绿色化学法在金矿样品分析中的应用论文

2024-05-17 10:50:18 来源: 作者:liyuan
摘要:随着社会的不断发展,污染问题成为现阶段社会的发展面临的重要问题。化学污染作为现代化进程中的新型污染,是由化学物质进入环境后所造成的,化学污染源大多数是人工制造或是工业生产的产品。化学污染是金矿地质研究工作中面临的一个较为现实的问题,怎样使用绿色化学法来降低金矿样品分析的成本、污染、价格以及操作难易程度是需要国内外同行们共同努力的方向。文章通过对绿色化学法的分析,以期为相关研究领域提供参考。
摘要:随着社会的不断发展,污染问题成为现阶段社会的发展面临的重要问题。化学污染作为现代化进程中的新型污染,是由化学物质进入环境后所造成的,化学污染源大多数是人工制造或是工业生产的产品。化学污染是金矿地质研究工作中面临的一个较为现实的问题,怎样使用绿色化学法来降低金矿样品分析的成本、污染、价格以及操作难易程度是需要国内外同行们共同努力的方向。文章通过对绿色化学法的分析,以期为相关研究领域提供参考。
关键词:绿色化学法;金矿地质样品;原子吸收光谱法;电感耦合等离子体发射光谱法
随着社会的不断发展变化,绿色、可持续的社会发展新观念成为焦点,有学者对于化学污染问题进行了深刻的研究,并且探讨出了绿色化学的相关理念,不仅能够有效地节约资源,还可以对反应物的利用率进行优化,最大限度地降低对环境的影响[1]。
1背景概述
绿色化学称之为可持续化学,在进行应用的过程中利用化学原理,针对化学产品的设计包括生产过程当中所存在的一些有害物质进行降低或者是消除,其本质就在于利用分子科学来对于环境问题进行相应的解决,而不是仅仅以修补的方式来对于危害进行降低。根据目前的情况来看,绿色化学研究领域所涉及到的内容是比较多的,例如再生的原材料包括催化剂以及溶剂等相关内容,在目前阶段社会各界在发展的过程当中基本上都面对着生态环境方面的挑战,所以绿色化学技术的问世对于解决这些问题有着非常重要的帮助,为了能够促进经济和环境的和谐发展必须要大力的针对于绿色化学进行研究以及开发,只有这样才能够更好的保护环境。
绿色化学充分体现了人的能动性,对于社会、环境和社会经济效益都有重大的影响。绿色化学的出现表明了其化学的副作用是可以降低并且消除的,是化学、技术与社会三者的相互作用和相互联系结果,也是社会充分发展和科学进步的产物,是化学发展的全新阶段。绿色化学是新世纪下化学和自然融合发展下的新理念,也是环境友好型社会建设目标的产物。
2常见的化学分析法与绿色化学区别
2.1常见的四种化学分析方法
在化学的检测领域中,有四大名谱,分别为色谱(是一种兼顾分离与定量分析的手段,可分辨样品中的不同物质)、光谱(定性分析,确定样品中主要基团,确定物质类别。从红外到X射线,都是光谱,其应用范围差别很大,是对分子或原子的光谱性质进行分析解析的。
质谱(分析分子、原子或原子团的质量的,可以推测物质的组成,一般用于定性分析较多,也可定量)、波谱(通常指四大波谱,核磁共振(NMR),物质粒子的质量谱-质谱(MS),振动光谱-红外/拉曼(IR/Raman),电子跃迁-紫外(UV),四大名谱都有各自的优缺点,例如:
(1)较快的分析速度:在针对于原子发射光谱技术进行应用的过程当中,基本上可在一分钟到两分钟的时间内就将20多种元素的具体结果测定出来,同时该技术一般会选择使用在炼钢炉之前的分析当中。
(2)操作简便:对于那些没有经历过任何化学处理的样品可以直接进行分析,利用计算机技术就能够对其进行自动化的分析,同时还可以对于数据进行有效的处理,同时对于最终的结果进行打印。而对于毒剂报警,包括大气污染监测等一系列的内容,则可以选择利用分子光谱法遥测,同样也可以在对于样品不进行采集的条件下,对于污染物的具体程度进行相应的检测,并且发出警报。
(3)最重要的特点之一就在于对于样品的选择,通过对于已知谱图进行有效地利用,就能够真正的实现在不是纯样品的条件下完成谱定性分析。
(4)可以在进行测定的过程当中对多种测定元素包括化合物进行分析,能够直接将比较复杂的分离操作去除。
(5)有良好的选择性:在面对化学性质相近的元素和化合物时能够使得谱线分开而不受干扰。例如:测定铌、钽、锆、铪和混合稀土氧化物。
(6)分析的灵敏度高,可达到千万分之一至十亿分之一,可利用光谱法进行痕量分析。
(7)能够降低样品的损耗。
局限性:在针对于光谱定量分析进行应用时,绝对不能够缺少相对比较的基础,因此这就意味着在进行实验的时候必须要设法拥有一套非常标准的样品来当做是整个实验展开的基础,并且要求标准样品的构成和分析样品一定要是一样的,因此这种标准是很难达到的。
2.2绿色化学
绿色化学是一种可持续发展的化学理念,强调化学合成过程中对环境的尽量少污染,同时优化化学合成方法,降低合成成本,提高产品的品质和效率。与传统化工相比,绿色化学的主要区别有以下几个方面:
(1)原料的选择。绿色化学通常使用天然和可再生的原材料,如植物、动物和微生物等,以减少对有限资源的依赖,并减少对环境的影响。
(2)化学合成方法。绿色化学通常采用低温、低压、催化、溶剂替代等方法来优化合成过程,减少废弃物的生成,降低能耗和化学品的使用量。
(3)产品设计。绿色化学产品通常具有高效性、可再生性、可生物降解性、低毒性等特点,以减少对人类健康和环境的影响。
(4)周期评估。绿色化学还包括对化学合成过程和产品生命周期的全面评估,从而确保化学品的可持续性。
总的来说,绿色化学强调通过绿色的化学设计和工艺开发,来减少对环境和人类的影响,同时提高化学合成效率和经济性,实现可持续发展。与传统化工相比,绿色化学更加注重环境、经济和社会效益的平衡和协调。
3绿色化学法在金矿样品分析中的应用
3.1实验资料与方法
3.1.1仪器与实验试剂
此次试验使用的仪器主要有:原子吸收分光光度计(AAS);电感耦合等离子体光谱仪(用于ICP-AES);溶样器为封闭式(材料为聚丙烯,可耐高温,带盖)。
试剂选取:Na2O2、HCl、HNO3、KOH与KClO3等分析纯。实验泡沫塑料选取了两种规格,分别是0.15g以及0.25g,利用KOH溶液(5+95),在浸泡6h后清洗干净并且浸水备用。
3.1.2方法
(1)Au测定
选取的地质矿石化学样品进行有效的分析,选取10g将其放置到坩埚当中,然后在400℃的高温中烧制30min,之后再将温度升高到660℃在烧制1h,之后将其放置冷却备用。在完全放置冷却后,需要将样品转移到溶样器当中,再放入2g KClO3+0.5gNH4HF2的配置试剂,并且摇晃均匀,然后用蒸馏水对其进行润湿处理,并且分散。把30mL的王水试剂(1+1),在相对来说比较密闭的条件下进行加热,时间控制为10min,并在保温20min后将其取出,等到样品完全冷却后把蒸馏水加到120mL。在这时需要取出0.25g规格的泡沫塑料将其加入并且振荡30min,振荡完毕之后需要把泡沫取出来,利用水清洗1min,拧干水分后再放入盛有10mL硫脲(1%)的试管当中,水浴操作30min后将泡沫塑料取出来,等到其完全冷却到室温条件下才能够完成AAS的测定。
(2)化探样本Au测定
把样品称取10g放置到坩埚里面,等到高温炉当中的具体温度达到660℃后,需要保温1小时,再将样品拿出来冷却,之后将该样品放置到溶样器里面,并且加水进行湿润,放入预制好的实验试剂,将其摇散之后加上盖子密封加热10min,保温20min后进行冷却处理,然后再放入0.15g规格的泡沫塑料,振荡30min后将其取出来,利用水进行清洗,把水分拧干后将其放置到盛有10mL硫脲(1%)的试管里面,水浴操作30min后将泡沫塑料取出来,并且放置冷却,在这时可以选择利用ICP-AES法来对其进行检测。
(3)主量元素测定
将0.1g的样本(粒径须<0.074mm,已经经过干燥预处理)放在镍坩埚中,加Na2O2(0.6g)与KOH(0.5g)混合之后,将其放入到马弗炉当中进行熔融处理,在这时放入的温度最好能够控制在400℃以下,以低温来放入,然后再将温度升至到680℃,保持10min,等到样品冷却之后放置备用,把样品放入到塑料烧杯当中,熔融体在提取之后以HCl酸化定容保存,定溶液需要选择利用ICP-AES法来对其进行主量元素的有效测定。
3.2实验分析
在传统检测方法当中,氧化除硫是最开始的关键性步骤,但是在这个过程当中必然会产生一些废气,例如H2S,这不仅会对于周边环境造成很大的污染,甚至对于人的身体健康也会产生很大的负面影响。但是绿色化学法却正好与此相反,能够在针对于矿石样品进行检测的过程当中跳过这一步骤,不仅能够有效地降低对于环境的污染,同时因为其在进行应用的过程当中完全处在一个密闭高压的环境条件下,因此也能够有效地避免因为实验操作而致使王水出现溅射的问题,同时也可以使整体的实验样品反映得更加的充分,操作起来是非常的方便的,具备着比较明显的绿色经济优势,因此非常值得进行推广。
在利用绿色化学法进行实验的过程当中,硫脲所产生的作用和传统条件下所产生的作用还是有着一定区别的,在一般条件下,硫脲会经常作为一种酸性介质跟常见的离子都能够进行化学反应,但如果是选择利用敞口王水样本分析法,那么在进行实验时,对于特高品位的含Ag样本,仅可采取通过增加HCl浓度这一手段,才能保障方能确样本中Ag被完全转化成[AgCl2]-,部分样品甚至需要用到质量>40%的HCl。
对于Au的样本测定,当硫脲溶液浓度≥15g/L时将会产生大量的S单质,容易出现堵塞仪器的问题,所以为了能够有效的降低在进行实验过程当中的失误概率,并且不断的提升实验的稳定性,可以选择使用每毫升10g的硫脲当做是重要的介质,并且也需要延长Au的测定时间[3]。
对于实验过程中Na2O2与KOH匹配使用的问题,在以往的情况下一般仅单独采用Na2O2,该物质在进行应用的过程当中,其存在着流动性比较差的特点,尤其是在样本熔融的状态条件下,因此为了能够有效的降低这种情况的出现概率,在对于样品进行提取的时候,必须要选择利用样本提取必须沸水。如果采用KOH,因为其本身的特性是可以挥发出酸性的,所以在熔融的状态条件下具有着非常好的流动性,并且只要使用温水就能够提取溶体,具有着很多优点。对于各项因素进行综合性的分析,在本次实验的过程当中,为了能够更好的针对于这二者之间的优点进行融合,简化整体的实验流程,所以必须要使这二者之间能够做到互相配合,只有这样才能够发挥出最大的优势。
4展望
传统的王水分解法在进行应用的过程当中存在着非常多的不足点,尤其是在针对于金矿地质样品进行分析的时候,比方说试剂的利用率并不是非常的高,而且在实验的过程当中所产生的各种反应过程很难精准的进行掌控,整个实验过程很容易导致出现环境污染问题。但是绿色化学的应用能够很好的对于这一困扰进行解决,因为绿色化学本身就是在一个秘密的条件下进行的,整个实验过程当中只会出现一些NO2的释放。对于AAS法和ICP-AES法进行有效的联合,能够更好的缩短样本在进行分析时的时间,同时也可以获得非常高的准确度。
绿色化学本身就是一个新兴的交叉学科,既包含着社会需求,也包含着科学目标,可以说绿色化学本身就具备着非常丰富的内涵,与此同时也和其他的学科之间有着非常密切的联系,例如生物学、物理学,包括计算机学等。绿色化学的有效实施需要上述学科的知识当做是重要的基础,同时也能够不断的带动这些学科的发展。所以绿色化学现在已经成为了发展经济包括工业的关键性内容,同时也是实现可持续发展战略的重要构成部分。
绿色化学的实验过程不仅能够充分的针对于资源包括能源进行有效利用,同时选择利用更加无毒无害的原材料,还可以在无毒无害的条件下进行相应的反应,这样做能够减少各种废弃物向环境当中排放的概率,也可以提升原子的使用效率,目的是为了能够让所有作为原料的原子都能够被产品进行消纳,真正的做到零排放。另外一方面,绿色化学的核心其实就是选择利用化学原理,从源头就将污染进行消除,这有助于减少环境污染,保护生态环境,实现绿色发展目标,绿色化学强调利用化学原理,实现资源的高效利用,从而节约资源,降低生产成本。绿色化学不仅有助于环境保护和资源节约,还能提高经济效益。
5结束语
综上所述,绿色化学在进行应用的过程当中具备着非常好的经济包括环境方面的效益,而这也就意味着化学所产生的负面影响其实是能够进行解决的。绿色化学所展现出来的是一种现代社会发展的需求,同时也是科学不断发展的必然,因此这是一个非常重要的新的研究阶段。所以现代化的研究人员不仅要具备去创新和发展的能力,同时寻找对于环境更加友好的化学,这样做能够更好的防止化学污染,而且也需要让新一代的研究人员充分的了解绿色化学,接受绿色化学,为绿色化学的未来发展做出相应的贡献。
参考文献
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[2]周洪生.绿色化学法在金矿地质样品分析中的应用研究[J].黑龙江科技信息,2016(11):69-69.
[3]王雪.金矿地质样品分析中绿色化学法的应用[J].中国新技术新产品,2018(5):51-52.
[4]王静康,龚俊波,鲍颖.21世纪中国绿色化学与化工发展的思考[J].化工学报,2004,55(12):1944-1949.
[5]闫立峰.绿色化学[M].合肥:中国科学技术大学出版社,2007:1-48.
[6]薛光,姚万林,刘永生,等.封闭溶样-硫脲介质原子吸收法测定矿石中的银[J].黄金,2000,21(5):46-48.
