ICP-OES法测纯银杂质元素的方法研究

银的应用非常广泛, 它是电子、电镀、合金、首饰制造等行业的重要原料, 它的微量杂质元素的种类和含量对它的电、热、力学性能等会产生影响, 所以在纯银的分析中得到尽可能准确的微量元素含量, 我们对杂质元素也会得到比较有效的管控, 其中准确测定银中的杂质元素的分析方法也是必不可少的。现行国标[1]中对纯银杂质元素的测量方法常用的是火焰原子吸收光谱法进行测量, 该方法因为是单元素分析, 测量周期比较长, 分析元素较少, 步骤繁冗, 分析麻烦。电感耦合等离子体原子发射光谱法 (ICP-OES) 因为检出限低、精密度好、基体干扰小、线性范围宽、可多元素同时测定、分析速度快的特点[2], 对纯银中杂质元素的测定分析是一种较为理想的方法。

本文中使用酒石酸、HNO3溶解试样, 减少溶样过程中Ag Cl对杂质元素的吸附损失[3], 再用抗坏血酸还原沉淀银分离Au、Bi、Cd元素后, 用氯化银沉淀法分离Au、Pt、Pd等元素, 最终得到的溶液用ICP-OES进行测定。该方法的相对标准偏差和回收率分别为0.05%-1.78%和97.26%-108.66%。使用同一样品并用GB/T 21198.5-2007国标方法进行结果比对。经试验结果比对后发现, 该方法所得结果在准确度、精密度等方面要优于上述国标方法。

1实验部分

1.1试剂与仪器

硝酸、盐酸均为优级纯;氩气[w (Ar) >99.999%];实验用水为一级水;酒石酸溶液 (0.10 g/ml) , 优级纯试剂配制;抗坏血酸溶液 (0.11 g/ml) , 优级纯试剂配制;

杂质元素混合标准溶液:由各元素的标准储备溶液稀释得到:Au、Bi、Cd、Co、Cu、Fe、Ir、Mn、Ni、Pb、Pd、Pt、Rh、Ru、Sb、Se、Sn、Te、Ti、Zn的质量浓度为0.00、1.00、10.00ug/ml。

美国Agilent公司Agilent 5100 电感耦合等离子体光谱仪ICP-OES, 工作条件为:分析功率1.20 k W、辅助气流量1.02 L/min、载气流量0.70 L/min、冷却气流量11.98 L/min、进样速率2ml/min、径向观测、积分时间5s。

1.2实验方法

方法1:称取0.50 g (精确至0.01 mg) 纯银2份于烧杯#1-1、#2-1 中, 各加入1 m L酒石酸溶液、2 m L硝酸和2 m L水, 低温加热溶解。各加入4ml抗坏血酸溶液, 搅拌使银还原沉淀, 静置0.5 h。把烧杯#1-1、#2-1中上清液分别倾滤至烧杯#1-2、#2-2中。烧杯#1-1、#2-1 中加入5ml硝酸溶解沉淀, 滴加2 m L盐酸并且搅拌, 加热使氯化银沉淀凝聚, 并把上清液[4]倾滤合并于烧杯#1-2、#2-2中, 蒸至小体积, 用水移入50ml容量瓶中, 稀释至刻度并混匀。样品编号为#1、#2。

方法2:另按GB/T 21198.5-2007 国标称取纯银样品2 份并进行处理, 移入50 m L容量瓶并定容混匀。样品编号为#3、#4。

2结果与讨论

2.1分析线等实验条件的选择

因在试验中使用了方法结果的比对, 且国标中各杂质元素的分析波长也经过各专家的试验分析, 也为了减少比对不一致的因素, 故均选取同一分析波长, 选取的各杂质元素的分析波长见表1。抗坏血酸与银离子易发生氧化还原反应, 反应摩尔比为1 : 2.还原0.5 g银需要0.41 g抗坏血酸, 按过量10 %算约需要0.45 g, 加入质量浓度为0.11 g/m L的抗坏血酸溶液即可。

2.2 精密度和回收率试验

同时称取6份实际样品, 加入适量标准溶液, 按方法1选定的条件和过程进行操作, 结果见表2, 平均回收率在97.26%-108.66%之间, 相对标准偏差 (RSD () n=6) 在0.05%-1.78%之间, 能够满足样品分析对准确度的要求。

2.3样品分析方法结果比对

按照方法1、方法2实验方法进行处理后进行测定, 空白样按选定的工作条件进行10次平行测定, 计算标准偏差, 本实验中取3 倍标准偏差10 ug/m L为检出限, 但为了更准确得出检测值, 故在对比时检出限选择了1 ug/m L。实验结果见表3, 由数据可以看出, Cd、Co、Fe、Ir、Mn、Ni、Pb、Ru、Sb、Se、Sn、Te、Ti、Zn等元素不被抗坏血酸还原, 仍保留在溶液中, 但是Au、Cu、Pd大部分被还原进入沉淀当中, 实验结果与文献报道[5]的结论也比较吻合。因为Pb、Cu的溶解度小, Bi水解不易分离, 所以在实验中采用酒石酸溶液络合Bi, 采用倾滤, 分离Fe、Cu、Ni、Co、Sn等及部分Au、Pd、Bi, 减少Ag Cl沉淀对杂质元素的吸附损失。

3结论

以酒石酸作为掩蔽剂, 抗坏血酸作还原剂, 用ICP-OES同时测定银中Au、Bi、Cd、Co、Cu、Fe、Ir、Mn、Ni、Pb、Pd、Pt、Rh、Ru、Sb、Se、Sn、Te、Ti和Zn这20 种杂质元素的含量结果更合理, 更准确, 该方法得出的RSD和加标回收率分别为0.05%-1.78%和97.26%-108.66%, 通过与传统方法GB/T 21198.5-2007 检测方法的结果进行比对, 可发现使用ICP-OES方法测出的结果更科学、合理、准确。

摘要：本文采用电感耦合等离子体原子发射光谱法 (ICPOES) 对银中所含的Au、Bi、Cd等20种杂质元素进行含量分析。该方法以酒石酸作为掩蔽剂, 可以减少溶样过程中Ag Cl对杂质元素的吸附损失;以抗坏血酸作还原剂, 可以保留大部分杂质在溶液中, 最终得出的相对标准偏差和回收率分别为0.05%-1.78%和97.26%-108.66%, 通过与GB/T 21198.5-2007检测方法所得结果进行比对, 得出ICP-OES方法更科学、准确、合理。

关键词：ICP-OES,银,杂质元素

参考文献

[1] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局.GB/T4135-2002银[S].北京:中国标准出版社, 2003.

[2] 王义惠, 唐晓林, 黄小峰.ICP-AES测纯银中杂质元素的综述[J].广州化工, 2013, 41:30-32.

[3] 彭建军, 袁功启, 施小英, 等.ICP-AES测定粗银粉及银阳极板中Se、Sb等杂质元素[J].分析实验室, 2007, 26:312-215.

[4] 冯忠, 李立新.Q/IPM45-1999 ICP-AES法测定纯银中的杂质元素[S].昆明:昆明贵金属研究所, 1999.

[5] Arpadjan S.Electrothermal atomic absorption spectrometricdetermination in high-purity silver after total and partial reductiveseparation of the matrix[J].Fresenius J.Anal.Chem., 2000, 367:207-209.