一種赤泥中可溶性砷的測定方法與流程

一種赤泥中可溶性砷的測定方法，涉及一種可溶性砷的測定，特別拜耳法生產氧化鋁所產生的的赤泥中可溶性砷的測定方法。

背景技術：

赤泥是以鋁土礦為原料堿法生產氧化鋁過程中產生的固體廢渣。隨著礦石品位及生產工藝的不同，每生產一噸氧化鋁，赤泥的產出量少則幾百公斤，多則數噸。全世界每年產出的赤泥達到了近億噸。目前，尚沒有得到經濟有效的大量利用，赤泥的陸地堆存仍是處理工業廢棄赤泥的主要方法。

赤泥及其附液中除了有堿，氟化物，氯化物外，還有可溶性的金屬離子，如鋁，砷等。這些物質經各種途徑進入地下水，隨著食物鏈進入人體，或人們長期飲用含有這些有害金屬離子的地下水，這些污染離子就會在人體富集，從而嚴重影響身體健康。

目前，對赤泥浸出液中微量元素的測定主要是ICP-AES法。該方法快速，簡單。但是由于赤泥中可溶性金屬離子復雜，而可溶性砷的含量相對比較低，這使得光譜干擾因素加大，對砷的測定結果造成偏差。

技術實現要素：

本發明的目的就是針對上述已有技術存在的不足，提供一種能有效減少其他可溶性離子干擾、測定方法簡單、準確度和精密度高的赤泥中可溶性砷的測定方法。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的。

一種赤泥中可溶性砷的測定方法，其特征在于其測試過程的步驟包括：

(1)將赤泥樣品用王水水浴溶解；

(2)靜止沉淀后分取上清液；

(3)在分選的上清液中加入預還原劑，將可溶性的As⁺⁵轉化為As⁺³；

(4)加入還原劑，將還原產生的氣態砷化氫以氬氣為載氣引入原子熒光光度計進行測量。

本發明的一種赤泥中可溶性砷的測定方法，其特征在于其步驟(1)其赤泥試樣為0.2500g，加入王水體積為15mL，水浴溫度為90℃、時間為20分鐘。

本發明的一種赤泥中可溶性砷的測定方法，其特征在于其步驟(3)是在分選的上清液中加入的預還原劑將可溶性的As⁺⁵轉化為As⁺³的操作過程為：分取5.00mL上清液于50mL容量瓶中，加入5mL鹽酸(1+1)，加入5mL硫脲-抗壞血酸溶液(100g/L)，將溶液稀釋至刻度，搖勻，放置40分鐘。

本發明的一種赤泥中可溶性砷的測定方法，其特征在于其步驟(4)是將放置的溶液與含有5g/L氫氧化鈉-10g/L硼氫化鉀的溶液，以鹽酸(5+95)為載流，引入原子熒光光度計測出赤泥中可溶性砷的含量。

本發明的一種赤泥中可溶性砷的測定方法，其特征在于其步驟(4)的引入原子熒光光度計測出赤泥中可溶性砷的含量過程，測定的工作條件為：負高壓270V，燈電流60mA，觀測高度8mm，原子化溫度200℃，載流流量200mL/min,屏蔽氣流量600mL/min。

本發明的一種赤泥中可溶性砷的測定方法，采用王水水浴的方式使樣品中可溶性砷溶解出來，避免了其他方法消解樣品所造成砷的損失，溶樣條件的控制，抑制了可溶性砷的揮發，并加入還原劑利用氫化物發生將赤泥中可溶性砷富集起來，形成砷化氫氣體，引入原子熒光光度計進行測定，取得了很好的結果，提高了測定的靈敏度和準確度，滿足了對赤泥中可溶性金屬離子研究的要求，提高了分析效率，節約了分析成本。

附圖說明

圖1為實施例2中的熒光強度與水浴時間的關系圖；

圖2為實施例3中的熒光強度與加酸體積的關系圖；

圖3為實施例4中的加入硫脲-抗壞血酸體積與熒光強度的關系圖；

圖4為實施例5中的預還原時間與熒光強度的關系圖。

具體實施方式

一種赤泥中可溶性砷的測定方法，測試樣品經王水水浴溶解，靜止沉淀后分取上清液，加入預還原劑使樣品中可溶性的As⁺⁵轉化為As⁺³，然后加入還原劑，將還原產生的氣態砷化氫以氬氣為載氣引入原子熒光光度計進行測量。

本發明中所使用的樣品為通過0.149mm的標準篩。

本發明樣品的稱樣量為0.2500g。

本發明樣品的溶解過程為：稱取試樣0.2500g于100mL容量瓶中，加入15mL王水(1+1)，搖勻后放入90℃的水浴鍋中，保持20分鐘(每5分鐘搖動一次)。取出，冷卻至室溫，定容，搖勻。靜止過夜，使不溶解的固體顆粒充分沉淀。

本發明樣品的測定過程為：分取5.00mL上述溶液的上清液于50mL容量瓶中，加入5mL鹽酸(1+1)，加入5mL硫脲-抗壞血酸溶液(100g/L)，將溶液稀釋至刻度，搖勻。放置40分鐘后，與含有5g/L氫氧化鈉-10g/L硼氫化鉀的溶液，以鹽酸(5+95)為載流，引入原子熒光光度計，在選定的儀器條件下，定量地測出赤泥中可溶性砷的含量。

本發明的方法中所需配制的試劑有：1、As標準溶液(1.0mg/mL)，用時稀釋至10μg/L；2、鹽酸(5+95)；3、硼氫化鉀溶液10g/L；4、氫氧化鈉溶液5g/L；5、硫脲-抗壞血酸溶液100g/L；6、王水(1+1)；7、氬氣(99.99％)；試驗用水為去離子水，所用試劑為優級純。

本發明所使用的儀器條件為：負高壓270V，燈電流60mA，觀測高度8mm，原子化溫度200℃，載流流量200mL/min,屏蔽氣流量600mL/min。不同的原子熒光光度計靈敏度不同，儀器條件也會有所不同。

結合實例對本發明作進一步說明如下：

實施例1

取國內某氧化鋁廠取得的赤泥樣品，研磨使通過0.149mm標準篩。

稱取0.2500g試樣11份于一組100mL容量瓶中，加入15mL王水(1+1)，搖勻后放入90℃的水浴鍋中，保持20分鐘(每5分鐘搖動一次)。取出，冷卻至室溫，定容，搖勻。靜止過夜，使不溶解的固體顆粒充分沉淀。分取5.00mL上述溶液的上清液于50mL容量瓶中，加入5mL鹽酸(1+1)，加入5mL硫脲-抗壞血酸溶液(100g/L)，將溶液稀釋至刻度，搖勻。放置40分鐘。隨同試樣做空白試驗。

另稱取1.0g氫氧化鈉到已加入50mL去離子水的燒杯中，搖動使氫氧化鈉溶解，再稱取2.0g硼氫化鉀加入燒杯中，搖動使溶解完全，再加入150mL去離子水，搖勻。

另移取25mL優級純鹽酸于500mL容量瓶中，用去離子水稀釋至刻度，混勻，用做載流。

將以上溶解好的樣品溶液和以上所配制的硼氫化鉀溶液，以鹽酸(5+95)為載流引入原子熒光光譜儀中的反應系統，所產生的砷化氫氣體用載氣引入原子熒光光譜儀中，在選定的儀器測定條件下，進行測定。

11次測定樣品中砷含量的平均值為：0.0023％，標準偏差為0.103，相對標準偏差為1.78％。

實施例2

取國內某氧化鋁廠取得的赤泥樣品，研磨使通過0.149mm標準篩。

稱取0.2500g試樣6份于一組100mL容量瓶中，分別加入15mL王水(1+1)，搖勻。一份直接稀釋至刻度。另外5份放入90℃的水浴鍋中，分別保持5分鐘，10分鐘，20分鐘，30分鐘，60分鐘(每5分鐘搖動一次)。取出，冷卻至室溫，定容，搖勻。靜止過夜，使不溶解的固體顆粒充分沉淀。分取5.00mL上述溶液的上清液于50mL容量瓶中，加入5mL鹽酸(1+1)，加入5mL硫脲-抗壞血酸溶液(100g/L)，將溶液稀釋至刻度，搖勻。放置40分鐘。隨同試樣做空白試驗。

另稱取1.0g氫氧化鈉到已加入50mL去離子水的燒杯中，搖動使氫氧化鈉溶解，再稱取2.0g硼氫化鉀加入燒杯中，搖動使溶解完全，再加入150mL去離子水，搖勻。

另移取25mL優級純鹽酸于500mL容量瓶中，用去離子水稀釋至刻度，混勻，用做載流。

將以上溶解好的樣品溶液和以上所配制的硼氫化鉀溶液，以鹽酸(5+95)為載流引入原子熒光光譜儀中的反應系統，所產生的砷化氫氣體用載氣引入原子熒光光譜儀中，在選定的儀器測定條件下，進行測定。其試驗結果見圖1。

由圖1可以看出：樣品經過水浴加熱，熒光強度呈現先增加后又下降的趨勢。不經過水浴加熱，樣品中可溶性的砷不能完全溶解，使得測定結果偏低。而水浴時間過長，則引起砷的揮發損失。所以本發明采用水浴時間20分鐘。

實施例3

取國內某氧化鋁廠取得的赤泥樣品，研磨使通過0.149mm標準篩。

稱取0.2500g試樣5份于一組100mL容量瓶中，分別加入0mL，5mL，10mL，15mL，20mL王水(1+1)，然后加入少量的去離子水，搖勻后放入90℃的水浴鍋中，保持20分鐘(每5分鐘搖動一次)。取出，冷卻至室溫，定容，搖勻。靜止過夜，使不溶解的固體顆粒充分沉淀。分取5.00mL上述溶液的上清液于50mL容量瓶中，加入5mL鹽酸(1+1)，加入5mL硫脲-抗壞血酸溶液(100g/L)，將溶液稀釋至刻度，搖勻。放置40分鐘。隨同試樣做空白試驗。

其他試劑的配制同實施例1。

將以上溶解好的樣品溶液和以上所配制的硼氫化鉀溶液，以鹽酸(5+95)為載流引入原子熒光光譜儀中的反應系統，所產生的砷化氫氣體用載氣引入原子熒光光譜儀中，在選定的儀器測定條件下，進行測定。其試驗結果見圖2。

由圖2可以看出：不加王水，直接用去離子水浸泡，樣品中可溶性砷大部分不能溶解。當加入王水的體積大于等于10mL時，熒光強度基本趨于穩定。因此，本發明選擇加入王水15mL。

實施例4

取國內某氧化鋁廠取得的赤泥樣品，研磨使通過0.149mm標準篩。

稱取0.2500g試樣5份于一組100mL容量瓶中，加入15mL王水(1+1)，搖勻后放入90℃的水浴鍋中，保持20分鐘(每5分鐘搖動一次)。取出，冷卻至室溫，定容，搖勻。靜止過夜，使不溶解的固體顆粒充分沉淀。分取5.00mL上述溶液的上清液于50mL容量瓶中，加入5mL鹽酸(1+1)，然后分別加入1mL，3mL，5mL,7mL，10mL硫脲-抗壞血酸溶液(100g/L)，將溶液稀釋至刻度，搖勻。放置40分鐘。隨同試樣做空白試驗。

其他試劑的配制同實施例1。

將以上溶解好的樣品溶液和以上所配制的硼氫化鉀溶液，以鹽酸(5+95)為載流引入原子熒光光譜儀中的反應系統，所產生的砷化氫氣體用載氣引入原子熒光光譜儀中，在選定的儀器測定條件下，進行測定。其試驗結果見圖3。

由圖3可以看出，當加入預還原劑硫脲‐抗壞血酸的體積大于等于5mL時，測定的熒光強度值達到最大并趨于穩定。這說明樣品中As⁵⁺的已經能完全轉化為As³⁺，為了達到最佳測定效果，本發明采用加入5mL硫脲‐抗壞血酸。

實施例5

取國內某氧化鋁廠取得的赤泥樣品，研磨使通過0.149mm標準篩。

稱取0.2500g試樣5份于一組100mL容量瓶中，加入15mL王水(1+1)，搖勻后放入90℃的水浴鍋中，保持20分鐘(每5分鐘搖動一次)。取出，冷卻至室溫，定容，搖勻。靜止過夜，使不溶解的固體顆粒充分沉淀。分取5.00mL上述溶液的上清液于50mL容量瓶中，加入5mL鹽酸(1+1)，加入5mL硫脲-抗壞血酸溶液(100g/L)，將溶液稀釋至刻度，搖勻。分別放置10分鐘，20分鐘，30分鐘，40分鐘，50分鐘。隨同試樣做空白試驗。

其他試劑的配制同實施例1。

將以上溶解好的樣品溶液和以上所配制的硼氫化鉀溶液，以鹽酸(5+95)為載流引入原子熒光光譜儀中的反應系統，所產生的砷化氫氣體用載氣引入原子熒光光譜儀中，在選定的儀器測定條件下，進行測定。其試驗結果見圖4。

由圖4可以看出：隨著預還原時間的增加，測定的熒光強度是逐漸增大的，說明硫脲-抗壞血酸還原As⁵⁺的反應需要一定的時間。在20℃的室溫下，當預還原時間為40分鐘時，熒光強度達到最大。進一步預還原時間，熒光強度變化不大甚至稍有下降。因此，本發明選擇預還原時間為室溫20℃下放置40分鐘。

實施例6

取國內某氧化鋁廠取得的赤泥樣品，研磨使通過0.149mm標準篩。

稱取0.2500g試樣3份于一組100mL容量瓶中，在其中2份中分別加入一定量砷標準溶液，用少許去離子水沖洗瓶壁。然后分別加入15mL王水(1+1)，搖勻后放入90℃的水浴鍋中，保持20分鐘(每5分鐘搖動一次)。取出，冷卻至室溫，定容，搖勻。靜止過夜，使不溶解的固體顆粒充分沉淀。分取5.00mL上述溶液的上清液于50mL容量瓶中，加入5mL鹽酸(1+1)，加入5mL硫脲-抗壞血酸溶液(100g/L)，將溶液稀釋至刻度，搖勻。放置40分鐘。隨同試樣做空白試驗。

其他試劑的配制同實施例1。

將以上溶解好的樣品溶液和以上所配制的硼氫化鉀溶液，以鹽酸(5+95)為載流引入原子熒光光譜儀中的反應系統，所產生的砷化氫氣體用載氣引入原子熒光光譜儀中，在選定的儀器測定條件下，進行測定。其試驗結果見表1。

表1加標回收試驗

從回收試驗可以看出：本發明方法的準確度高，完全可以滿足赤泥中可溶性砷含量的測定。