基體分離-電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測(cè)定高純銀中21種雜質(zhì)元素（一）

發(fā)布時(shí)間：2021-11-29 21:01 編輯者：特邀作者周世紅

銀在自然界中可以單質(zhì)狀態(tài)存在，在古代主要用于制造飾品和貨幣，是最早被人類使用的化學(xué)元素之一。如今，高純銀（ωAg≥999‰）主要應(yīng)用于半導(dǎo)體、禮品及飾品制造業(yè)等，由于在加工過(guò)程中高純銀可能引入一定量的雜質(zhì)元素，因此其純度的測(cè)定受到廣大消費(fèi)者、檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)以及生產(chǎn)廠家的廣泛關(guān)注。

目前，電感耦合等離子體差減法因其具有測(cè)試速度快、檢出限低、精密度高等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于高純銀的測(cè)試，其原理為測(cè)試高純銀中多種雜質(zhì)元素，之后用1000‰差減雜質(zhì)元素總含量，即得主體銀含量。根據(jù)對(duì)銀基體的處理方式，主要可分為兩種方法：一種為GB/T38162-2019中處理方式，將銀用硝酸溶解后進(jìn)行測(cè)試，差減22種雜質(zhì)元素含量后得銀含量；另一種為GB/T11067.1-2006和GB/T21198.5-2007中處理方式，樣品用硝酸溶解后加入鹽酸，將高濃度的銀基體以氯化銀沉淀的方式進(jìn)行過(guò)濾分離，之后進(jìn)行測(cè)試，以差減法方式得出主體銀含量。

由于高濃度銀基體易生成沉淀，且儀器霧化器、泵管等結(jié)構(gòu)易殘留試液，因此在實(shí)際測(cè)試中，若未對(duì)高濃度銀基體進(jìn)行分離，則經(jīng)常有儀器霧化器、泵管等處殘留白色的氯化銀沉淀的情況，從而導(dǎo)致儀器運(yùn)行不暢。此外，高濃度的銀基體還會(huì)帶來(lái)譜線干擾。目前高純銀的大多數(shù)標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)試方法中均采用氯化銀沉淀分離銀基體法。雖然氯化銀沉淀對(duì)部分元素有較好的吸附效果，但是劉繼升等通過(guò)研究指出，氯化銀沉淀會(huì)吸附鉛、鎘等元素，導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果偏低；李桂華等發(fā)現(xiàn)氯化銀沉淀會(huì)導(dǎo)致汞元素回收率偏低，攪拌、慢沉淀等方法無(wú)法提升回收率。

劉雪松等提出，采用硫氰酸鉀作為銀的沉淀劑，可以顯著提高鉛和鎘元素回收率。高純銀中可能包含多種雜質(zhì)元素，應(yīng)選用合適的沉淀劑分離銀基體，從而測(cè)試不同的雜質(zhì)元素。目前，采用硫氰酸鉀作為沉淀劑測(cè)試銀制品中雜質(zhì)元素的研究?jī)H限于鉛、鎘、砷、汞等元素，由于高純銀中可能包含多種雜質(zhì)元素，因此需要更加系統(tǒng)性的研究合適的測(cè)試方法。筆者選取硫氰酸鉀作為沉淀劑分離高濃度的銀基體，建立一種基體分離-電感耦合等離子體發(fā)射光譜法同時(shí)測(cè)定高純銀中21種雜質(zhì)元素含量的方法。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要儀器與試劑

電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀：Avio200型，美國(guó)PE公司。超純水制備系統(tǒng)：明澈-D24UV型，默克化工技術(shù)（上海）有限公司。3種元素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液：Sb、Se、Te的質(zhì)量濃度均為100μg/mL，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)編號(hào)為GNM-M091268-2013，國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心。16種元素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液：Al、As、Bi、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、Mg、Mn、Ni、Pb、Si、Sn、Ti、Zn的質(zhì)量濃度均為100μg/mL，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)編號(hào)為GNM-M171892-2013，國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心。鋇單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液：1000μg/mL，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)編號(hào)為GSB04-1717-2004，國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心。汞單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液：1000μg/mL，標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)編號(hào)為GSB04-1729-2004，國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心。標(biāo)準(zhǔn)銀粒：實(shí)驗(yàn)前已通過(guò)GB/T38162-2019測(cè)試，其銀質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于999.9‰，編號(hào)為012186，阿法埃莎（中國(guó)）化學(xué)有限公司。實(shí)驗(yàn)所用燒杯、容量瓶均為聚四氟乙烯及塑料材質(zhì)。實(shí)驗(yàn)用水為純水。

1.2 儀器工作條件

射頻功率：1.2kW；冷卻氣流量：15L/min；輔助氣流量：0.2L/min；預(yù)積分時(shí)間：30s；積分時(shí)間：5s；溶液提升量：1.5mL/min。

1.3 溶液配制

21種元素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液：分別移取1.0mLSb、Se、Te混合標(biāo)準(zhǔn)溶液和Al、As、Bi、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、Mg、Mn、Ni、Pb、Si、Sn、Ti、Zn混合標(biāo)準(zhǔn)溶液以及0.10mL鋇、汞單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液于50mL容量瓶中，加入純水定容至標(biāo)線，配制成21種待測(cè)元素的質(zhì)量濃度均為20μg/mL的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液。21種元素系列混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液：將21種元素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液用純水逐級(jí)稀釋成各元素質(zhì)量濃度均分別為0、0.5、1.0、1.5、2.0、4.0μg/mL的系列混合標(biāo)準(zhǔn)工作溶液。

1.4 樣品處理

精確稱取0.50g銀粒樣品于50mL聚四氟乙烯燒杯中，將樣品用硝酸溶液（1+1）溶解，微熱至棕黃色煙霧消失。試樣冷卻后，緩慢加入0.5g/mL硫氰酸鉀溶液1mL。靜置后過(guò)濾，反復(fù)沖洗沉淀，同時(shí)做空白試驗(yàn)。

2 結(jié)果與討論

2.1 儀器條件優(yōu)化

分析功率對(duì)測(cè)定低含量元素有一定影響，分別在1.0、1.1、1.2、1.3kW的功率下對(duì)16種元素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液中的Pb元素進(jìn)行6次測(cè)定，測(cè)定結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差（n=6）分別為0.99%、0.76%、0.66%、1.26%。結(jié)果表明，分析功率較低時(shí)，等離子體溫度降低，不利于元素激發(fā)；而分析功率較高時(shí)，等離子體溫度較高，反而使背景信號(hào)增強(qiáng)，因此射頻功率選用1.2kW。

2.2 測(cè)試元素的確定

由于生產(chǎn)工藝及貴金屬價(jià)格等原因，高純銀在生產(chǎn)過(guò)程中鉑系元素及金等其它貴金屬多被除去。且由于金、銠等元素不溶于硝酸，倘若高純銀樣品中包含此類雜質(zhì)元素，在溶樣過(guò)程中即可觀察到不溶物，因此測(cè)試元素主要選擇GB/T38162-2019中非貴金屬雜質(zhì)元素以及GB28480-2012中有害元素。

2.3 分析譜線的選擇

分析譜線首選GB/T38162-2019及儀器推薦譜線，由于采用硫氰酸鉀進(jìn)行基體分離后，高濃度的銀基體成為沉淀被過(guò)濾掉，因此待測(cè)元素譜線存在的干擾主要來(lái)源于酸中鐵元素譜線及部分雜質(zhì)元素譜線間。通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)及儀器譜線庫(kù)，排除干擾譜線，分析譜線見表1。