范莉君，郭蓉，廖志海

（中國(guó)核動(dòng)力研究設(shè)計(jì)院核燃料及材料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 610005）

鉛硼聚乙烯是一種性能優(yōu)異的輻射屏蔽材料，工業(yè)純鉛粉是制造這種屏蔽材料的原料之一［1］。原材料帶入的雜質(zhì)元素會(huì)對(duì)材料的屏蔽性能有一定影響，因此準(zhǔn)確測(cè)定工業(yè)純鉛粉中的各種雜質(zhì)元素至關(guān)重要。其中砷、銻兩種痕量元素是工業(yè)鉛粉中的兩種重要雜質(zhì)。目前痕量砷、銻的檢測(cè)方法有沉淀分離-分光光度法［2］、電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法［3］、原子熒光光譜法［4］、火焰原子吸收光譜法［5］等。氫化物發(fā)生-原子吸收光譜法具有抗干擾能力強(qiáng)，檢出限低，靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于冶金、地質(zhì)、環(huán)境、醫(yī)藥和食品等多個(gè)領(lǐng)域。

筆者以抗壞血酸為預(yù)還原劑，硫脲溶液為掩蔽劑，體積分?jǐn)?shù)1%的硼氫化鈉溶液為還原劑，待測(cè)溶液在10%的鹽酸介質(zhì)中，以氬氣為載氣，采用氫化物發(fā)生-原子吸收光譜法測(cè)定工業(yè)純鉛粉中的痕量砷、銻，測(cè)量精密度和準(zhǔn)確度滿(mǎn)足要求。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

原子吸收光譜儀：AA800型，配砷無(wú)極放電燈、銻無(wú)極放電燈，美國(guó)鉑金埃爾默股份有限公司；

氫化物發(fā)生裝置：參見(jiàn)文獻(xiàn)［6］；

砷標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液：1 000 mg／L，北京納克分析儀器有限公司；

砷標(biāo)準(zhǔn)工作溶液：將砷標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液用15%鹽酸稀釋并定容至100 mL，逐級(jí)稀釋至100 ng／mL；

銻標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液：100 mg／L，北京納克分析儀器有限公司；

銻標(biāo)準(zhǔn)工作溶液：將銻標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液用15%鹽酸稀釋并定容至100 mL，逐級(jí)稀釋至100 ng／mL；

硼氫化鈉溶液：1%，現(xiàn)用現(xiàn)配；

硫脲-抗壞血酸混合溶液：稱(chēng)取硫脲2.5 g，抗壞血酸2.5 g，用超純水溶解，定容至50 mL，現(xiàn)用現(xiàn)配；

所有試劑為分析純或優(yōu)級(jí)純；

實(shí)驗(yàn)用水為超純水。

1.2 儀器工作條件

儀器工作條件如表1。

表1 儀器工作條件

1.3 實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 樣品處理

稱(chēng)取鉛粉0.1 g，分次滴加0.5 mL提純后的硝酸，低溫加熱，待鉛粉完全溶解后，將溶液轉(zhuǎn)移至100 mL容量瓶中，定容。分取試液5 mL于10 mL塑料定量瓶中，加入2 mL鹽酸溶液（1+1），1 mL硫脲-抗壞血酸混合溶液，以高純水定容。同時(shí)做空白溶液。放置0.5 h后進(jìn)行測(cè)定。

1.3.2 樣品分析

在50 mL塑料定量瓶中分別加入不同體積100 ng／mL的砷、銻標(biāo)準(zhǔn)溶液，再加入10 mL鹽酸溶液(1+1)，5 mL硫脲-抗壞血酸混合溶液，分別配成0，5，10，15，20 ng／mL砷、銻混合系列標(biāo)準(zhǔn)溶液。

以1%的硼氫化鈉溶液為還原劑，在優(yōu)化的實(shí)驗(yàn)條件下分別對(duì)混合系列標(biāo)準(zhǔn)溶液、空白溶液和樣品溶液進(jìn)行測(cè)定。用標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)法計(jì)算試樣中砷、銻的含量。

2 結(jié)果與討論

2.1 酸度的選擇

有研究表明，適當(dāng)增加介質(zhì)的酸度可以有效擴(kuò)大待測(cè)元素的抗干擾范圍，但酸度增加又會(huì)使溶液的吸收信號(hào)降低［7］，降低測(cè)定靈敏度。

以10 ng／mL混合標(biāo)準(zhǔn)溶液為對(duì)象，試驗(yàn)了鹽酸濃度對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表2。由表2可知，當(dāng)鹽酸體積分?jǐn)?shù)小于6%時(shí)，吸光度較??；當(dāng)鹽酸體積分?jǐn)?shù)大于12%時(shí)，氫化物發(fā)生反應(yīng)劇烈，新生態(tài)氫過(guò)量，測(cè)定信號(hào)不穩(wěn)定，峰形開(kāi)叉。最終選擇體積分?jǐn)?shù)為10%的鹽酸溶液。

2.2 硼氫化鈉溶液濃度的選擇

硼氫化鈉溶液的濃度直接影響砷化氫和銻化氫的生成速度。逐漸提高硼氫化鈉溶液的濃度，待測(cè)元素的吸光度開(kāi)始隨著硼氫化鈉溶液濃度的增大而增大［7］；當(dāng)硼氫化鈉溶液的質(zhì)量濃度在0.5%～1.5%范圍變化時(shí)，吸光度趨于穩(wěn)定；當(dāng)硼氫化鈉溶液的質(zhì)量濃度大于2%時(shí)，吸光度值明顯下降。最終確定使用1%的硼氫化鈉溶液。

表2 鹽酸濃度的選擇

2.3 預(yù)還原時(shí)間的選擇

砷（Ⅲ）、銻（Ⅲ）的氫化物發(fā)生能力高于砷（Ⅴ）、銻（Ⅴ）［8-9］。因此在氫化物發(fā)生之前需要進(jìn)行預(yù)還原。選擇抗壞血酸作為預(yù)還原劑，分別以10 ng／mL砷標(biāo)準(zhǔn)溶液和10 ng／mL銻標(biāo)準(zhǔn)溶液為對(duì)象，對(duì)預(yù)還原時(shí)間進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表3。由表3可知，砷在室溫下要還原30 min以上才能反應(yīng)完全，而銻的還原時(shí)間則很短，基本不需要放置，可直接進(jìn)行測(cè)定。實(shí)驗(yàn)選擇預(yù)還原時(shí)間為30 min。

表3 預(yù)還原時(shí)間的選擇試驗(yàn)結(jié)果

2.4 載氣流量的選擇

載氣流量對(duì)信號(hào)有明顯的影響［6］，因此載氣流量的選擇對(duì)于測(cè)量準(zhǔn)確度影響較大。實(shí)驗(yàn)選用高純氬氣作為載氣，以10 ng／mL混合標(biāo)準(zhǔn)溶液為對(duì)象，對(duì)載氣流量的大小進(jìn)行了條件試驗(yàn)。結(jié)果表明，當(dāng)載氣流量在400～600 mL／min時(shí)無(wú)吸收峰；當(dāng)載氣流量在600～1 000 mL／min時(shí)吸光度值相差不大。因此選擇載氣流量為800 mL／min。

2.5 干擾試驗(yàn)

氫化物發(fā)生-原子吸收法測(cè)定時(shí)很少有對(duì)原子化效率和背景的干擾，但若溶液中存在高含量的過(guò)渡金屬元素則對(duì)氫化物形成效率產(chǎn)生一定的干擾。因此按實(shí)驗(yàn)方法對(duì)10 ng／mL砷、10 ng／mL銻混合標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行測(cè)定，當(dāng)相對(duì)誤差為±5%時(shí)，下列共存離子不干擾測(cè)定（以μg／mL計(jì)）：Fe2+(100)，Zn2+(300)，Mg2+(300)，Cu2+(50)，其它微量元素在加入硫脲溶液后，可有效掩蔽，不干擾測(cè)定?；w鉛只有在很苛刻的條件下才能形成氫化物，因此也不干擾測(cè)定。

2.6 工作曲線(xiàn)及檢出限

分別移取100 ng／mL的砷、銻標(biāo)準(zhǔn)溶液0.0，2.5，5.0，7.5，10.0 mL于 一 組50 mL塑 料 定 量 瓶中，各加入硫脲-抗壞血酸混合溶液5 mL，鹽酸溶液（1+1）10 mL，以高純水稀釋至標(biāo)線(xiàn)，搖勻，放置0.5 h后，在1.2儀器工作條件下分別對(duì)銻、砷的系列標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行測(cè)定，繪制工作曲線(xiàn)并計(jì)算線(xiàn)性方程。結(jié)果表明，砷、銻質(zhì)量濃度x在0～20 ng／mL范圍內(nèi)與吸光度y線(xiàn)性相關(guān)，線(xiàn)性方程分別為y=0.005 5x+0.000 4，y=0.024 8x-0.001 3，相關(guān)系數(shù)r2分別為0.999 6和0.993 8。

按1.3實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定空白溶液11次，以3倍標(biāo)準(zhǔn)差除以線(xiàn)性方程的斜率，計(jì)算方法的檢出限，砷的檢出限為0.40 ng／mL，銻的檢出限為0.75 ng／mL。

2.7 精密度與回收試驗(yàn)

對(duì)10 ng／mL砷，10 ng／mL銻的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液連續(xù)測(cè)定6次，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表4。由表4可知，砷、銻測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為4.96%，6.27%，表明本法精密度良好。

表4 精密度試驗(yàn)結(jié)果

以某批鉛粉為樣品，加入一定量的砷、銻混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，按1.3實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行樣品處理，在1.2儀器工作條件下，在不同的時(shí)間分別進(jìn)行4次加標(biāo)回收試驗(yàn)測(cè)定，測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表5。由表5可知，砷和銻的平均回收率分別為87.6%和79.3%，測(cè)量準(zhǔn)確度可以滿(mǎn)足要求。

2.8 樣品分析

按選定的最佳實(shí)驗(yàn)條件，采用氫化物發(fā)生-原子吸收光譜法隨機(jī)對(duì)兩批鉛粉進(jìn)行分析測(cè)定，并將檢測(cè)結(jié)果與分光光度法［10］檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，比對(duì)結(jié)果見(jiàn)表6。由表6可知，兩種方法測(cè)定結(jié)果誤差在允許范圍內(nèi)，表明本法準(zhǔn)確、可靠。

表5 加標(biāo)回收試驗(yàn)結(jié)果

表6 樣品分析結(jié)果

3 結(jié)語(yǔ)

對(duì)氫化物發(fā)生-原子吸收光譜法測(cè)定鉛粉中痕量砷、銻的方法進(jìn)行了研究與探討，確定了試驗(yàn)的最佳儀器工作參數(shù)和主要影響因素，達(dá)到了很好的分析效果。與本實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)用的分光光度法相比，具有分析速度快，檢測(cè)下限低和試劑消耗量少等優(yōu)點(diǎn)。

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