火焰原子吸收光谱法测定冰晶石中钠含量的方法研究

引言

冰晶石是电解铝生产中主要的原材料之一，其品位的好坏直接影响到铝电解的电流效率和电解铝的产量，对于控制铝电解的能耗和产量也具有重要的意义。冰晶石中钠含量较高，一般在20％～35％之间。控制冰晶石产品中钠含量使其在一定范围内，是保证产品质量的一个重要手段，因此能够准确检测出冰晶石中钠含量十分重要。

冰晶石中钠含量的分析方法，目前主要有火焰原子吸收光谱法（ＡＡＳ）、Ｘ射线荧光光谱法（ＸＲＦ）和电感耦合等离子体原子发射光谱法（ＩＣＰ－ＡＥＳ）。具有分析速度快和成本低优点的ＡＡＳ法是目前最常用的分析方法。关于高含量钠的测定，ＡＡＳ法检测过程中，分析线的选择争议较多，相比于有色金属行业标准ＹＳ／Ｔ273.5－2006提出的分析线589.0ｎｍ或589.6ｎｍ，更多文献报道中使用的是330.2ｎｍ这条分析线。因此，针对此争议，我们做了系统的对比试验。本文对火焰原子吸收光谱法测定冰晶石中钠含量的方法进行了研究，主要包括对前处理过程、分析线选择和共存元素影响的研究，并对该方法的准确度和精密度进行了验证，建立了ＡＡＳ法测定冰晶石中钠含量的方法。

1　实验部分

1.1　仪器

原子吸收光谱仪，附钠空心阴极灯。

1.2　试剂

盐酸和高氯酸均为优级纯。

钠标准贮存溶液（1.00ｍｇ／ｍＬ）：基准氯化钠预先在450℃下灼烧2ｈ，在干燥器中冷却至室温。称取2.541ｇ于烧杯中加入水溶解完全，移入1000ｍＬ容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀，备用。

钠标准溶液（100μｇ／ｍＬ）：移取10.00ｍＬ钠标准贮存溶液于100ｍＬ容量瓶中，加2ｍＬ盐酸，用水稀释至刻度，混匀，备用。

铝基体溶液（1.0ｍｇ／ｍＬ）：准确称取1.0000ｇ铝（≥99.99％）置于烧杯中，盖上表皿，加入40ｍＬ盐酸（1＋1），缓慢加热至完全溶解，冷却，将溶液移入1000ｍＬ容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀，备用。

1.3　样品前处理

称取0.25ｇ（精确至0.0001ｇ）样品于铂皿中，高氯酸加入5ｍＬ，在电热板上缓慢加热直至完全溶解并冒尽白烟，取下冷却至室温，加入5ｍＬ盐酸（1＋1）和10ｍＬ水，加热溶解完全后，冷却，移入250ｍＬ容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀，备用。

移取20.00ｍＬ上述溶液于100ｍＬ容量瓶中，用水稀释至刻度，混匀，备用。

移取相应体积的试液（按表1钠的质量分数），于100ｍＬ容量瓶中，加入2ｍＬ盐酸（1＋1），用水稀释至刻度，混匀，待测。

2　结果与讨论

2.1　分析谱线的选择

钠的吸收波长有330.2、589.0和589.6ｎｍ。冰晶石中钠含量高达15.00％～35.00％。589.0ｎｍ作为最灵敏线，吸光度太大，不能满足高含量钠的测定需求。用两个冰晶石样品对两条吸收波长330.2和589.6ｎｍ进行考察，结果见表2。可看出，330.2ｎｍ作为分析线时，回收率在88.70％～90.93％之间，测定值和回收率都偏低。因此实验选择589.6ｎｍ作为分析线。

2.2　酸的影响

由于测试溶液中盐酸浓度对钠元素的测定有一定程度的影响，因此对盐酸的不同加入量对钠的测定影响进行了试验，试验结果见表3，其中溶液中钠的浓度为2.00μｇ／ｍＬ。

盐酸的存在对钠元素的测定有负干扰，且负干扰随着溶液中盐酸浓度的增大而增大。测试溶液酸度保持在2.5％之内，对钠的影响可以忽略。实验中盐酸的加入量为1％，且工作曲线中标准溶液的酸度应和分析试液的酸度应保持一致。

2.3　共存离子的影响

冰晶石中钠含量高，测试时稀释倍数大，因此测试溶液中共存元素含量都较低。冰晶石中铝的质量分数不超过20％，分析试液中铝的浓度不超过5μｇ／ｍＬ；其他元素的浓度不超过0.5μｇ／ｍＬ，对钠的测定可以忽略。因此，实验只考察共存元素铝对钠测定的干扰。

根据冰晶石样品中铝的含量范围，配制100ｍＬ相应溶液进行共存离子干扰试验，试验结果见表5。铝对待测元素钠的干扰用吸光度值的相对偏差值Ｉ表示，Ｉ％＝［（Ｉｉ－Ｉ0）／Ｉ0］×100。其中Ｉ0是溶液中铝浓度为0μｇ／ｍＬ时测得的钠元素的吸光度；Ｉｉ是溶液中铝浓度为1.00、2.00、3.00、4.00和5.00μｇ／ｍＬ时测得的钠元素的吸光度。结果表明：分析试液中铝的浓度在5μｇ／ｍＬ以下，对钠元素测定的影响可以忽略（干扰偏差小于2％）。因此共存元素对钠的测定无影响，配制工作曲线时，不必进行铝基体匹配。

2.4　工作曲线的配置和检出限

    移取0，1.00，2.00，3.00，4.00和5.00ｍＬ钠标准溶液分别置于一组100ｍＬ容量瓶中，加入2ｍＬ盐酸（1＋1），用水稀释至刻度，混匀，测试，绘制工作曲线，见表3和图1。对试剂空白测量空白信号11次，以空白信号标准偏差的3倍计算钠元素检出限，测定下限以10倍检出限计算。方法测得钠的检出限为0.0075μｇ／ｍＬ，测定下限为0.075μｇ／ｍＬ。

2.5　精密度和准确度试验

采用本方法对5个冰晶石样品中15.0％～35.0％的钠含量进行测定，并进行回收率实验，同时与ＩＣＰ－ＡＥＳ法结果进行比对，分析结果见表6和表7。结果表明：本方法相对标准偏差在0.46％～0.73％之间，回收率在98.56％～101.50％之间，与ＩＣＰ－ＡＥＳ方法分析结果进行对照，两种方法分析结果吻合较好。

3　结论

在现行分析方法ＹＳ／Ｔ273.5－2006基础上，本文方法对其前处理过程进行改进，确定了盐酸用量1％，且工作曲线的酸用量应与分析试液保持一致；对分析线的选择进行试验和确定，选589.6ｎｍ作为分析线；对共存元素干扰进行考察，共存元素对钠的测定无影响。实验证明该方法具有较高的准确度和较好的精密度，可用于冰晶石中15.0％～35.0％的钠含量的测定。另外，对其他材料中高含量钠的ＡＡＳ法测定也可作为借鉴。

文章来源：[1]张莹莹.火焰原子吸收光谱法测定冰晶石中钠含量的方法研究[J].轻金属,2025,(01):52-54.DOI:10.13662/j.cnki.qjs.2025.01.010.