铅具有密度大、熔点低、抗腐蚀性强等特点, 广泛用于工业生产。含铅矿石主要分为两大类。一种是硫化矿, 主要成分为方铅矿 (Pb S) , 大多数属于原生矿, 分布最广。另一种是氧化矿石, 组成比较复杂, 主要以铅钒 (Pb SO4) 、白铅矿 (Pb CO3) 等方式存在。目前测定铅的主要方法包括容量法测高含量, 原子吸收法或者ICP光谱法测定低含量的铅。本文通过容量法与ICP光谱法的联用, 建立高含量铅矿石中铅的测定方法。
1 实验部分
1.1 主要仪器与试剂
Optima 2100DV型电感耦合等离子体发射光谱仪 (美国Perkin Elmer公司) 。
醋酸-醋酸钠缓冲溶液 (PH≈5.9) :称取1200g无水醋酸钠于2000m L烧杯中, 加水加热溶解。待溶解完全后稀释至5L, 冷却后加入50m LHAc, 摇匀。
二甲酚橙指示剂:0.5%水溶液, 不宜久放。
EDTA标准溶液:称取约18g EDTA于烧杯中, 加水溶解后移入5L大玻璃瓶中, 稀释至5L, 摇匀。
EDTA标准溶液的标定:吸取含1mg/m L铅的标准溶液20m L于250m L烧杯中, 加入缓冲液40m L, 搅拌, 加水至150m L, 加入约0.1g抗坏血酸。加入2滴二甲酚橙指示剂, 用EDTA标准溶液滴定至由紫色变为亮黄色即为终点。并计算出EDTA对铅的滴定度。
盐酸、硝酸、硫酸、抗坏血酸
以上试剂均为分析纯, 水为蒸馏水
1.2 实验方法
步骤1:称取0.2000g试样于250 m L烧杯中, 少量水润湿, 加入15 m LHNO3, 5 m LHCl。加热至沸腾后取下, 沿烧杯壁缓慢加入10 m L浓硫酸并摇匀溶液。如溶液呈黑色可加入几滴高氯酸除去。加热至冒浓白烟后取下, 冷却后加水至约130 m L, 继续加热至溶液减少30m L, 取下冷却。定量滤纸过滤, 滤液用200 m L容量瓶承接。烧杯和沉淀用铅洗液各洗涤三次。取下滤纸放入原烧杯中, 加入缓冲液40 m L, 加热煮沸使沉淀溶解, 取下冷却, 加水至150 m L, 加入约0.1g抗坏血酸, 2滴二甲酚橙指示剂。用EDTA标准溶液滴至溶液由紫色变为亮黄色为终点, 计算出烧杯中总铅的含量。
步骤2:承接的滤液中加入10 m L硝酸, 定容至刻度, 摇匀。用电感耦合等离子体发射光谱测定溶液中的铅含量。
以上两项结果相加即为矿石中铅的总含量
2 结果与讨论
2.1 实际样品分析
选择标准物质GBW07167 (参考值57.1) 进行11次分析, 结果如下:
容量法:56.45;56.47;56.38;56.29;56.46;56.55;56.58;56.64;56.42;56.39;56.47。ICP光谱法:0.58;0.47;0.53;0.60;0.49;0.44;0.64;0.52;0.54;0.54;0.58。所得结果相加如下:57.03;56.95;56.90;56.90;56.94;56.99;57.22;57.14;56.97;56.92;57.08。由以上结果可以看出, 单独用容量法会导致结果偏低, 因为硫酸钡虽然是难溶物质, 但在水里面还有一定的溶解度。两项结果相加更接近于参考值。以上结果平均值为57.00, 相对误差0.18%, RSD为1.62, 完全满足做样要求。标准物质溶解在滤液中的平均含量为0.54。即单纯使用容量法, 相对误差为1.12%。误差扩大了6倍以上。
2.2 陈化时间的选择
将样品陈化时间定为24小时, 再用标准物质GBW07167 (参考值57.1) 进行11次分析, 结果如下:
容量法:56.85;56.77;56.68;56.79;56.86;56.75;56.78;56.84;56.82;56.79;56.87。ICP光谱法:0.17;0.18;0.12;0.21;0.18;0.14;0.14;0.20;0.16;0.23;0.19。所得结果相加如下:57.05;56.95;56.80;57.00;57.04;56.89;56.92;57.04;56.98;57.02;57.06。由以上结果可以看出, 陈化24小时后, 容量法结果比未陈化偏高, ICP-AES测定结果比未陈化偏低。以上结果平均值为56.98, 相对误差0.21%, RSD为1.54, 同样满足做样要求。标准物质溶解在滤液中的平均含量为0.17。即单纯使用容量法, 相对误差为0.51%。误差扩大了3倍。
3 结语
本文采用两种方法结合, 能有效降低因硫酸铅沉淀有溶解度而造成结果偏低的问题。相当于减少了系统误差。
陈化时间变长, 滤液中的硫酸铅含量变低说明硫酸铅沉淀跟陈化时间有关, 如果我们只能用容量法来做样, 必须要有足够的陈化时间来降低系统误差。
摘要：目前报道的测铅的方法很多。但一些经典的老方法如重量法、电解法等虽然结果准确, 但手续相对繁琐, 已无法满足大批量做样要求。而硫酸铅在溶液中极少量溶解也影响测定。文章通过用容量瓶承接滤液, 电感耦合等离子体原子发射光谱仪测定滤液中铅的含量, 滤纸上的沉淀用容量法测定, 两项结果相加计算出总铅含量, 该方法具有准确度好, 精密度高等特点。
关键词：铅矿石,铅,容量法
参考文献
[1] 岩石矿物编写组.岩石矿物分析 (第一分册) [M].3版.北京:地质出版社, 2013.
[2] 周红.电感耦合等离子体原子发射光谱法测定黄铜矿中铁、铅、锑、铋、砷和硫[J].光谱实验室, 2006