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原子荧光火焰法与原子吸收石墨炉法测定土壤与矿石中微量金的比对研究
原子荧光火焰法与原子吸收石墨炉法测定
土壤与矿石中微量金的比对研究
倪通文 , 范宁云 , 王宁
（甘肃省分析测试中心）
摘要: 本文分别采用了原子吸收光谱石墨炉法和原子荧光火焰法对同一土壤与矿石中的微量金进行了检测，比较了两种仪器检测方法的检出限，线性范围，测试速度，测试成本。结果表明，火焰法原子荧光光谱法检出限于原子吸收石墨炉法基本一样，线性范围、分析速度、测试成本都优于原子吸收石墨炉法。
关键词：原子吸收石墨炉法；原子荧光火焰法；微量金
引言 目前，有关测定化探样品中的微量金及矿石中的常量金文献报道中都是对样品行分离富集，再采用质量法、容量法、原子荧光法[1]及原子吸收光谱[2][3][4]等方法进行测定。当前在微量金的测试中，仪器分析占有主导地位，而每年进口的分析仪器花费了大量的外汇，国内的仪器比重较小。本文主要对使用了德国耶拿ZEEnit-700P原子吸收光谱仪石墨炉法与国产SK-2003双道原子荧光光谱仪火焰法测定化探样品的微量金及矿石中的常量金两方法进行检出限、精密度、分析速度以及直接耗材比对，以找出两种仪器在测定微量金及常量金的优缺点。 1实验部分 1.1仪器与试剂 SK-2003双道原子荧光光谱仪（北京金索坤技术开发有限公司）， 高强度空心阴极灯（荧光专用Au 242.8nm 北京曙光明有限公司）； 耶拿ZEEnit-700P原子吸收光谱仪（ 德国耶拿分析仪器股份公司）， 空心阴极灯（原子吸收专用Au 242.8nm 日本日立公司）； 马弗炉（KDF- S80日本）； 盐酸、硝酸、硫脲（均为分析纯）； 超纯水器（ELGA UVF-MK2英国）18.2МΩ、热源<0.005、TOC<ppb3； 标准溶液：ρ（Au）=200μg/mL（国家标准物质中心）； 标准参照物质：GSS-5（Au 0.26g/t） 聚氨酯泡沫塑料：数块长度2cm、宽度和厚度均为0.5cm、，用纯水洗净备用[3]。 1.2实验方法 称取10g试样于50mL坩埚或瓷焙烧皿中，放置于马弗炉中于750℃恒温1小时。将自然冷却试样倒入250mL的三角烧瓶中，加入1:1 王水40mL；在电热板上加热40min溶解到王水蒸发至20mL时，取下自然冷却，加入纯水至100mL，放入一块泡沫塑料并振动30min；取出泡沫塑料并挤干液体，于盛有1%硫脲的25mL比色管中，沸水浴30min并分时挤压泡沫塑料3次，取出泡沫塑料并将试液放置澄清备用。 原子吸收用标准溶液的配制，使用金标准溶液配制如下浓度的溶液0.0、10.0、20.0、30.0、40.0（ ng/mL），用1%的硫脲溶液定容到100mL。 原子荧光标准溶液的配制，用1%的硫脲溶液配制金标准溶液并定定容到100mL。 标准曲线1： 0.0、5.0 、10.0、25.0、50.0 、 100.0 （ng/mL）。 标准曲线2: 0.00 、 0.10 、 0.50 、 1.00 、 5.00 、 10.00（μg/mL） 2仪器条件 2.1原子吸收光谱仪测试仪器条件：空心阴极灯电流 5.0mA，狭缝 0.8nm，积分模式 峰面积，积分时间 3.5s，氩气流量 600mL/min，光电倍增光负高压278V。石墨炉的升温程序见表1。 表1 程序段 温度[℃] 速率[℃/s] 保持[s] 氩气 干燥 90 5 20 105 3 20 110 2 10 灰化 650 300 10 650 0 5 关闭 原子化 1800 1500 3 关闭 净化 2300 500 4
2.2原子荧光光谱仪测试仪器条件：光电倍增光负高压标准1用340V标准2用260V、高强度空心阴极灯电流80mA、燃气流量80mL/min、辅助气流量400mL/min、空气流量1600 mL/min、积分时间5s。
3对比实验
3.1检出限和精密度的对比
在2.1和2.2的仪器条件下，分别用原子吸收石墨炉法和火焰法原子荧光法检测空白11次和15ng/mL的金标准溶液11次所测试的结果见表2
| 原子吸收石墨炉 | 火焰法原子荧光 | ||
| 空白 | 标准15ng/ml | 空白 | 标准15ng/ml |
| 0.000086 0.00045 -0.000210 0.000529 0.000886 -0.00050 0.000798 0.000528 0.000198 -0.000190 0.000452 | 0.05389 0.05539 0.05736 0.05811 0.0576 0.05869 0.05433 0.05813 0.05766 0.05694 0.05796 | 151.5 151.4 143.2 147.8 151.5 161.4 153.9 151.3 152.3 152.3 149.6 | 506.0 513.2 522.8 511.1 516.6 511.9 510.7 495.9 507.8 513.1 513.0 |
| 平均值0.00020564 （SD）=0.000342 （DL）= 0.197 ng/ml | 平均值=0.05668 标准偏差=0.001625 RSD%=2.86 | 平均值=151.5 标准偏差=1.40 （DL）= 0.176 ng/ml | 平均值=511.1 标准偏差=2.10 RSD%=0.4 |
3.2 线性范围的对比
按1.2的条件下，分别用原子吸收石墨炉和火焰法原子荧光测试金标准溶液，数据见表3
表3
| 石墨炉原子吸收 | 火焰法原子荧光 | ||||
| 标准（ng/m） | 吸光度值 | 标准1（ng/m） | 荧光强度 | 标标2 （μg /m） | 荧光强度 |
| 0.00 | 0.00072 | 0.00 | 150.9 | 0.00 | 2.8 |
| 10.0 | 0.03445 | 5.00 | 274.8 | 0.10 | 34.2 |
| 20.0 | 0.06332 | 10.0 | 389.9 | 0.50 | 162.0 |
| 30.0 | 0.09313 | 25.0 | 757.7 | 1.00 | 340.8 |
| 40.0 | 0.1220 | 50.0 | 1349.8 | 3.00 | 1007.7 |
| 50.0 | 0.1532 | 100.0 | 2556.6 | 5.00 | 1568.3 |
| 60.0 | 0.1822 | | | 10.00 | 3109.6 |
| 70.0 | 0.2067 | | | | |
| 80.0 | 0.2304 | | | | |
| 90.0 | 0.2472 | | | | |
| 100.0 | 0.2564 | | | | |
| 相关系数R =0.9940652 | Y=24.03304X+152.2339 R=0.99999 | Y= 310.4558x + 20.08058 R = 0.9997246 | |||
标准曲线2 屏幕截图
标准曲线1屏幕截图
3.3测试速度的对比 按1.2的条件下，分别用原子吸收石墨炉和火焰法原子荧光测试金标准溶液和样品，测试每个样品所需的时间数据见表4 表4 石墨炉原子吸收 干燥50s 灰化15s 原子化3s 净化4s 进样15s 总时间86 s 火焰法原子荧光 清洗5s 进样5s 积分5s 总时间15s 3.4测试成本的对比 本文只对测试每个样品进行了成本的对比，仪器成本折旧不在本次对比之内。（原子吸收石墨炉的仪器价格远高于火焰法原子荧光）成本对比表见表5 表5 石墨炉原子吸收耗材 火焰法原子荧光耗材 石墨管 氩气 元素灯 元素灯 液化石油气 喷雾器 1400元/每只 180元/瓶 240元/只 650元/只 150元/瓶 650元/只 使用次数300 测试样品数量 3000 测试样品数量5000 测试样品数量5000 测试样品数量5000 测试样品数量 2000 每个样品消耗 4.6元 每个样品消耗 0.06元 每个样品消耗0.05元 每个样品消耗0.13元 每个样品消耗0.03元 每个样品消耗 0.33元 测试每个样品耗材4.71元 测试每个样品耗材0.49元
3.5实测标准样品和化探样品的数据对比
按照1.2的实验方法实测了化探样品和GGS-5Au标准样品，镍矿石样品及化探样品，所测试结果见表6
| 样品号 | 石墨炉原子吸收结果（ng/g） | 火焰法原子荧光结果（ng/g） |
| 1 化探样品 | 39.5 | 38.3 |
| 2化探样品 | 23.0 | 26.0 |
| 3化探样品 | 18.6 | 18.3 |
| 4化探样品 | 3.1 | 2.7 |
| 5化探样品 | 15.0 | 12.9 |
| 6化探样品 | 2.6 | 2.3 |
| 7 GSS-5 Au（0.260g/t） | 0.258 | 0.261 |
| 8镍矿石 （g/T） | 0.238 | 0.243 |
4 结 论
本文探讨了原子吸收石墨炉法和火焰原子荧光光谱法，对化探样品和矿石样品中微量金的测试，采用相同的样品相同的前处理，在同一个待测溶液中比对了两种仪器测试微量金的检出限，精密度，线性范围，测试速度及测试成本，从实验结论可知：
1测试标准样品和化探样品的检出限原子吸收石墨炉为0.197 ng/ml，火焰法原子荧光光谱仪为0.176 ng/ml，两种仪器区别不大。
2精密度：原子吸收石墨炉RSD%=2.86，火焰法原子荧光光谱仪为RSD%=0.40。精密度火焰法原子荧光光谱法明显好于原子吸收石墨炉法。
3测试速度：原子吸收石墨法测试每个样品的时间为86秒，火焰法原子荧光光谱法测试每个样品的时间为15秒，后者是前者的5倍之多。
4 线性范围：在比对试验3.2中可以明显的看出原子吸收石墨炉法在标准大于70 ng/ml时，标准区线明显变弯，相关系数R =0.9940652。而火焰法原子荧光光谱仪标准曲线1的相关系数为R=0.99999，标准曲线2的相光系数R =0.9997，从纳克级到微克级都有较好的线性关系，能达到3个数量级。
5 测试成本：在比对试验3.4中可知，原子吸收石墨炉法测试每个样品的测试成本为4.71元，原子荧光火焰法测定每个样品的测试成本为0.49元，原子吸收石墨炉法测试成本是原子荧光火焰法的9.6倍。
总之从以上几点的对比，原子荧光火焰法与原子吸收石墨炉法测试化探样品和矿石样品中的微量金具有明显的优势。
[参考文献]
[1] 刘德林，高树林等．火焰-原子荧光光普法测定微量金的研究[J]．黄金，2011，6（32）：53-56
[2] 北京矿冶研究总院分析室．矿石及有色金属分析手册[M]．北京：冶金工业出版社，1990．191-192
[3] 袁健中，石英．活性炭吸附火焰原子吸收法测定地质品中的金[J]．黄金，2001，5（22）：44-46
[4] 田和平．TAS-990AFG石墨炉原子吸收法测定化探样品中微量金[J]．甘肃科技，2010，9（18）：51-52
作者简介：倪通文（1953-），男，副研究员，长期从事分析仪器测试工作；甘肃省兰州市定西南路225号，甘肃省分析测试中心，730000
原创作者：北京金索坤技术开发有限公司
