張義丞 孟建華 赫婷婷 許曉菁 牛治燕 于曉輝

摘要：采用國家標準方法ICP-MS法測定高純金中的雜質元素時，利用傳統(tǒng)濕法消解樣品后，大量金基體對雜質元素測定產(chǎn)生干擾和抑制作用，影響測定結果的準確度。實驗建立微波消解-萃取—ICP-MS法測定高純金中雜質元素的方法，并對微波消解-萃取條件進行優(yōu)化，提高金溶解率及金萃取率，消除金基體對雜質元素測定的干擾。該方法可同時測定40種雜質元素，檢出限為0.01～0.29 μg/g，測定結果相對標準偏差（n=6）為1.29 %～4.18 %，加入標準物質回收率為86.94 %～115.55 %，準確度和精密度良好。

關鍵詞：微波消解;微波萃取;ICP-MS;高純金;雜質元素

中圖分類號：O657.63文獻標志碼：A開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

文章編號：1001-1277（2020）03-0082-04doi：10.11792/hj20200318

引 言

隨著黃金冶煉技術的進步，一些黃金產(chǎn)品純度已達到99.99 %以上[1]，對高純金中雜質元素種類及含量檢測要求也隨之提高。國家標準方法采用ICP-MS法測定高純金中的雜質元素[2-3]，但實際工作中采用傳統(tǒng)濕法消解樣品后，其消解液中的大量金基體對雜質元素測定產(chǎn)生干擾和抑制作用，且容易對儀器造成污染和損害。因此，找到一種結合ICP-MS法檢測高純金樣品的前處理方法是非常必要的。

研究首次提出使用微波消解-萃取的方法對高純金樣品進行前處理。通過對微波消解和微波萃取條件的優(yōu)化，高純金樣品溶液中金萃取率達到99.8 %以上，測定結果能夠滿足同時測定40種雜質元素檢測要求。與傳統(tǒng)方法相比，該方法減少了前處理流程，縮短了分析時間，有效提高了金萃取率，具有簡單快速、準確、檢出限低、重現(xiàn)性好等優(yōu)點[4-5]。

1 實驗部分

1.1 儀器及試劑

儀器：Multiwave PRO型微波消解萃取儀（奧地利安東帕公司），7700x型電感耦合等離子體質譜儀（美國Agilent公司），Millipore Milli-Q Integral 10超純水儀（美國Millipore公司），ML204/02型電子天平（梅特勒-托利多有限公司）。

試劑：高純金標準樣品（w（Au）=99.999 %，Alfa Aesar公司）;28種元素混合標準溶液和汞元素標準溶液（單元素質量濃度均為1 000 mg/L，美國o2si公司定制）;30種元素混合標準溶液（單元素質量濃度均為10 mg/L，德國Merck公司定制）;硝酸（MOS級）;鹽酸（MOS級）。

萃取劑包括乙醚、乙酸乙酯、磷酸三丁酯（TBP）、甲基異丁基酮（MIBK）、二丁基卡必醇等。

1.2 實驗方法

稱取0.1 g（精確至0.01 mg）高純金標準樣品于微波消解罐中，加入2.5 mL HCl-HNO3混合酸（體積比3∶1），加熱使樣品完全溶解為透明溶液。消解完成后取出消解罐冷卻，加入一定量有機萃取劑，在設定的微波萃取程序下進行萃取。萃取完成后，直接收集殘留消解液（下層水相）。將殘留消解液轉移到100 mL容量瓶中，用去離子水定容，采用ICP-MS法測定雜質元素，同時測定溶液中殘留的金，計算金萃取率。

2 結果與分析

2.1 微波消解條件優(yōu)化

2.1.1 消解液的選擇

在微波消解過程中，通常采用的強酸消解液體系有HNO3、HCl-HNO3、HNO3-H2O2[2]等，樣品溶解率均可達到100 %，考慮金萃取過程需要在鹽酸介質中進行[1]，因此選擇HCl-HNO3混合酸作為消解液。

2.1.2 消解條件

利用6 mL HCl-HNO3混合酸消解高純金，微波功率900 W，考察不同消解溫度與時間對金溶解率的影響，結果見圖1。

從圖1可知：當消解溫度分別為150 ℃、160 ℃、170 ℃、180 ℃、190 ℃，金溶解率達到100 %時，所需的消解時間分別約為60 min、45 min、30 min、25 min、25 min。微波消解時間隨消解溫度升高而縮短，當消解溫度高于180 ℃時，消解時間變化不大。因此，選擇消解溫度為180 ℃，消解時間為25 min。

2.2 微波萃取條件優(yōu)化

2.2.1 萃取劑的選擇

常用于金（Ⅲ）萃取的有機試劑有乙醚、乙酸乙酯、磷酸三丁酯（TBP）、甲基異丁基酮（MIBK）、二丁基卡必醇[6]等，在相同萃取條件下，經(jīng)多次實驗得到不同有機試劑對金萃取率的影響，結果見表1。綜合考慮試劑成本、金萃取率等因素[7]，選擇乙酸乙酯作為萃取劑。

2.2.2 萃取相比

萃取相比為微波消解液與萃取劑的體積比，其對萃取效果影響顯著。萃取劑不足，則金萃取率低;萃取劑過多，溶液中的金被過度稀釋，達不到檢出限要求[8]。實驗以乙酸乙酯為萃取劑，100 ℃下微波萃取60 min，不同萃取相比對金萃取率的影響見圖2。

從圖2可知：隨著萃取劑用量的增加，金萃取率快速增加。當萃取相比達到1∶20后，金萃取率變化不明顯。這表明萃取相比為1∶20時，萃取基本達到飽和，因此選擇萃取相比不低于1∶20。

2.2.3 萃取溫度

萃取溫度對萃取時間和萃取率均有影響。實驗以乙酸乙酯為萃取劑，萃取相比為1∶20，微波萃取60 min，考察不同萃取溫度對金萃取率的影響，結果見圖3。

從圖3可知：隨著萃取溫度的升高，金萃取率先快速增加后趨于穩(wěn)定。當萃取溫度達到80 ℃后，金萃取率變化不明顯，因此選擇萃取溫度不低于80 ℃。

2.2.4 萃取時間

實驗以乙酸乙酯為萃取劑，萃取相比為1∶20，萃取溫度為80 ℃，考察不同萃取時間對金萃取率的影響，結果見圖4。

從圖4可知：萃取時間達到40 min時，金萃取率高于90 %;萃取時間超過50 min后，金萃取率約為100 %;再延長萃取時間，金萃取率沒有明顯變化。因此，實驗選擇萃取時間為50 min。

2.3 方法檢出限、準確度及精密度實驗

在實驗確定的微波消解-萃取法前處理的最佳條件下，采用ICP-MS法對高純金標準樣品中40種雜質元素進行檢測。不同雜質元素的加入標準物質回收率、相對標準偏差（RSD）（n=6）和檢出限結果見表2。

從表2可知：測定結果相對標準偏差為1.29 %～4.18 %，加入標準物質回收率為86.94 %～115.55 %，檢出限為0.01～0.29 μg/g。

3 結 論

1）實驗通過對微波消解-萃取主要參數(shù)的優(yōu)化，確定前處理方法的最佳條件：HCl-HNO3混合酸為消解液，消解溫度180 ℃，消解時間25 min;乙酸乙酯為萃取劑，萃取相比1∶20，萃取溫度80 ℃，萃取時間50 min。

2）微波消解-萃取后，采用ICP-MS法測定高純金樣品中的40種雜質元素。該方法檢出限為0.01～0.29 μg/g，測定結果相對標準偏差（n=6）為1.29 %～4.18 %，加入標準物質回收率為86.94 %～115.55 %，準確度和精密度符合要求，適用于高純金中雜質元素的分析測定。

[參 考 文 獻]

[1]?中華人民共和國國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.高純金：GB/T 25933—2010[S].北京：中國標準出版社，2010.

[2] 中華人民共和國國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.高純金化學分析方法 第2部分：ICP-MS-標準加入校正-內標法 測定雜質元素的含量：GB/T 25934.2—2010[S].北京：中國標準出版社，2010.

[3] 陳永紅，陳菲菲，黃蕊，等.ICP-MS測定高純金中的雜質元素[J].黃金，2009，30（4）：43-47.

[4] 中華人民共和國國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.高純金化學分析方法 第1部分：乙酸乙脂萃取分離-ICP-AES法 測定雜質元素的含量：GB/T 25934.1—2010[S].北京：中國標準出版社，2010.

[5] 中華人民共和國國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.高純金化學分析方法 第3部分：乙醚萃取分離-ICP-AES法 測定雜質元素的含量：GB/T 25934.3—2010[S].北京：中國標準出版社，2010.

[6] 呂文先，胡萍.ICP-AES測定純金中的雜質元素[J].黃金，2007，28（10）：50-51.

[7] 孫丹丹，曹昕宇.萃取分離ICP-AES法測定高純金的雜質元素[J].光譜學與光譜分析，2001，21（6）：849-851.

[8] 楊慧，戴守輝，毛雪飛，等.微波萃取-原子熒光光譜法測定稻米中砷化學形態(tài)[J].廣東農業(yè)科學，2012，39（1）：98-101.

Abstract：When impurity elements in high purity gold are determined by national standard ICP-MS method，a great deal of gold matrix after wet digestion has interference and inhibition on the determination of impurity elements，which affects the accuracy of the determination results.A new microwave assisted digestion and extraction with ICP-MS method for determination of impurity elements in high purity gold was developed and the experimental conditions of microwave assisted digestion extraction were optimized to improve the separation efficiency of gold matrix and eliminate the interference of gold matrix on the determination of impurities.The method can determine 40 types of impurity elements at the same time，the limits of detection were 0.01-0.29 μg/g，the relative standard deviations （n=6）were 1.29 %-4.18 %，and the recoveries of reference material were 86.94 %-115.55 %，with good accuracy and precision.

Keywords：microwave assisted digestion;microwave assisted extraction;ICP-MS;high purity gold;impurity element