg/mL):基準(zhǔn)氯化鈉預(yù)先在450℃下灼燒2h,在干燥器中冷卻至室溫。稱(chēng)取2.541g于燒杯中加入水溶解完全,移入1000mL容量瓶中,用水稀釋至刻度,搖勻,備用。
鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液(100μg/mL):移取10.00mL鈉標(biāo)準(zhǔn)貯存溶液于100mL容量瓶中,加2mL鹽酸,用水稀釋至刻度,混勻,備用。
鋁基體溶液(1.0mg/mL):準(zhǔn)確稱(chēng)取1.0000g鋁(≥99.99%)置于燒杯中,蓋上表皿,加入40mL鹽酸(1+1),緩慢加熱至完全溶解,冷卻,將溶液移入1000mL容量瓶中,用水稀釋至刻度,混勻,備用。
1.3 樣品前處理
稱(chēng)取0.25g(精確至0.0001g)樣品于鉑皿中,高氯酸加入5mL,在電熱板上緩慢加熱直至完全溶解并冒盡白煙,取下冷卻至室溫,加入5mL鹽酸(1+1)和10mL水,加熱溶解完全后,冷卻,移入250mL容量瓶中,用水稀釋至刻度,混勻,備用。
移取20.00mL上述溶液于100mL容量瓶中,用水稀釋至刻度,混勻,備用。
移取相應(yīng)體積的試液(按表1鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)),于100mL容量瓶中,加入2mL鹽酸(1+1),用水稀釋至刻度,混勻,待測(cè)。
2 結(jié)果與討論
2.1 分析譜線的選擇
鈉的吸收波長(zhǎng)有330.2、589.0和589.6nm。冰晶石中鈉含量高達(dá)15.00%~35.00%。589.0nm作為最靈敏線,吸光度太大,不能滿(mǎn)足高含量鈉的測(cè)定需求。用兩個(gè)冰晶石樣品對(duì)兩條吸收波長(zhǎng)330.2和589.6nm進(jìn)行考察,結(jié)果見(jiàn)表2??煽闯觯?span>330.2nm作為分析線時(shí),回收率在88.70%~90.93%之間,測(cè)定值和回收率都偏低。因此實(shí)驗(yàn)選擇589.6nm作為分析線。
2.2 酸的影響
由于測(cè)試溶液中鹽酸濃度對(duì)鈉元素的測(cè)定有一定程度的影響,因此對(duì)鹽酸的不同加入量對(duì)鈉的測(cè)定影響進(jìn)行了試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3,其中溶液中鈉的濃度為2.00μg/mL。
鹽酸的存在對(duì)鈉元素的測(cè)定有負(fù)干擾,且負(fù)干擾隨著溶液中鹽酸濃度的增大而增大。測(cè)試溶液酸度保持在2.5%之內(nèi),對(duì)鈉的影響可以忽略。實(shí)驗(yàn)中鹽酸的加入量為1%,且工作曲線中標(biāo)準(zhǔn)溶液的酸度應(yīng)和分析試液的酸度應(yīng)保持一致。
2.3 共存離子的影響
冰晶石中鈉含量高,測(cè)試時(shí)稀釋倍數(shù)大,因此測(cè)試溶液中共存元素含量都較低。冰晶石中鋁的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超過(guò)20%,分析試液中鋁的濃度不超過(guò)5μg/mL;其他元素的濃度不超過(guò)0.5μg/mL,對(duì)鈉的測(cè)定可以忽略。因此,實(shí)驗(yàn)只考察共存元素鋁對(duì)鈉測(cè)定的干擾。
根據(jù)冰晶石樣品中鋁的含量范圍,配制100mL相應(yīng)溶液進(jìn)行共存離子干擾試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。鋁對(duì)待測(cè)元素鈉的干擾用吸光度值的相對(duì)偏差值I表示,I%=[(Ii-I0)/I0]×100。其中I0是溶液中鋁濃度為0μg/mL時(shí)測(cè)得的鈉元素的吸光度;Ii是溶液中鋁濃度為1.00、2.00、3.00、4.00和5.00μg/mL時(shí)測(cè)得的鈉元素的吸光度。結(jié)果表明:分析試液中鋁的濃度在5μg/mL以下,對(duì)鈉元素測(cè)定的影響可以忽略(干擾偏差小于2%)。因此共存元素對(duì)鈉的測(cè)定無(wú)影響,配制工作曲線時(shí),不必進(jìn)行鋁基體匹配。
2.4 工作曲線的配置和檢出限
移取0,1.00,2.00,3.00,4.00和5.00mL鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液分別置于一組100mL容量瓶中,加入2mL鹽酸(1+1),用水稀釋至刻度,混勻,測(cè)試,繪制工作曲線,見(jiàn)表3和圖1。對(duì)試劑空白測(cè)量空白信號(hào)11次,以空白信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)偏差的3倍計(jì)算鈉元素檢出限,測(cè)定下限以10倍檢出限計(jì)算。方法測(cè)得鈉的檢出限為0.0075μg/mL,測(cè)定下限為0.075μg/mL。
2.5 精密度和準(zhǔn)確度試驗(yàn)
采用本方法對(duì)5個(gè)冰晶石樣品中15.0%~35.0%的鈉含量進(jìn)行測(cè)定,并進(jìn)行回收率實(shí)驗(yàn),同時(shí)與ICP-AES法結(jié)果進(jìn)行比對(duì),分析結(jié)果見(jiàn)表6和表7。結(jié)果表明:本方法相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差在0.46%~0.73%之間,回收率在98.56%~101.50%之間,與ICP-AES方法分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)照,兩種方法分析結(jié)果吻合較好。
3 結(jié)論
在現(xiàn)行分析方法YS/T273.5-2006基礎(chǔ)上,本文方法對(duì)其前處理過(guò)程進(jìn)行改進(jìn),確定了鹽酸用量1%,且工作曲線的酸用量應(yīng)與分析試液保持一致;對(duì)分析線的選擇進(jìn)行試驗(yàn)和確定,選589.6nm作為分析線;對(duì)共存元素干擾進(jìn)行考察,共存元素對(duì)鈉的測(cè)定無(wú)影響。實(shí)驗(yàn)證明該方法具有較高的準(zhǔn)確度和較好的精密度,可用于冰晶石中15.0%~35.0%的鈉含量的測(cè)定。另外,對(duì)其他材料中高含量鈉的AAS法測(cè)定也可作為借鑒。
文章來(lái)源:[1]張瑩瑩.火焰原子吸收光譜法測(cè)定冰晶石中鈉含量的方法研究[J].輕金屬,2025,(01):52-54.DOI:10.13662/j.cnki.qjs.2025.01.010.