浅谈锑矿石应用原子光谱法(HG—AFS)的砷元素检测技术

【摘 要】砷元素是对环境和人体都十分有害的一种元素，它存在于不同的矿物中，对其的检测对于防止环境污染和人体健康具有重要意义。本文以锑矿采集中的锑精矿为采样样品，提出采用氮化物发生—原子荧光法分析方法对其中的砷元素的进行检侧，测试结果显示样品中的砷元素与国家规定的址基本一致，说明该检测方法是可行的。

【关键词】原子光谱法；锑精矿；砷元素

锑矿资源具有极为重要的用途，它与其他有色金属组成的一系列化合物，可广泛用于半导体、电子光学材料、特殊金属、新型功能材料及有机金属化合物等生产产品。锑精矿是由锑矿石浮选后的半成品，主要元素是锑、铁和硫，其他次要元素有铅、锰、砷及汞等。为了获知锑精矿中含有的危害元素砷的含量，进而采用相应的措施防止开采和加工过程对操作人员的伤害，本文特开展基于原子光谱法的锑矿中的砷元素检测方法研究分析，来确定锑矿中砷元素的含量等基本参数，以便更好地执行国家对该类矿物质元素的测试规定和要求。

1.砷元素形态及其毒性的差异

砷是一种重要的非金属元素，与人类的生活息息相关。在空气、土壤、沉积物和水中的主要砷化物有三氧化二砷或亚砷酸As（III）、砷酸盐As（V）、单甲基砷酸（MMAA）和二甲基砷酸（DMAA），在海产品中则主要以砷甜菜碱（AsB，arsenobetaine）和砷胆碱（AsC，arseno-choline）形式存在。不同形态砷化物的毒性不同，主要砷化物的半致死量 LD50（ mg·kg-1）分别为：As2O334.5，亚砷酸盐As（III）14，砷酸盐As（V）20，MMAA700-1800，DMAA700-2600，AsB>10000，AsC6500。毒性大小顺序依次为 As（III）>As（V）>As2O3>MMAA>DMAA>AsC>AsB。

虽然AsC，AsB和AsC常被认为是无毒的，但最近的研究显示 MMA（III）和DMA（III）可能会诱发DNA被氧化破坏，其毒性可能会超过无机砷。因此，无论是对食品、环境样品、还是对人体的体液进行砷的形态分析都是有必要的。

砷的测定方法有原子吸收光谱法、吸光光度法、电化学方法、中子活化分析法、离子色谱一一电感藕合等离子体—质谱法、离子色谱—原子吸收/原子发射光谱法和原子荧光光谱法等。原子荧光光谱法是将含砷样品用KBH4还原为砷氢化物，导入原子化器原子化，不需价态分离即可测定。荧光光谱法灵敏度比吸光光度法高10-10000倍，且光谱线简单、选择性好、线性范围宽、快速、使用方便。近几年内，有一些原子荧光光谱法测定砷的报道，例如陈新焕等用氢化物发生一原子荧光光谱法测定罐头食品中微量砷等。

2.基于原子光谱法的锑矿中的砷元素检侧

为了更好地进行原子光谱法的锑矿中的砷元素检测，首先需要研究锑精矿和重晶石待分析样品的预处理方法，考虑待测元素在预处理过程中的挥发损失等各种可能带来的影响因素，以及商品检验要求快速的特殊情况，需先确定样品处理的方案。根据现有仪器设备条件，选择合适的原子光谱测量方法（HG-AFS，AAS）。

2.1样品的预处理方法

岩石矿物样品经过特有的工艺流程加工，形成具有代表原始样品组成的分析试样。试样的分解是岩石矿物化学分析的重要组成部分。试样的分解方法选择不当，就会给测定造成困难和带来严重的误差，因此选择试样的分解方法尤为重要。

目前，在岩石矿物试样的前处理方法中，通常分为酸溶和碱融两大部分。分解试样必须根据试样的种类及待测元素选择适当的方法。用酸作为分解试剂，主要是利用酸的氢离子效应。不同的酸用不同的作用，如氧化、还原、络合等。利用这些性质可以促进试样的分解，通常为提高分解效率，同时使用几种酸或加入其它盐类。用酸不能分解或分解不完全的试样，常采用碱融分解的方法。本文中采用酸溶样本处理，同时酒石酸还可以有效降低锑对砷的干扰，虽然不能完全消除干扰，但提高酸度更有利于消除这种干扰，样本处理好之后，采用原子荧光光谱法进行砷检测。

2.2检测过程及结果

原子荧光光谱法（AFS）是原子光谱法中的一个重要分支。从其发光机理看属于一种原子发射光谱（AES），而基态原子的受激过程又与原子吸收（AAS）相同。因此可以认为 AFS是AES和AAS两项技术的综合和发展，它兼具AES和AAS的优点。

利用氢化物发生—原子荧光法对锑精矿中砷侧定。具体操作过程如下：

分别称取1.0000gGSO-Sb-1（国家一级标准物质锑矿石GBW07279）和1.0000gGSO-Sb-2（国家一级标准物质锑矿石GBW07280）各6份于150mL比色管中，加入7.00mL王水，通过摇动使样品与王水混匀，管口插入小漏斗，放在80'C水浴中回流加热25分钟，其间摇动数次，待样品分解完全，取出冷却，加入10.00mL10}酒石酸，摇匀，定童移入150mL容量瓶中，用二次蒸馏水稀释至刻度，摇匀，静置使不溶物沉淀，备用.移取样品溶液6.00mL于30mL容量瓶中，加入7.00mL浓盐酸，加入8.00mL硫尿一Vc，用二次蒸馏水定容。在相同的仪器条件下与相同介质的标准系列进行测定，并将结果与国家标准物质中砷的测定结果进行比对，计算相应的相对标准偏差，结果表明，矿石中的砷元素符合标准值，采用原子光谱法进行砷元素测定的方法是可行的、正确的。

3.结语

元素的毒性与元素存在的形态密切相关，不同形态砷的毒性不同，鉴于实际样品的复杂性，加之待测分析物的标准物质缺乏，因此选择简便、快速的分离富集技术以及高灵敏性、高选择性的检测方法仍然是一个具有挑战性的课题。

形态分析的研究趋势就是利用高效能的分离技术达到各形态的有效分离，并利用选择性极强、灵敏度极高的元素特征检测器达到超痕量形态的测定。

ICP-MS 的灵敏度较高，已成为砷形态分析中最有力的一种分析工具，但由于其售价昂贵，尚不能在一般分析实验室普及。HG-AFS 灵敏度虽然较高，但只能对部分砷化物进行分析，且前处理步骤比较复杂。因而现在还没有同时识别各种形态砷的测定方法，各种分析技术的联用将是今后发展的主方向。 [科]

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