测铜仪器使用方法

‘壹’ 使用膜厚测量仪进行测试的时候需要注意哪些地方

1、零点校准, 使用没有涂层的被测材料作为基准进行零点校准，这样可以消除掉形状、表面粗糙度带来的误差
2、粗糙度: 材料表面粗糙度越大，测量得到的值误差也越大。
3、基体的厚度不能太薄，否则会严重影响测量精度。
4、常规膜厚仪有涡流法、电磁法，针对的是不同的基体和表面涂层材料，有些场合的涂层是无法用这两种测量仪器测量的，就需要考虑其他膜厚仪：电解法、X荧光、超声波、电磁超声等
5、其他额外功能：有些客户会需要无线传输功能，以便进行有效分类管理和远程指导等，就需要购买带WIFI功能的膜厚仪：TT260+ TIME®W101

‘贰’ 任务铜精矿中铜的测定

——碘量法

任务描述

铜矿石中的铜，其含量变化幅度较大，涉及的测定方法也较广泛。目前对高、中含量的铜的测定多采用碘量法。碘量法已被列为铜精矿测定铜的国家标准方法（GB/T3884.1-2012 ）。铜精矿分析一般要求测定铜、金、银、硫、氧化镁、氟、铅、锌、镉、镍、砷、铋、锑、汞等项目。本任务旨在通过实际操作训练，学会碘量法测定铜精矿中铜含量，熟练运用酸分解法对试样进行分解；能真实、规范记录原始记录并按有效数字修约进行结果计算。

任务实施

一、仪器和试剂准备

（1）玻璃仪器：酸式滴定管、锥形瓶、容量瓶、烧杯。

（2）铜片（≥99.99%）：将铜片放入微沸的冰乙酸（ρ＝1.05g/mL）中，微沸1min，取出用水和无水乙醇分别冲洗两次以上，在100℃烘箱中烘4min，冷却，置于磨口瓶中备用。

（3）溴水（AR）。

（4）氟化氢铵（AR）。

（5）盐酸（ρ＝1.19g/mL）。

（6）硝酸（ρ＝1.42g/mL）。

（7）硫酸（ρ＝1.84g/mL）。

（8）高氯酸（ρ＝1.67g/mL）。

（9）冰乙酸（1＋3）（ρ＝1.05g/mL）。

（10）硝酸（1＋1）。

（11）氟化氢铵饱和溶液（贮存在乙烯瓶中）。

（12）乙酸铵溶液（300g/L）：称取90g乙酸铵，置于400mL烧杯中，加入150mL蒸馏水和100mL冰乙酸，溶解后用水稀释至300mL，混匀，此溶液pH值为5。

（13）硫氰酸钾（100g/L）：称取 10g 硫氰酸钾溶于 400mL 烧杯中，加 100mL 水溶解。

（14）淀粉溶液称取1g可溶性淀粉，用少量水调成糊状，再用刚煮沸的蒸馏水稀释至100mL，加热煮沸，冷却备用。

（15）三氯化铁（100g/L）。

（16）碘化钾（AR）

（17）硫代硫酸钠（约0.04mol/L）：

——制备：称取100g 硫代硫酸钠（Na₂S₂O₃·5H₂O）置于1000mL 烧杯中，加入500mL无水碳酸钠（4g/L）溶液，移入10L棕色试剂瓶中，用煮沸并冷却的蒸馏水稀释至约10L，加入10mL三氯甲烷，静置两周，使用时过滤，补加1mL三氯甲烷，摇匀，静置2h。

——标定：称取0.080 g（精确至0.0001 g ）处理过的纯铜三份，分别置于500mL锥形瓶中，加10mL硝酸（1＋1），于电热板上低温加热至溶解，取下，用水吹洗杯壁。加入5mL硫酸（1＋1），继续加热蒸至近干，取下稍冷，用约40mL蒸馏水冲洗杯壁，加热煮沸，使盐类完全溶解，取下，冷至室温。加1mL冰醋酸（1 ＋3），加3mL氟化氢铵饱和溶液，加入2～3g碘化钾摇动溶解，立即用硫代硫酸钠标准溶液滴定至浅黄色，加入2mL淀粉溶液继续滴定至浅蓝色，加5mL硫氰酸钾溶液，激烈摇振至蓝色加深，再滴定至蓝色刚好消失为终点。随同标定做空白试验。

按下式计算硫代硫酸钠标准滴定溶液的滴定度：

岩石矿物分析

式中：T为硫代硫酸钠标准溶液对铜的滴定度，g/mL；m为称取纯铜的质量，g；V为滴定纯铜所消耗的硫代硫酸钠标准溶液的体积，mL；V₀为滴定空白所消耗的硫代硫酸钠标准溶液的体积，mL。

二、分析步骤

精确称取0.2000 g铜精矿置于300mL锥形瓶中，用少量水润湿，加入10mL浓盐酸置于电热板上低温加热3～5min取下稍冷，加入5mL硝酸和0.5～1mL溴，盖上表皿，混匀，低温加热（若试料中含硅、碳较高时加5～10mL高氯酸）待试样完全分解，取下稍冷，用少量蒸馏水冲洗表皿，继续加热蒸至近干，冷却。

用30mL蒸馏水冲洗表皿及杯壁，盖上表皿，置于电热板上煮沸，使可溶性盐类完全溶解，取下冷却至室温滴加乙酸铵溶液至红色不再加深为止，并过量3～5mL，然后滴加氟化氢铵饱和溶液至红色消失并且过量1mL混匀。加入2～3 g碘化钾摇动溶解，立即用硫代硫酸钠标准溶液滴定至浅黄色，加入2mL淀粉溶液继续滴定至浅蓝色，加5mL硫氰酸钾溶液，激烈摇振至蓝色加深，再滴定至蓝色刚好消失为终点。随同试样做空白试验。

若铁含量极少时，需补加1mL三氯化铁溶液；如果铅铋含量较高，需提前加入2mL淀粉溶液。

三、结果计算

按下式计算铜质量的百分含量：

岩石矿物分析

式中：w（Cu）为铜的质量分数，%；T为硫代硫酸钠标准滴定溶液对铜的滴定度，g/mL；V为滴定试样溶液消耗硫代硫酸钠标准滴定溶液的体积，mL；V₀为滴定空白试样溶液所消耗硫代硫酸钠标准滴定溶液的体积，mL；m为称取试样的质量，g。

四、质量表格填写

任务完成后，填写附录一质量表格3、4、5。

任务分析

一、碘量法测定铜的原理

碘量法测定铜的依据是在弱酸性溶液中（pH＝3～4 ），Cu^2＋与过量的KI作用，生成CuI沉淀和I₂，析出的I₂可以淀粉为指示剂，用Na₂S₂O₃标准溶液滴定。有关反应如下：

岩石矿物分析

Cu^2＋与I^-之间的反应是可逆的，任何引起Cu^2＋浓度减小（如形成配合物等）或引起CuI溶解度增大的因素均使反应不完全，加入过量KI，可使Cu^2＋的还原趋于完全。但是，CuI沉淀强烈吸附

，又会使结果偏低。通常使用的办法是在近终点时加入硫氰酸盐，将CuI（K_sp＝1.1×10^-12）转化为溶解度更小的CuSCN沉淀（K_sp＝4.8×10^-15）。在沉淀的转化过程中，吸附的碘被释放出来，从而被Na₂S₂O₃溶液滴定，使分析结果的准确度得到提高。即：

CuI＋SCN^-→CuSCN＋I^-

硫氰酸盐应在接近终点时加入，否则SCN^-会还原大量存在的Cu^2＋，致使测定结果偏低。溶液的pH值一般应控制在3.0～4.0之间。酸度过低，Cu^2＋易水解，使反应不完全，结果偏低，而且反应速率慢，终点拖长；酸度过高，则I^-被空气中的氧氧化为I₂（Cu^2＋催化此反应），使结果偏高。

Fe^3＋能氧化I^-，对测定有干扰，但可加入NH₄HF₂掩蔽。NH₄HF₂是一种很好的缓冲溶液，因HF的K_α＝6.6×10^-4，故能使溶液的pH值保持在3.0～4.0之间。

二、Na₂S₂O₃标准溶液的配制

由于Na₂S₂O₃不是基准物，因此不能直接配制标准溶液。配制好的Na₂S₂O₂溶液不稳定，容易分解，这是因为在水中的微生物、CO₂、空气中的O₂作用下，发生下列反应：

岩石矿物分析

岩石矿物分析

岩石矿物分析

此外，水中微量的Cu^2＋或Fe^3＋也能促进Na₂S₂O₃溶液的分解。

因此，配制Na₂S₂O₃溶液时，需要用新煮沸（为了除去CO₂和杀死细菌）并冷却了的蒸馏水，加入少量Na₂CO₃使溶液呈弱碱性，以抑制细菌的生长。这样配制的溶液也不易长期保存，使用一段时间后要重新标定。如果发现溶液变浑浊或析出硫，也应该过滤后再标定或者另配溶液。

三、干扰元素及其消除办法

（1）三价铁离子：Fe^3＋的存在有显着干扰，因为它能氧化I^-，析出碘，使结果偏高。为使碘量法测定铜在有铁存在下也能够进行，常把铁转变为不与碘化钾作用的配合物，一般是加入氟化钾（铵），此时，Fe^3＋结合成为不与碘化钾起反应的配离子

这是快速碘氟法的基础。

（2）亚砷酸、亚锑酸：在碘量法测定铜的条件下（pH＞3.5），

等离子能被析出的I₂氧化，使结果偏低，甚至不放出I₂，因而干扰测定。其反应如下：

岩石矿物分析

五价的砷、锑在pH＞3.5的条件下对测定无干扰。因此可在分解试样时将三价砷和锑氧化为高价以消除其干扰。As^（Ⅲ）和Sb加入溴水氧化。煮沸除去过量的溴。

（3）亚硝酸根有影响，可于溶液中加入尿素除去。

（4）碘化亚铜沉淀吸附碘，使测定结果偏低。加入硫氰酸铵和碘化亚铜作用，因硫氰化亚铜的溶解度比碘化亚铜的溶解度小，生成硫氰化亚铜，消除对碘的吸附。当铜含量很低时可不加硫氰酸铵。当铜的含量较高时，在滴定终点到达之前可加入适量的硫氰酸铵溶液，使碘化亚铜转变为硫氰化亚铜：

CuI＋SCN^-→CuSCN＋I^-

滴定时，体积不能太大，否则碘化亚铜又形成二价铜盐，使溶液变蓝，终点不明显。

实验指南与安全提示

/试样中碳含量较高时，需加2mL硫酸和2～5mL高氯酸，加热溶解至无黑色残渣，并蒸干。

试样中含硅、碳较高时，加0.5 g氟化氢铵和5～10mL高氯酸。

试样中含砷锑高时，需加入溴水，再加入硫酸冒烟处理。

碘化钾的用量：由于I^-与Cu^2＋的反应是一个可逆反应：

岩石矿物分析

故为使Cu^2＋与I^-定量地反应，I^-（通常以KI形式加入）过量是十分必要的。实际分析中，一般加入2g左右的KI即可使Cu^2＋与I^-定量地反应。另外，由于过量I^-的存在，反应生成的碘能形成I₃-，可减少因碘的易挥发性所带来的误差。

硫氰酸盐的作用：在测定铜的溶液中加入硫氰酸盐，使碘化亚铜变为溶解度更小的硫氰酸亚铜，反应如下：

CuI＋SCN^-→CuSCN＋I^-

①可克服碘化亚铜对碘的吸附（铜含量高时，这种吸附是相当显着的），使终点清晰；

②可使I^-与Cu^2＋的反应进行得更完全；

③并可增加碘离子浓度，减少碘化钾（价格昂贵）的加入量。

硫氰酸盐的加入时间：当铜的含量较高时，可以接近终点时加入适量的硫氰酸钾应溶液。过早加入会使结果偏低，因为铜可被CNS^-还原。反应如下：

岩石矿物分析

滴定时溶液的酸度：碘量法滴定铜可以在醋酸、硫酸或盐酸介质中进行，目前采用最多的还是在醋酸介质中进行，主要原因是在醋酸介质中比在硫酸或盐酸介质中较易控制测定所需的酸度。碘量法测定铜时，pH必须维持在3.5～4之间。

①在碱性溶液中

将发生下列反应：

5H₂O，而且I₂在碱性溶液中会发生歧化反应生成

也可能有水解副反应。

②在强酸性溶液中Na₂S₂O₃溶液会发生分解：

酸度太大，碘化物易被空氧化而析出碘：4I^-＋4H^＋＋O₂→2I₂＋2H₂O

③铜矿石中常含有Fe、As、Sb等金属，样品溶解后，溶液中的Fe^3＋、As^（Ⅴ）、Sb^（Ⅴ）等均能氧化I^-为I₂，干扰Cu^2＋的测定。As^（Ⅴ）、Sb^（Ⅴ）的氧化能力随酸度下降而下降，当pH＞3.5时，其不能氧化I^-。Fe^3＋的干扰可用F^-掩蔽。

滴定时溶液的体积：体积不能太大。化学反应的速度与反应物的浓度有关。增大溶液体积，就相当于降低Cu^2＋与I^-的浓度，使反应速度变慢，碘化亚铜又形成二价铜盐，出现终点返回的现象，终点不明显。

若亚硝酸根未除尽，可加少许尿素，煮沸数分钟。

空白溶液和铁含量很低的试样，为了便于调节pH，可加入数滴100g/L NH₄Fe（SO₄）₂溶液。

案例分析

1.鸿盛矿业公司化验室某员工在用碘量法测定一含铜矿石中的铜含量时，用盐酸、硝酸溶解样品后，加入NH₄F消除Fe^3＋的干扰，但其测定结果经过比较后发现偏高，请以你所学知识分析结果可能偏高的原因。

2.赣州钴钨公司购进了一批含铁铜矿石，对方出具的检验报告表明该批次铜含量为11.26%，实验室某员工在使用碘量法测定铜含量时，将样品溶解后，用NaAc溶液调节溶液的pH值3.5～5.0左右，加入KI还原Cu^2＋，滴定完毕，计算结果后发现结果比对方检验更高。技术主管在查找原因时发现该员工忘记加入NH₄F，请分析此次测定失败的原因。

阅读材料

铜精矿知识简介

1.概述

自然界中含铜矿物有200多种，其中具有经济价值的只有十几种，最常见的铜矿是硫化铜矿，例如：黄铜矿（CuFeS₂）、辉铜矿（Cu₂S）、铜蓝（CuS）等，目前世界上80% 的铜来自此类矿石。铜精矿是将矿石粉碎球磨后，用药剂浮选分离捕集含铜矿物，使品位大大提高，供冶炼铜用。少数铜矿中（如湖北大冶铜绿山矿），常常夹杂有孔雀石，这是一种含铜的碳酸盐矿物，色泽优美，经琢磨雕刻，可做成佩饰或项链等装饰品，属稀有宝石类，深受人们喜爱。

我国开采冶炼铜矿的历史悠久，可追溯到春秋时代，距今有2700多年。大冶有色金属公司铜绿山矿在生产过程中发现的古铜矿遗址，经考古发掘，已清理出从西周至西汉千余年间不同结构、不同支护方式的竖井、斜井、盲井数百座，平巷百余条，以及一批春秋早期的炼铜鼓风竖炉，随同出土还有大量的用于采矿、选矿和冶炼的生产工具，在遗址旁近2km²的地表堆积着约40 万吨以上的古代炼渣，渣样分析，其铜含量小于0.7%，它表明了我国古代采冶的规模和高超的技术水平。

我国现代化的大型炼铜采冶企业有：江西铜业有限公司、大冶有色金属公司（湖北）、铜陵有色金属公司（江苏）、白银有色金属公司（甘肃）、中条山有色金属公司（山西）以及云南冶炼厂、沈阳冶炼厂、葫芦岛锌厂等。由于自采铜矿的品位和数量有限，不能满足生产的需要，因而对进口铜精矿的需求日益增大，与我国有过贸易往来的铜精矿生产国有：巴布亚新几内亚、菲律宾、印尼、澳大利亚、蒙古、摩洛哥、莫桑比克、南非、波兰、秘鲁、智利、墨西哥、美国、加拿大等。

2.特性

进口硫化铜精矿一般为墨绿色到黄绿色，也有灰黑色，其中时有夹杂少许蓝色粉末。铜精矿是浮选产物，粒度较细，接近干燥的铜精矿在储运过程中易扬尘散失，也不适宜远洋运输，因此生产过程中常保持10% 左右的水分。气温高时，硫化铜精矿易氧化，特别是远洋运输时间长，或在夏季交接货物时，氧化现象更为严重。验收这种铜精矿时，往往铜品位降低，收货重量增加。正是由于这种原因，铜精矿在贸易的交接过程中，是以总金属量来衡量的。用于品质分析的样品，应密封于铝箔袋中存放。实验证明，封存于纸袋或聚乙烯袋中的样品，放置干燥器中保存一个月，铜的百分含量明显降低，随着保存时间的延长，铜品位还会继续下降，而封存在铝箔袋中的样品，即使存放半年，铜含量也无明显变化。

从冶炼的角度来说，铜精矿中硫和铁的含量高些好，一般要求铜/硫比为1∶1 左右，Fe＞20%，Si＜10%，这种矿在反射炉中造渣性能和流动性能都较好。对杂质元素Cr、Hg、Pb、Zn、Bi、As、F、Cl等含量要求愈低愈好，主要是为了满足冶炼的要求和对环境的保护。

3.用途

铜精矿供炼铜用。从矿石冶炼得到的“羊角铜”即粗铜，经电解可得到纯度很高的电解铜。在冶炼和电解过程中，还可以从阳极泥、电解液、烟道灰和尾气中分别回收金、银、钯、铂、镉、铅、锌、铋、硒、碲、硫等元素或化合物，余热可发电。综合利用不仅可减少废液、废渣、废气对环境和空气的污染，同时变废为宝，提高了铜精矿的利用价值。

4.化学成分

硫化铜精矿的主要成分是铜、铁、硫，主要的贵金属有金、银，其他成分有硅、钙、镁、铅、锌、铝、锰、铋、锑、氟、氯等，因原矿产地和选矿水平不同，品质差异较大。

5.进口规格

进口铜精矿以成交批中铜、金、银的纯金属量作为结算依据，一般铜含量为25%～45%，金含量为1～35g/t，银含量在30～350g/t范围内，当金含量小于1g/t，银含量小于30 g/t时，金、银二项不计价。经多年进口铜精矿实践，从价格和回收率来考虑，企业喜欢进口含铜量在30% 左右，金银含量在不计价范围之铜精矿。对冶炼和环境有害的元素F、Cl、Pb＋Zn、As、Sb、Hg要求在限量之下，超过限量则按规定罚款，超过最高限量时，该批货拒收。

6.检验标准

铜精矿的检验，一般按500 t作为一个副批，在衡重的同时扦取代表性样品，制备水分测定样品和品质分析样品，按规定进行分析测定，以全部副批检验结果的加权平均值作为最终结果。发货人和收货人品质检验结果在误差范围内，该批货可顺利交接，若双方结果超出0.3%，金的结果超出0.5g/t，银的结果超出10～15g/t，有可能需要仲裁。

我国铜精矿的技术条件标准和检验标准较为完整。YS/T318 -2007 是铜精矿技术条件标准，该标准将铜精矿原有的15个品级修订为五个品级；取制样方法和水分含量测定按GB/T14263-2010进行，根据工作实践，有的铜精矿中金银含量特别高，GB/T3884规定了Cu、Au、Ag、S、As、MgO、F、Pb、Zn、Cd的检验方法。

‘叁’ 原子吸收光谱法

用原子吸收光谱法测定铜，干扰少，方法灵敏、快速、简便，特别适用于低含量铜的测定。当试样中铜含量很低时，也可用APDC-MIBK、CHCl₃或乙酸乙酯萃取，将铜富集于有机相中，直接在有机相中进行铜的测定。本法适用于0.001%～5%铜的测定，采用萃取有机相可测定0.1×10^-6铜。

方法提要

试样经盐酸、硝酸分解，在(2+98)～(5+95)盐酸中进行测定，盐酸、硝酸不干扰测定，大于4%硫酸(或SO^2-₄)使铜吸收降低。本法适用于铜矿石及多金属矿石中0.00x%～x%铜的测定。

仪器

原子吸收光谱仪。

试剂

盐酸。

硝酸。

铜标准储备溶液ρ(Cu)=1.00mg/mL配制方法同本章40.3.1碘量法。

铜标准溶液ρ(Cu)=100.0μg/mL由铜标准储备溶液稀释配制，介质φ(HNO₃)=4%。

校准曲线

分别吸取0.00mL、0.50mL、1.00mL、2.00mL、4.00mL、6.00mL、8.00mL铜标准溶液(100.0μg/mL)，分别置于100mL容量瓶中，加入4mL(1+1)HCl，用水稀释至刻度，摇匀。在原子吸收光谱仪上，于324.8nm波长处，测量吸光度，绘制校准曲线。

分析步骤

称取0.1～0.5g(精确至0.0001g，称样量视铜含量而定)试样，置于100mL烧杯中，用少许水润湿，徐徐加入15mLHCl，加盖表面皿，摇动，置于电热板上加热溶解数分钟。待硫化氢气体逸出完后，加5mLHNO₃，继续加热使试样分解完全(如有黑色残渣，可加入少量氟化铵助溶)，加热蒸发至湿盐状，取下，冷却，加入4mLHCl，用水冲洗表面皿及杯壁，加热使可溶性盐类溶解。冷却后移入100mL容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。分取5.0～10.0mL溶液于100mL容量瓶中，加入4mL(1+1)HCl，用水稀释至刻度，摇匀。澄清后按校准曲线分析步骤操作，测得铜量。

铜含量的计算公式同式(40.2)。

注意事项

1)对于含硫较高的试样，必须在600～650℃灼烧1h，否则容易使铜的结果偏低。

2)用原子吸收光谱法测定铜时，干扰元素较少，金、钒、铟、铊、钾、镉、钼、钨、铅、铁、锌、铂、钯、钠、锰、锶、铝、铬、钴、锆、镁、镍、钙、钡、银，以及(1+9)(体积比)以下的盐酸或王水均不影响测定。硫酸或磷酸由于黏度大，当浓度分别在(4+96)以上和(1+99)以上时，对铜测定有影响，使吸收降低，铜的测定一般采用盐酸或硝酸介质。当选用324.8nm为吸收线时，铕对测定有干扰，此时可用化学方法分离或选用其他吸收线进行测定。

‘肆’ 任务铜矿石中铜的测定

——原子吸收光谱法

任务描述

随着原子吸收光谱仪的普及，火焰原子吸收光谱法已普遍应用于低含量铜的测定，并被列为国家标准方法（GB/T14353.1 -2010 ）。原子吸收光度法测定的灵敏度与准确度在很大程度上取决于所用的仪器及其工作条件。本任务旨在通过实际操作训练，熟练控制和选择仪器的工作条件进行铜矿石中铜含量的测定。进一步规范、熟练使用原子吸收光谱仪，正确记录测定数据，绘制工作曲线，并根据工作曲线对铜矿石中的铜含量进行计算，熟练掌握原子吸收光谱法标准溶液的配制。

任务实施

一、仪器和试剂准备

（1）盐酸（ρ＝1.19g/mL）。

（2）硝酸（ρ＝1.42g/mL）。

（3）盐酸（5＋95）。

（4）铜标准溶液A：称取1.0000g金属铜（99.99%）于250mL烧杯中，加20mL硝酸（1＋1），加热溶解后，冷却后加水溶解铜盐，用水洗去表面皿，移入1L容量瓶中，以水定容，此溶液含铜1.000mg/mL。铜标准储备溶液B：准确吸取25.00mL铜标准溶液A于250mL容量瓶中，以盐酸（5＋95）定容。此溶液含铜100.0μg/mL。铜标准溶液C：准确吸取50.00mL铜标准溶液B于250mL容量瓶中，以盐酸（5 ＋95 ）定容。此溶液含铜20.00μg/mL。

（5）原子吸收分光光度计、铜元素空心阴极灯等。

二、分析步骤

1.试样分解

按试料中含铜量范围酌情准确称取0.1000～0.5000 g试样于100mL烧杯中，加入适量水润湿，加入浓盐酸15mL，盖上表面皿，置电热板上加热15～20min，以除去大部分硫化氢，加入浓硝酸5mL，继续加热至试料分解完全（如有黑色残渣应加入数滴氢氟酸或少量氟化铵助溶），用少量水洗去表面皿，蒸发至干。趁热加入5mL盐酸（1＋1）溶解残渣，用水冲洗杯壁，继续加热至溶液清澈，冷却，移入50mL 容量瓶中，用水稀释至刻度，摇匀。按试料中含铜量，从中准确分取溶液5～10mL，置入50mL容量瓶中，用盐酸（5＋95）稀释至刻度，摇匀。

同时做空白试验。

2.校准溶液系列配制

分取0.00mL、1.00mL、2.00mL、3.00mL、4.00mL、5.00mL、6.00mL铜标准溶液B或0.00mL、1.00mL、2.00mL、3.00mL、4.00mL、5.00mL铜标准溶液C（视试样中含铜量而定），分别置于一组50mL 容量瓶中，加入5mL 盐酸（1 ＋1），用水稀释至刻度，摇匀。

3.测定

按仪器工作条件测定溶液中铜的吸光度。以铜量为横坐标，吸光度为纵坐标，绘制工作曲线。与此同时测定试样溶液的吸光度。

4.仪器工作条件

仪器工作条件如表5-1（仅供参考）。

表5-1 仪器工作条件

三、结果计算

铜量以质量分数计，按下式计算：

岩石矿物分析

式中：w（Cu）为铜的质量分数，%；V为试样溶液的总体积，mL；V₁为分取试样溶液的体积，mL；m为从工作曲线中查得试液的铜量，μg；m₀为从工作曲线中查得空白的铜量，μg；m为称取的试样质量，g。

四、质量表格填写

任务完成后，填写附录一质量表格3、4、7。

任务分析

一、原子吸收分光光度法测定铜的原理

试样经酸分解后，在盐酸（5%）介质中，使用空气-乙炔火焰，于原子吸收分光光度计上、波长324.7 nm处，测量铜的吸光度。

二、原子吸收光谱分析中标准溶液配制

标准溶液是原子吸收光谱法测定样品中待测元素含量时必不可少的，一般有以下几种配制方法。

（1）自行配制标准溶液（母液）。必须采用基准物质，通常用各元素合适的盐类来配制标准溶液，当没有合适的盐类可供使用时，可用相应的高纯金属丝、棒、屑。通常不使用海绵状金属或金属粉末，因为这两种状态的金属易引入污染物或容易氧化，纯度达不到要求。金属在使用前，一定要注意用酸清洗或者用砂纸打光，除去表面的污染物和氧化层。

【举例】 锌标准溶液的配制方法：

1 ）称取1.0000 g金属锌（除去表面氧化膜）于300mL烧杯中，加入30～40mL盐酸（1＋1），使其完全溶解后，加热煮沸几分钟，冷却后移入1000mL容量瓶中，以水稀释至刻度，摇匀。此溶液1mL含有1.000mg锌。

2 ）称取1.2447 g氧化锌（预先在900℃灼烧至恒重），于300mL烧杯中，加入20mL硫酸（0.05mol/L），使其完全溶解后移入1000mL容量瓶中，以水稀释至刻度，摇匀。此溶液1mL含有1.000mg锌。

（2）采用国家认可单位（如国家标准物质中心等）生产的商品1000μg/mL或500μg/mL的有证标准溶液。

分取逐步稀释（一般稀释至1/10～1/20，否则误差比较大）。购买成品，比较方便，可以直接使用，有证书，质量可以保证。

（3）标准贮备溶液、标准工作系列溶液必须用超纯水或蒸馏水配置。标准工作系列保存不要超过一周（给一定的酸度，保存时间可以长一些），浓度很低的标准溶液（1μg/mL以下）使用时间最好不要超过2 d；母液的保存时间视不同元素稳定性而定，通常为6个月至1年。标准溶液浓度的变化速度与标准溶液本身元素的性质、浓度、介质、容器、保存条件均有关系。（经常使用某一标液，如果实验没有特殊要求，建议给较大酸度，可以长期使用，使用时间的长短，可以观察使用过程中标液吸光度的变化，确定是否失效）

（4）保存标准溶液的容器材质要根据不同元素及介质而定。无机贮备溶液置于聚四氟乙烯容器中，保持必要酸度（10% 左右），保存在清洁、低温、阴暗的地方。容器必须洗净，对于不同容器采取的洗涤方法不同，通常将容器浸泡在5% 的硝酸或盐酸溶液中。标准溶液要有专人保管，不允许随便乱拿乱放。

（5）标准溶液（贮备溶液、标准工作系列）要标明溶液编号、名称、浓度、介质、配置日期、配置人。

实验指南与安全提示

仪器开、关机时必须严格遵守操作规程。空心阴极灯预热30min，为了输送给放大系统足够的能量，必须在灯电流、狭缝、光电倍增管负高压三者之间进行合理的调试，以得到最佳选择，一般的灯电流的最佳值，要比理论值大一点。

调节燃气和助燃气压力时，要注意静止状态和气流状态是不同的。一定在燃烧器点火的工作条件下调节，并且在测量过程中，经常检查设定值是否已经改变。如有变化，应随时校正，以保持在测量过程中条件的一致性。

毛细管的长度增加会使吸喷试液的阻力增大，使试液提升量下降；试液放置高度相差5cm，可导致吸喷试液量10% 的变化，这对于精确的测量有明显的影响。因此测量时，每个试样放置的位置高度要保持一致。

温度升高，试液的黏度下降，其吸喷试液的提升量增加，同时使雾化效率增大。加热试样，可提高测量的灵敏度。为获得准确一致的测量，应保持试液的温度相同。一般是使试液在室温下放置一定时间，使其于室温达到平衡。

当燃烧器缝口积有盐类或尘土时，可使火焰变化不规则，呈锯齿状。应卸下燃烧头，用刀片刮去积淀的盐块，最好依次用稀盐酸和蒸馏水彻底清洗。

乙炔钢瓶应与仪器分室放置，开启钢瓶时，阀门旋开不超过1.5转，出口压力不低于0.05MPa，防止丙酮溢出。

空压机出气口水分离器要注意排水，防止设备锈蚀或将水压入仪器内。

单色器、检测器中的光学元件、光电倍增管严禁擅自调节。

分析溶液应保持一定的酸度，以免形成Cu（OH）₂沉淀。在空气-乙炔火焰中未见干扰。Cu化合物易解离实现原子化，宜用贫然火焰测定，有很高灵敏度。一般不受其他元素干扰，可用较宽光谱带宽。

拓展提高

原子吸收光谱仪检定和验收

仪器出厂前需经质检部门按专业标准或企业标准检定。实验室中的仪器也需经计量部门按检定规程定期检定后方可使用，了解和掌握仪器的检定验收技术尤为重要。这里介绍有关仪器主要技术指标的测试和检定方法。

一、波长示值误差与重复性

谱线的理论波长与仪器波长机构读数的差值称为波长示值误差。商品仪器经过长途运输的振动，波长示值可能超差。按波长顺序如果始终是正误差或负误差，但差值不等，可以通过调整正弦机构来校正；若差值大致相等，则可调节波长鼓轮或数码轮来校正；若差值随波长变化而正负波动，则需重新调节光学系统。

专业标准和检定规程要求，波长示值误差应不大于 0.5nm，波长重复性应优于0.3 nm。

以汞空心阴极灯作光源，光谱通带为0.2nm，选取五条谱线，逐一做三次单向（短波向长波）测量，以给出最大能量时的波长示值为测量值，然后按下式计算波长示值误差（Δλ）和重复性（δλ）：

岩石矿物分析

δλ ＝ λ_max-λ_min

式中：λ_r为汞（氖）谱线的波长理论值；λ_i为汞（氖）谱线的波长测量值；λ_max为某谱线三次测量值中的最大值；λ_min为某谱线三次测量值中的最小值。

检定规程推荐使用汞：253.7 nm、365.0 nm、435.8 nm、546.1 nm、640.2 nm（氖）、724.5nm（氖）和811.6nm，从中选取3～5条谱线加以测试。

如果没有汞灯，可用砷灯（193.7 nm ）、锌灯（213.9 nm ）、镁灯（285.2 nm ）、铜灯（324.8nm）、钙灯（422.7nm）、钾灯（766.5nm）和铯灯（852.1nm）来校验波长示值误差和重复性。

二、分辨率

仪器的分辨率，是鉴别仪器对共振吸收线与邻近的其他谱线分辨能力大小的一项重要技术指标。

能够清晰分辨开镍231.0 nm、231.6 nm、232.0 nm三条相邻的谱线，则该仪器的实际分辨率为0.4 nm；能够清晰分辨开汞265.2 nm、265.4 nm、265.5 nm三条谱线，该仪器的实际分辨率为0.1 nm；能清晰分辨开锰297.5 nm、297.8 nm两条谱线，该仪器的实际分辨率为0.3 nm。

专业标准规定使用镍的三条谱线来测试分辨率。定量分辨率的标准，是以232.0 nm的透射比作为100%，231.6 nm和232.0 nm两峰之间的波谷的透射比T_λ1应不大于25%，232.0 nm谱线的长波处T_λ2透射比不应大于10%。

用镍灯作光源，光谱通带为0.2nm，调出232.0nm谱线峰值波长位置，调节负高压，使透射比为100%，然后缓慢调节波长选择鼓轮使波长逐渐变短，观测波谷（λ₁）波长处的透射比是否符合要求，然后再将波长示值逐渐向增大方向变化，超过232.0 nm波峰后，透射比将明显下降，观测长波处（λ₂）的透射比是否符合要求。必须注意的是，使用镍灯的231.6 nm离子线强度必须小于232.0 nm谱线的强度，否则测试结果受灯的质量影响太大。

检定规程规定用锰灯的279.5 nm和279.8 nm谱线来测试分辨率。点锰灯，光谱通带为0.2nm，调节光电倍增管负高压，使279.5nm谱线的强度为100；然后扫描测量锰双线，此时应能明显分辨出279.5 nm和279.8 nm两条谱线，且谱线间波谷的透射比不超过40%。

三、基线稳定性

基线稳定性仪器的重要技术指标，它反映整机稳定性状况。基线稳定性分静态和动态两种。

（1）静态基线稳定性的测试。点亮合格的铜灯，光谱通带为0.2mm，量程扩展10倍，待仪器和铜灯预热30min后，在原子化器未工作的状况下，测定324.8 nm谱线的稳定性，30min内吸光度最大漂移量不应大于0.005；最大瞬时噪声不应超过0.005，检定规程中对使用中的仪器有所放宽，这两项指标不应超过0.0060。

(2)动态基线稳定性的测试。检定规程中规定，必须测试动态基线稳定性既点火基线稳定性。按测铜的最佳条件，点燃空气-乙炔火焰，吸喷去离子水，10min后在吸喷去离子水的状况下，按上述方法测量30min内吸光度最大漂移量和瞬时噪声均不应超过0.006，而使用中的仪器不应超过0.0080。

四、灵敏度

灵敏度为吸光度随浓度的变化率dA/dC，亦即校准曲线的斜率。原子吸收分析的灵敏度用特征浓度来表示，其定义为能产生1% 吸收（吸光度0.0044 ）时所对应的元素浓度，由于灵敏度为校准曲线的斜率，故特征浓度可用下式计算：

岩石矿物分析

式中：C为测试溶液的浓度，μg/mL；A为测试溶液的吸光度。

专业标准规定，Zn（213.9nm）、Mg（285.2nm）和K（766.5nm）的特征浓度应分别不大于0.01μg/mL，0.004μg/mL，0.02μg/mL。测试特征浓度所用的溶液浓度分别为0.2μg/mL，0.1μg/mL，0.5μg/mL。

五、精密度

精密度反映测量结果的重现性。根据误差理论，标准偏差能较好地反映测量过程的精密度。因此，原子吸收分析的精密度是用相对标准偏差S_r来度量的。

专业标准规定，吸喷锌标准溶液（1μg/mL）、镁标准溶液（0.5μg/mL）和钾标准溶液（2g/mL），分别平行测定11次，按下式计算相对标准偏差S_r：

岩石矿物分析

式中：σ为标准偏差；A为吸光度平均值。

专业标准规定，测定这3种元素的精密度均不应大1%。

六、检出限

检出限是原子吸收分光光度计最重要的技术指标。它反映了在测量中的总噪声电平大小，是灵敏度和稳定性的综合性指标。

检出限意味着仪器所能检出元素的最低（极限）浓度。按IUPAC（1975 年）规定，元素的检出限定义为吸收信号相当于3 倍噪声电平所对应的元素浓度，计算公式为：

岩石矿物分析

式中：C为试液浓度；A试液平均吸收值；σ为噪声电平。

噪声电平是用空白溶液进行不少于10次的吸收值测定，计算标准偏差的公式为：

岩石矿物分析

通常n＝11就可以了，较精确计算可取n＝20；A为空白吸收值n次平均值；A_i为空白溶液吸收值。

对检出限的测试，应注意以下几个问题：

（1）试验溶液应为空白溶液或其浓度接近空白，通常取检出限值的2～10倍。

（2）测量顺序应是空白和试液交替进行。

（3）仪器的标尺护展通常开到适当大的程度。只有当信号的增加优先于噪声电平增大时，标尺扩展才是有效的。一般扩展5～10倍为宜。

（4）应在相同标尺扩展倍数下测试空白溶液和试验溶液。计算时，峰高的单位应取得一致。

专业标准采用Zn（0.01μg/mL）、Mg（0.005μg/mL）和K（0.01μg/mL）标准溶液来测试检出限，平行测定11次，计算标准偏差。专业标准规定Zn、Mg和K的检出限分别为0.002μg/mL、0.0008μg/mL、0.002μg/mL。

（本文摘自：分析测试网络网http：//www.antpedia.com）