摘要：研究建立了火焰原子吸收光谱法测定铅滤饼中铋含量的方法。试样经盐酸、氢氟酸、硝酸、高氯酸消解，使用原子吸收光谱仪对铋量进行测定。通过对仪器工作性能、介质酸度影响、样品溶解试验、杂质干扰实验进行探究，确定了该方法的最终实验方案。结果表明，在最佳实验条件下进行测定，结果的相对标准偏差为0.36%~2.01%，加标回收率在98.30%~102.35%之间，能够满足铅滤饼中铋含量的测定要求，结果准确可靠。

　　关键词：火焰原子吸收光谱法法；铅滤饼；铋含量

　　0引言

　　铜火法冶炼烟气制酸过程中，烟尘进入清洗酸后，不溶性杂质沉降分离后产生的酸泥，经压滤后得到的黑色固体称为铅滤饼[1-3]。铜是我国有色冶炼行业的主要金属，精炼铜年产量已超1000万t，冶炼副产物铅滤饼的产量也十分庞大[4-6]。在物质需求日益增长、自然资源逐渐枯竭以及环境污染情况加剧的重重压力下，探索固废高效利用途径已成为当前世界的热点问题[7-9]。铅滤饼中不仅含有铜、铋、硒、锑等有价金属，是固废资源回收的重要物料，还富集了铅、汞、砷等环境有害元素，需进行无害化处理[10-12]。因此，准确测定铅滤饼中主要元素含量，无论是对制定合理的综合回收利用工艺，还是解决铅滤饼产生的环境影响都具有举足轻重的意义。目前仅有文献报道铅滤饼中铅含量的测定方法[13]，铅滤饼中其他元素含量的测定均无标准方法及文献报道，探究铅滤饼中其余元素的含量意义重大。本文使用火焰原子吸收光谱法，通过优化仪器条件、完善实验过程，准确测定铅滤饼中铋含量，操作简单便捷，精密度高。不仅可为铅滤饼贸易结算提供检测依据，还可为资源利用及无害处理提供工艺支持，既增加经济效益，又保护环境。

　　1实验部分

　　1.1试剂与材料

　　盐酸、氢氟酸、硝酸、高氯酸、硫酸、氢溴酸、铋标准溶液（100μg/mL），试剂均为分析纯，实验室用水为去离子水。

　　1.2仪器及工作条件

　　火焰原子吸收光谱仪（安捷伦240FS），附铋空心阴极灯。仪器最佳工作条件见表1。

　　1.3试样

　　本文中铅滤饼样品来源于铜陵有色金属集团控股有限公司。试样粒度应不大于0.10 mm，于105℃±5℃烘箱中烘干2 h后转移至干燥器内直至室温。

　　1.4工作曲线

　　移取0、2.00、4.00、6.00、8.00、10.00 mL铋标准溶液于一组100 mL容量瓶中，加入10 mL盐酸，以去离子水定容至刻度，混匀。使用空气-乙炔火焰，于原子吸收光谱仪波长223.1 nm处，以水调零，测定该组标准溶液的吸光度，减去系列标准溶液中“零”浓度溶液的吸光度，以铋的浓度为橫坐标，吸光度为纵坐标绘制工作曲线。

　　1.5实验方法

　　准确称量试样0.20 g（精确至0.000 1 g）置于聚四氟乙烯烧杯中，加少许去离子水润湿。加入盐酸10 mL，氢氟酸4~6滴，于电热板上低温加热溶解。煮至体积约5 mL时取下，稍冷却后加入硝酸5 mL，继续低温溶解。再次煮至体积约2 mL时取下，稍冷后加入高氯酸5 mL，用表面皿覆盖杯口，继续放置于电热板上加热至冒浓白烟。如出现不溶物，滴加硝酸直至不溶物完全溶解。取下表面皿使试样继续冒烟直至呈湿盐状，取下，稍冷。加入盐酸10 mL，用去离子水吹洗表面皿及杯壁，加热煮沸使完全溶解，取下，冷却至室温。用盐酸（1+49）吹洗杯壁并转移至100 mL容量瓶中，用水定容至刻度，摇匀静置。根据试料中铋含量，若超出工作曲线上限，需继续稀释后测定。

　　使用空气-乙炔火焰，于原子吸收光谱仪波长223.1 nm处，以水调零，测定试液及随同试料空白中铋的吸光度，从工作曲线上查出相应的铋的浓度。

　　铋含量以铋的质量分数ω（Bi）计，数值以%表示，按公式（1）计算：

　　式中：ρ为工作曲线上查得的试液中铋的质量浓度，μg/mL；ρ0为工作曲线上查得的空白溶液中铋的质量浓度，μg/mL；V为试液总体积，mL；V2为测定试液的体积，mL；m为试料的质量，g；V1为分取试液的体积，mL。

　　当计算结果≥0.10%时，表示到小数点后两位，当计算结果<0.10%时，表示到小数点后三位。数值修约按照GB/T 8170规定执行。

　　2结果与讨论

　　2.1仪器性能

　　2.1.1工作曲线线性考察

　　将工作曲线按质量浓度等分成5段，最高段的吸光度差值0.034 2与最低段的吸光度差值0.030 9之比为1.1，大于0.7，符合要求。测定数据见表2。

　　实验表明，标准工作曲线在0~10.00μg/mL质量浓度范围内，以最小二乘法计算铋量与吸光度之间的线性回归方程y=0.016 1x-0.000 7。式中：y为吸光度，x为铋质量浓度，线性相关系数r=0.999 5，满足分析要求。

　　2.1.2检出限及测定下限

　　配制空白溶液，在仪器最佳状态下，进行11次测定，计算其标准偏差、计算检出限和测定下限，结果如表3。

　　结果可知，标准偏差σ为0.001 0%，检出限=3σ/S。式中：S为工作曲线的斜率，即为0.016 1。根据公式计算，检出限为0.186μg/mL。测定下限为4σ/S，计算出测定下限为0.24μg/mL。本方法中铋质量分数的测定范围为0.050%~5.00%，测定下限满足最低浓度要求。

　　2.2酸度影响实验

　　2.2.1盐酸介质

　　分别移取铋标准溶液6.00 mL于5只100 mL容量瓶中，依次加入2.5、5、10、15、20 mL盐酸，定容至刻度，于选择的仪器工作条件下测定吸光度，考察盐酸浓度对测定结果的影响。测定结果如表4。

       实验表明，加入2.5~5 mL盐酸时，分析结果稳定，但样品溶液浑浊，容易污染原子吸收光谱仪的雾化室，而且毛细管容易堵塞。加入10~20 mL盐酸时样品溶液清亮，铋分析结果稳定。

　　2.2.2硝酸介质

　　分别移取铋标准溶液6.00 mL于5只100 mL容量瓶中，依次加入2.5、5、10、15、20 mL硝酸，定容至刻度，于选择的仪器工作条件下测定吸光度，考察硝酸浓度对测定结果的影响。测定结果如表6。

       实验表明，加入2.5 mL~20 mL硝酸时，样品溶液现象为浑浊和略浑浊，样品分析结果不稳定，所以不选择硝酸介质。

　　2.2.3硫酸介质

　　分别移取铋标准溶液0、5.00、10.00 mL各3支于100 mL容量瓶中，分别加入硫酸0~10 mL，按实验步骤考察硫酸浓度对测定的影响。测定结果如表8。

　　从表8结果可以看出，随着硫酸量的增加，空白值增加，铋吸光度增加。在加入硫酸0~10 mL后，加入0~10 mL盐酸，铋吸光度随着硫酸量的增加仍然增加，所以测定介质中应避免硫酸存在。

　　通过上面进行3种酸度影响实验，加入2.5~20 mL盐酸时铋吸光度基本不变。因此本方法选择10%盐酸介质。

　　2.3溶样试验

　　通过元素普查，铅滤饼的主要成分有Cu、Pd、Ag、Se、Hg等化合物，针对样品中各杂质元素含量，对样品采用了以下试验方案，并选择5#铅滤饼样品进行试验，结果如表8。

　　方案1：10 mL盐酸+4滴氢氟酸+5 mL硝酸+5 mL高氯酸+2 mL盐酸+2mL氢溴酸+10 mL盐酸。

　　方案2：10 mL盐酸+4滴氢氟酸+5 mL硝酸+5 mL高氯酸+2 mL硫酸+2 mL盐酸+2mL氢溴酸+10 mL盐酸。

　　方案3：10 mL盐酸+4滴氢氟酸+5 mL硝酸+5 mL高氯酸+数滴硝酸+10 mL盐酸。

　　方案4：10 mL盐酸+4滴氢氟酸+5 mL硝酸+5 mL高氯酸+10 mL王水。

　　从表9可以看出，方案1、2发烟时的区别是加高氯酸及硫酸和只加高氯酸，两种方案结果区别不大，因方案1容易使样品飞溅，所以舍弃方案1；因硫酸剩余量对铋分析结果影响大，所以舍弃方案2；方案4容易使铜含量高的样品飞溅。且王水配制起来较麻烦，且有硝酸存在，会生成氮氧化物，会对人体健康造成伤害和污染环境，舍弃方案4。因此，本试验选用方案3溶解样品。

　　2.4共存元素干扰试验

　　铅滤饼中共存元素有：铅、硒、铋、锑、铜、锡、砷等。经普查各元素最高质量分数分别为：铅65%、硒20%、铜5%、锡2%、锑1%、砷1%、银0.12%。

　　2.4.1单元素干扰试验

　　根据拟定铅滤饼中各元素的干扰上限，按试验步骤对铋标准溶液进行单元素干扰试验，测定结果见表10。

　　2.5精密度试验

　　选取梯度含量的5只铅滤饼试样，按照试验步骤测定铋量，每只样品重复测定11次，计算相对标准偏差，结果如表12。

　　由结果可知，铅滤饼中铋的加标回收率在98.30%~102.35%之间，符合分析要求。

　　3结论

　　本文采用火焰原子吸收光谱法测定铅滤饼中铋含量，通过对仪器性能、酸度影响、溶样方法、共存元素等进行考察，最终确定了最佳试验方案。通过精密度试验和加标回收试验对试验方法进行验证，相对标准偏差为0.36%~2.01%，回收率为98.30%~102.35%。该方法操作简单，精密度高，可以为铅滤饼中铋含量的测定提供参考。

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