三氯化铝浸取-火焰原子吸收光谱法测定水系沉积物中低含量的碳酸铁.pdf

2015年3
岩矿测试
Vol 34. No. 2
March 2015
ROCK AND MINERAL ANALYSIS
229~233
文章编号:0254-5357(2015)02-0229-05
DOI:10.15898/j.cnki.11-2131/td.2015.02.013
氯化铝浸取-火焰原子吸收光谱法测定水系沉积物中
低含量的碳酸铁
王娜,滕新华,吴彦涛,曾江萍,吴良英,陈枫
(中国地质调査局天津地质调査中心,天津300170)
摘要:传统的氟化铵浸取一重铬酸钾滴定法(邻二氩菲比色法)可有效分析试样中較高含量的碳酸铁
(7.5%~80%),但试剂消耗量大、测定步骤冗长、分析误差相对較大,水系沉积物中碳酸铁含量较低,采用
此方法分析时其他含铁矿物的干拢易引入测量误差。本研究采用三氲化铝水浴加热浸取,建立了火焰原子
吸收光谱法(FAAS)测定水系沉积物中低含量碳酸铁(0.1%~6.0%)的分析方法。使用80mL浓度为100
g/L的三氟化铝溶液水浴加热60min,可完全漫取试样中的碳酸铁;在标准曲线中加入与待测样品浓度相同
的三氟化铝,有效地避免了浸取剂三氟化铝的基体干扰。碳酸铁的检出限为0.015pg/mL,精密度为2.3%
4.0%(n=12),加标回收率为95.0%~107.5%。沉积物中常见的含铁矿物(如赤铁矿和磁铁矿)对碳酸
铁的测定干扰可忽略,磁黄铁矿的干扰可通过加入氯化汞消除。本法比传统化学分析方法的操作简便,准确
度和精密度高,解决了其他含铁矿物的千扰问题。
关键词:水系沉积物;碳酸铁;三氟化铝浸取;火焰原子吸收光谱法;基体匹配;含铁矿物
中图分类号:0657.31
文献标识码:B
碳酸铁(FeCO3)是在缺氧的环境下形成的含铁的重铬酸钾滴定法0-和邻二氮非比色法°-l。
矿物质,是一种价值很高的铁矿石,通常以碎屑颗粒重铬酸钾滴定法因Fe(Ⅱ)易被氧化而导致测定结
或者胶结物的形式广泛分布于沉积岩中,尤其是在果偏低,尤其对Fe(I)含量较低(0.2%以下)的样
海相和湖相等水系沉积物中十分常见,其存在状态、品的分析误差较大1り。邻二氮菲比色法能有效地
含量及后期转化会严重干扰古地磁研究结果-2],避免Fe(Ⅱ)氧化?,但试剂耗量大、分析过程繁琐、
因此建立水系沉积物中碳酸铁的分析方法具有重要分析速度较慢。目前分析铁矿石中的高含量碳酸铁
的工业价值和理论意义。有效地分离水系沉积物中(7.5%~80%)主要采用氯化铵浸取一重铬酸钾滴
的碳酸铁是影响测试准确度的重要因素,因此提取定法3,但由于水系沉积物中的碳酸铁含量较低
剂的选择至关重要。稀盐酸、稀高氯酸、冰醋酸和过(0.1%~6.0%),其他低价铁矿物的干扰易引入测
氧化氢都是浸取碳酸铁的有效溶剂3-,但水系沉量误差。本文采用三氯化铝水解浸取水系沉积物中
积物中含量较高的绿泥石等硅酸盐铁矿物会部分溶的碳酸铁,加入一定量的氯化汞消除磁黄铁矿的干
解于上述提取剂中,给低含量碳酸铁的分析带来正扰,同时在标准曲线中加入三氯化铝消除基体干扰,
误差。三氯化铝水解后的pH约为2.9,加入适量的建立了应用火焰原子吸收光谱法(FAAS)准确、快
碳酸氢钠中和后(pH=3.45)可完全溶解碳酸铁,同速测定低含量碳酸铁的分析方法2-l
时浸取溶剂酸度的降低以及同离子效应(大量铝离
子的存在)可大大抑制绿泥石的溶解35,所以三氯1实验部分
化铝可作为浸取碳酸铁的有效溶剂。
仪器与工作条件
碳酸铁经浸取后以Fe(I)形式存在于提取液
Aanalyst300型原子吸收光谱仪(美国
中,Fe(Ⅱ)的分析方法主要是GB/T6730.8-1986 Perkin Elmer公司),配铁空心阴极灯,采用氘灯扣背
景。测定铁的主要工作参数见表
收稿日期:2014-11-12;修回日期:2015-02-15;接受日期:2015-03-03
作者简介:王娜,硕士,工程师,主要从事岩石矿物分析测试工作。E-mail:wangnanke@126.com。
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第2期
岩矿测试
http://www.ykcs.ac.cn
2015年
表1仪器主要工作参数
对碳酸铁的浸取效果,结果如图1a所示。三氯化铝
Table I Main measurement parameters of the EAAS instrument浓度在0~100g/L范围内,吸光信号随三氯化铝的
工作参数
设定条件
工作参数设定条件
浓度增加而迅速增大,并在100g/L时,吸光度达到
波长
248,3nm
乙炔流量
2.5 I/min
最大,表明此时试样中的碳酸铁浸取完全。考忠到
狭缝宽度
0.2nm
空气流量
6.0 L/min
灯电流
15 MA
浸取剂浓度太高,基体效应会随之增大,因此实验选
取浓度为100g/L的三氯化铝作为浸取剂。
1.2标准溶液与主要试剂
2.1.2浸取时间
铁标准储备溶液(浓度1mg/mL):准确称取
浸取时间是影响碳酸铁提取效果的另一重要因
1.000g高纯金属铁于200mL烧杯中,加入50%素,为保证沉积物中的碳酸铁浸取完全,在上述浸取
硝酸50mL,盖上表面皿微热溶解完全,冷却后转移剂浓度下,进行了浸取时间对提取碳酸铁(含量为
至1000mL容量瓶中,2%硝酸定容至刻度,摇匀。1.59%)的影响实验。如图1b所示,当浸取时间小
铁标准工作溶液(浓度100ug/ml):准确吸取于60min时,吸光度随时间逐渐增大,表明此时浸
1mg/mL铁标准储备溶液10mL于100mL容量瓶取时间未能使100gL三氯化铝完全提取出试样中
中,用2%硝酸定容至刻度,摇匀。
的碳酸鉄;当浸取时间大于60min时,吸光度最大
三氯化铝溶液(浓度100g/L):称取100g水合且不再变化,表明碳酸铁提取量达到最大。为了节
三氯化铝(AICl3?6H20)于1000mL烧杯中,加人省样品处理时间,实验确定浸取时间为60min
400mL水溶解,稀释至1000mL。
2.1.3浸取液的体积
实验用水均为二次去离子水,试剂均为分析纯
在浸取液浓度及浸取时间固定的前提下,浸取
3标准曲线
液体积越大,试样与浸取液接触越充分,对碳酸铁的
分别吸取100g/mL铁标准工作溶液0、0.50、提取越完全,但浸取液体积过大易使溶液中铁的浓
1.002.00、5.00mL于一组100mL容量瓶中,并准度降低,影响方法检出能力「,不利于低含量碳酸
确加入100g/L三氯化铝溶液8.00mL,用蒸馏水定铁的检测。本文选取上述含1.59%碳酸铁的沉积
容至刻度,摇匀。
物试样0.4g,分别加人不同体积的100g/L三氯化
1.4样品处理和吸收光谱分析方法
铝进行浸取,结果如图1c所示。当浸取剂用量大于
样品采集自渤海湾西岸沿海低地,颗粒细而分80mL时,体系吸光度达到最大且趋于稳定,故实验
选好,属海相沉积物
选择浸取液体积为80mL,此时固液比为1:200
称取0.4000g样品置于150mL塑料瓶中,准2.2浸取剂的干扰及消除
确加人100g/L三氯化铝溶液80mL、碳酸氢钠0.5
铁原子吸收波长为248.3nm,铝原子吸收波长为
g,加盖,