泡沫塑料吸附原子吸收光谱法测定金探讨

1、赵宗燕 杜庆安（中国冶金地质总局二局福建350001 ）摘要:金泡沫塑料吸附原子吸收法测定金过程及原理： 样品于马弗炉650700°c焙烧以除去炭、硫单质及有机质、神、汞 等易挥发物质；试样用王水分解，在约io%（v /v）王水介质中，m 价金被直接用多孔聚氨脂泡沫塑料在含有矿样残渣的溶液中吸 附富集，然后用2%硫腺溶液加热解脱被泡塑吸附的金，用火焰原 子吸收光谱仪在242.8nm波长处测定金含量。关键词：au ;原子吸收；矿样焙烧汪水溶矿 泡塑吸附硫腺 解脱一、概述金具有很强的延展性，良好的导电导热性,广泛用于现代科 技尖端领域。近年来，随着黄金选矿工艺、技术设备的不断更新 和改进

2、，生产过程中的管理工作要求更加严格、规范。下段工艺 流程的决策直接取决于上段工艺流程监控数据的准确性和及时 性。因此高质量的监控手段对黄金矿山生产来说愈显重要。金 矿的普查勘探对金的分析检测也提出更高的要求。如何准确快 速的测定各样品中金的含量，一直困扰着我们。因此，研究金测 定的方法具有很强的现实意义.由于金在矿石中的含量较低，目 前测定金采用的主要方法是原子吸收光谱法。对于微量金通常 采用火焰原子吸收光谱法。采用原子吸收光谱法测定金必须经富集分离后才能进行。 常用的富集分离方法有亍舌性炭吸附沫法、泡塑料吸附法、溶剂萃 取分离法及离子交换树脂分离法等叫文章介绍的是采用泡沫塑 料吸附富集法进行

3、矿石中金含量的测定。泡沫塑料吸附富集金 是上世纪七十年代中期被提出的一种富集金的方法x到八十年 代中期经许多人硏究，此法已比较成熟使用的人群也在增加， 成为目前使用较普遍的方法之一。其原理是试样经焙烧采用王 水分解金矿将溶于王水后的金不经分离矿渣直接以泡沫塑料吸 附，再以水将泡沬塑料洗净用硫腺溶液解脱直接将金的硫腺溶 液用原子吸收测定。本方法操作简单快捷，成本低，对环境无污 染分析时间短，充分满足了生产测定需求彳艮适合矿山化验室的 一般分析用途。该方法中，除了仪器条件外，样品的焙烧与化学 处理方法、所用的泡塑及样品测定时的温度等对准确度均影响较 大。因此,根据试样选择适当的预处理方法夬t降低测

4、量误差、提 高测定的准确度有很大帮助。二、实验部分1.仪器及其工作条件主要仪器:sx2-4-10箱式电阻炉：功率4kw温度0 1200°czhy-2型调速多用振荡器wfx-1e3型原子吸收分光光度计2主要试剂聚氨酯泡沬塑料:将大块的泡塑剪成2 x4cm方块放入2% naoh溶液中煮沸30分钟后，洗净，挤干备用。1+1王水硝酸盐酸水=1 3 ：4现用现配）硫腺2%水溶液:现用现配）金标准储备液称取1. oooog光谱纯金（纯度m99. 999% ） 于100ml烧杯中加入20ml新配制的（1+ 1圧水 在沸水浴上溶 解并蒸发至小体积，移入1000ml容量瓶中，加2g氯化钾，王水 （l+

5、l）200ml用水稀释至刻度摇匀此溶液止1含looopg金金标准工作溶液准确吸取50ml金标准储备液于1000ml容 量瓶中加入2g氯化钾摇匀再加入（1+1圧水100ml再摇匀， 用水稀释至刻度摇匀此溶液1ml含50pg金标准系列的配制:准确吸取0、0. 5ml 1. oml 2.0ml、3.0ml、4. omk 5.0ml浓度为50pg/ml金标准工作溶液分别放入50ml 容量瓶中，以10%王水定容至刻度，摇匀。此系列浓度即为0、 0. 5pg/mk 1. opg/ml 2.0pg/ml 3.0pg/mk 4.0pg/ml、5. opg/ml3分析手续称取试样10克（1將试样置于瓷蒸发皿中均

6、匀铺开，于650°c马弗炉中低 温升起，在650°c处保持焙烧1小时。取岀冷却后移入250ml三 角烧瓶中，以少量水润湿力口 50ml王7x（ 1+1），在电热板上加热至 微沸，并保持半小时。这期间要经常性摇动避免试样粘底取下 冷却（2斤卜加（1+1圧水5ml加水至100ml刻度 放入预先处理 过的泡沫塑料23块，塞紧塞子，在振荡器上匀速振荡半小 时。取出泡沫塑料在水龙头处多次轻揉、轻挤，洗净存留在泡沬 塑料上的残渣，挤干泡沫塑料中的水分放入50ml干燥的比色管 中力口入20ml2%的硫腺溶液（现用现配）塞紧塞子，置于沸水浴 上保温半个小时。趁热轻搅泡沫塑料，并挤干取出。冷

7、却沉淀 后与标准系列一同在波长242. 8nm处进行原子吸收测定。三、 结果与讨论1 样品的焙烧对金测定结果的影响一般认为对于来源广、组成较复杂的样品金的分析要采用 焙烧的方法除去硫、炭、碑和有机物等杂质。焙烧的温度和时间 主要取决于矿种类型。原则在保证金不挥发损失和硫、碳、有机 物等干扰元素充分除去的前提下确定焙烧温度和时间叫焙烧温 度过高或过低对样品分析结果均造成一定影响。如果焙烧温度 过高,时间过长，样品易烧结，甚至粘结于瓷皿底部;焙烧温度过 彳氐时间太短，则挥发性物质灼烧不尽。样品项目未焙烧1 h2 h3 h1 h2 h3 h1 h2 h3 h1 h2 h3 hmk 031 9实 际

8、值 71.2测定值66367768869470871371o712714715685674667误彩 86 84923.37 32 5 6 o 5a14 8 o 2o00014o42 93 7s34-26 3mko12o 实际值66.o测定值63j64264965.365866366166265.965.3644637629误% 94 3-32 71.67l06 o o 30.45 5 o 1 o o 3 5 o 1o45-22 4 83 4470mk1029 实 际 值 68.5g定店v7.nu7.uu7.cu 8 au od uu & au od au od 0 0 4 4u &a

9、mp;匚v od彳v7.4:>7.cusa误 差/ %v z 1 9u 4 6d 0 8 8乙 0 4 4u0 o od a 2 9u n- 1 5u a o oi 0-5 83-1 .6 1v z 1 9u 2 7 7表1.焙烧对金测定结果的影响由上表可以看出:样品焙烧的温度和时间并不是随意的，不 同矿样焙烧时的方法和温度有一定区别。一般样品可以这样在 室温下将样品称在瓷坦竭中放入马弗炉内逐步升温至650工 700。(2并保温1小时。当样品中含有卤化物时温度260°c会有卤 化金挥发损失所以一定要室温放入马弗炉中，然后再逐步升温 至650°c700°co同

10、时焙烧温度也不能太高，因当温度超过 70ctc时，样品中的碑和金可以生产as- a合金挥发淇它如辉黄 铁矿、碼金矿中的金也会有挥发损失叫温度太低挥发性物质焙 烧不尽。在马弗炉中650°c - 700°c焙烧金不会损失且挥发性物 质也可除尽。此外还应注意：1、一般试样焙烧0.5小时应取出搅拌一次， 但对含硫、碳高的样品应根据样品的实际情况延长焙烧时间。一 定要焙烧到无明火、无so?的刺鼻味再延长1 2小时才可以。2、 焙烧时马弗炉门应开细缝让空气进入炉内。碳、硫高的样品可 用大号方舟盛样，铺放薄薄一层,使焙烧时有充分氧气供应。这 样焙烧出的试样疏松,无烧结现象;经稀王水溶解后

11、，液面和烧杯 壁无黑色悬浮物，残渣无黑色，较好地消除了碳、硫等对测定金的 干扰。2泡塑的处理对测定结果的影响(1处理液的选择聚氨酯泡沫塑料是该方法的主要试剂之一，它的处理是关 键。目前，金的泡沫塑料吸附富集分离已是金的富集分离法中应 用最广泛的方法之一，它具有分离效果好、选择性强、操作简便、 成本低廉等特点。但由于泡沫塑料中残留有腺基、腺基甲酸酯、 缩二腺以及还残留有5% 10%的异氨酸酯或nco端基还有生 产中不可避免产生的油迹和污渍这些杂质占据了泡塑的有效吸 附面积囚，因此，泡塑在使用前必须经过处理，以提高其吸附率。 如果处理不好泡塑的吸附能力减弱重现性差会给分析带来一 定困难。我们分别用

12、盐酸、硝酸、2%naoh浸泡煮沸半小时的聚 氨酯泡沫塑料，取岀挤干放入3xlo-3mg/ml的au的王水溶液 中振荡吸附，用火焰原子吸收仪测其吸光度结果如下：表2.不同方法处理的泡塑吸附性试验泡沫塑料处理吸附率回收率没有处理的泡沫塑料92.1089.25蒸馆水煮沸半个小时94.2790.3310%盐酸浸泡半小时97. 5894. 545%硝酸浸泡半小时96. 7293. 722%naoh煮沸半小时99. 589& 42从表2可以看岀经2%naoh处理的泡塑具有良好的吸附 率，回收率达98%以上损失最小(2泌理时间对泡塑的影响用2%naoh溶液处理泡塑，我们对处理时间进行了试验;表表3泡

13、塑处理时间的影响au浓度10 3mg/ml)处理时间/min吸光度a100.101200.115300.127400.1243.0500.130600.126100.145200.158300.170400.1734.0500.169600.1723)结果表明:用2%naoh溶液煮沸泡塑半个小时，即可达到理 想的吸附效果。(3饱塑振荡吸附时间的选择泡沫塑料吸附时间的长短对 金的测定结果有较大的影响。吸附时间短吸附不完全卩及附时间长不利于大量样品的处理。试 验结果如下表：表4.泡塑不同振荡吸附时间测定结果对照表标样编号标准值泡沫塑料振荡吸附时间/： min )102030405060gau-22

14、. 001. 701.771.971. 992.031.99gau-33. 002. 562. 662.963.002.983.05gau-44. 003.413.563.953. 993. 934. 06由上表可知:当振荡吸附时间m30分钟时，测定结果变化不 大,趋于稳定.因此我们选择的振荡吸附时间为30 40分钟.另 外还需注意，由于不同厂家和不同批次的泡沫塑料，对au的吸昨 效果有差异，同批试样宜采用同样的泡塑，标准系列与试样同圧 吸附这样可以抵销一部分由泡塑吸附率波动弓i起的误差。(4询塑吸附温度的选择温度也是影响泡塑吸附率的重要 因素。本试验着重考察了不同吸附温度下的不同回收率。将一

15、组相同条件下所得的泡塑 置于恒温振荡箱内，设定不同温度：5、10、15、20、25、30、35、40°( 振荡吸附30分钟。如表5表5.不同吸附温度对回收率的影响吸附温s/°c510152025303540回收 率/%83.585.192.794.594.895.095.195.1结果表明:吸附温度对回收率的影响较大。当温度m20°c时 回收率趋于稳定，在94. 5%以上当温度低于20°c时,要适当延长 振荡吸附时间或溶矿后加入3ctc左右的温水振荡吸附，以此来改 善温度太低造成的吸附率下降现象.(5)溶液酸度对泡塑吸附的影响测定溶液i度对泡塑吸附的影响

16、。如表6分别取lml50mg/ml的金标准溶液于5个250ml三角烧瓶 中加水约25ml，分别调ph值为1、1、2、3、5以下同操作步骤,表6.不同酸度对泡塑吸附率的影响溶液趣/ph值<112345吸附 率/%95.796.396.696.294. n 泡塑颜色 变暗)泡塑颜 色变黑并 粘结，束测试验结果表明:在较宽的酸度范围内(ph为13)，吸附率 都在96%以上。酸度过小时，由于haucl4不稳定导致吸附率 下降。酸度过大时，泡塑颜色变黑,出现粘结现象不利于吸附。3. 解脱剂对测定结果的影响(1解脱剂及其浓度的选择由于硫腺对金银具有很强的络 合能力，因此我彳门通常选择硫腺作为含金泡塑

17、的最好的解脱剂。其反应原理如下：sc(nh2)2+auci3=auci + s+2hci+oc(nh2)22 sc(nh2)2+auci = 2sc(nh2)2auci浓度的选择 以样品gau-2.gau-3.gau-4为例进行试 验,选择硫腺浓度(质量分数彷别为1%、2%、3%、4%、5%、8%、 10%进行试验如表7表7.硫腺浓度对测定结果的影响标样 编号标准值硫腺浓度:质量比月测定结果1%2%3%4%5%8%10%gau-2 gau-3 gau-42. 003. 004. 001.942. 893.921. 922.933. 891.952. 963. 992. 063.003.9506

18、0.t1.oo.oocmcn寸1. 973.054. 061.983.073.93经试验硫腺浓度在1% 10%范围内(更高范围未做试验均 能将金解脱完全,解脱率在96%以上。在既能保证金被完全解肤 又考虑成本不致造成大最浪费的情况下，我们选择了 2%3%出 硫腺水溶液为解脱剂。(2甩度对解脱效果的影响温度对硫腺解脱金的影响较大.在常温下半天不能使金解肤 完全要在沸水浴中保温方可使金全部解脱。(3时间对解脱效果的影响以样品gau- 2、gau- 3、gau-4为例进行试验。分别选祷 解脱时间为 10mins 20minx 30min5 40mins 50minx 60min 6 个开 同的解脱时

19、间观察时间与测定结果的关系，如下表表8.解脱时间与测定结果标样编 弓标准 值解脱时间(min)与测定结果102030405060gau-22.001.801. 941.971. 992.052. 07gau-33.002.832. 962. 922. 973.033. 06gau-44.003.813. 903.993.954.084.06试验结果表明，当解脱时间在10分钟时结果有所偏低;当 解脱时间在2040min时，测定值趋于稳定，在标准值以下但比 较接近标准值;当解脱时间在50 60分钟时，测定结果在标准值 以上仍接近标准值。这可能是随着解脱时间的加长，溶液体积蒸 发变小，导致浓度偏高所

20、致。我们把解脱时间定在30分钟为宜。4. 溶液温度对测量结果的影响样品解脱后需放置一定时间彳寺测试液温度应与工作环境温 度一致时才能进行测定。因为溶液在不同温度时黏度值不同将 直接影响试液提升量和雾化率导致吸光度的波动。如果在解脱 后放置比较短的时间即进行测定，随着测定的进行温度逐渐降 低卩及光度-浓度曲线的斜率会发生变化，使样品分析结果偏 低。因此，样品温度应与工作环境温度一致时逬行测定。同时， 工作环境温度也不能过低或过高，因为原子吸收仪作为一台精密 仪器其工作温度在10 °c 30 °c之间为最好。如果工作环境温(下转第106页)测最的管线中间有弯头、阀门时，尤其是阀

21、门材质同管线 不一致时应考虑其影响。二、利用压缩气体方式原理利用克拉泊龙方程计算为保证公式 成立，测最用的气体采用脱水后的空气，且管线内应干燥使得脱水后的气体可以视为理想气体。1现场的物质准备压风车一台附干燥装置）、连接管线若干及阀i'k经过校验, 无泄露）、经过校验的精密压力表和精密温度计、储气顒 无泄 露），已知固定容积压力容器。2测量过程如下试验方法：如图，设已知固定体积容器（储气罐的容积为v，管线长度 为l眈体积为v欣二irr缶l旻贝9按图示意连接好后试验的整 个系统密闭良好。首先向管线内注入一定量体积、压力的脱水干 燥后的空气，然后关闭压风车同管线间的连通，待管线内气体压 力

22、p°、温度t。稳定后记录数值然后缓慢打开容器同管线之间 的连通，容器与管线内气体压力、温度稳定后读数p恪,t终然后按 下式计算：pova线/t沪p&v管线+v）/t终v晞二p恪v/（p°t终p络t。）得岀结果管线长度l昵二p经v / nr2 po j- p逐t°）如 果已知固定容器可以采用与测量管线同等材质、直径的管 线如下图）贝i能够去掉tt、r的影响而使计算结果更精确: 管线长度：l ffits 二 p 终v/（p°t 妇 p烬t。）fa0 （） 管找: «h ）管线）3、注意事项 采用气体方式时，为纠正测量误差，应至少测量3次取平 均值使用测量更准确。 因温度对气体的影响较大操作时应保证使管线内的气体 温度保持一致均匀。 对于长距离管线所用的固定体积容器应按比例增大。三、两种方法的技术经济评价两种方式比较，振动方式较精确，误差较小其精确度取决v眉 和仪器的时间测量精度精确度可控制在10.4米