原子光谱法测定铟和镉的离子交换纤维柱分离应用研究

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综述了国内外分离分析In和Cd的现状及进展。结合电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES)和石墨炉原子吸收光谱法(GFAAS),分别对强酸阳离子交换纤维(SAIEF)和强碱阴离子交换纤维(SBIEF)在分离分析湿法炼锌废液等样品中痕量In和Cd、金属In及铟盐中痕量Cd以及金属镉中In的应用进行了研究。   分别考察了溶液酸度对强酸阳离子交换纤维吸附In(Ⅲ)、Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)、Fe(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)和AI(Ⅲ)等的影响,以及氯离子和溴离子浓度对强碱阴离子交换纤维吸附In(Ⅲ)、Cd(Ⅱ)等金属离子的影响。pH1.0时,In(Ⅲ)在强酸阳离子交换纤维上的吸附行为与同样条件下的Cu(Ⅱ)、Fe(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)和Al(Ⅲ)等金属离子的吸附行为区别最大。当CCl>1.5mol·L-1时,强碱阴离子交换纤维可以稳定地吸附In和Cd;当CBr=1.0 molL·L-1时,强碱阴离子交换纤维选择吸附Cd(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)和In(Ⅲ),而不吸附Cu(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)、Fe(Ⅲ)、Fe(Ⅲ)和Al(Ⅲ)。将强酸和强碱阴离子交换纤维与相应的树脂作了比较,试验表明,强酸阳离子交换纤维与强酸阳离子交换树脂相比,交换速率快6~36倍,金属离子的饱和吸附容量大0.3mmol·g-1;强碱阴离子交换纤维与强碱阴离子交换树脂相比,交换速率快9-17倍,吸附容量大0.03~0.05mmolg·1。离子交换纤维的再生过程比离子交换树脂更快捷。   结合电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES),建立了强酸阳离子交换纤维柱分离分析湿法炼锌废液中In和Cd的方法。研究表明,当Fe,Zn、Cu、Mn、Al和Cd的共存量分别超过In量的30、50、10、15、40和7000倍时,对ICP-AES测定In有明显干扰;当Fe、Zn、Cu、Mn、A1和In的共存量分别超过Cd的40、700、1、300、70和1300倍时,对ICP-AES测定Cd有明显干扰,因此,在测定湿法炼锌废液中In和Cd之前,必须使In、Cd与基体的分离。本文在40℃时,首先用NH20HHC1将样品溶液中Fe(Ⅲ)还原为Fe(Ⅱ),控制试液流速为0.6mL·min-1上柱,并以同样流速的0.5mol·L-1HCl溶液淋洗纤维柱,In(Ⅲ)和Cd(Ⅱ)被同时洗脱,而Fe(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Mn(Ⅱ)和Al(Ⅲ)等共存离子仍然吸附在纤维柱上,从而消除了它们对ICP-AES测定In(Ⅲ)和Cd(Ⅱ)的干扰。In和Cd的回收率分别达到96.5-99.5%和96.4-98.7%,RSD(n=3)分别为2.4%和1.2%。该方法的检出限In0.0087mg·L-1,Cd0.00045mg·L-1。   结合石墨炉原子吸收光谱法(GFAAS),研究了强酸阳离子交换纤维柱在测定金属铟及铟盐中Cd的应用。试验发现,当In共存量是Cd的400倍时,GFAAS直接测定Cd的误差>+5%,因此,在测定金属铟及铟盐中的Cd之前,必须使Cd与铟基体分离。以强酸阳离子交换纤维柱为分离介质,控制试液流速为0.6mL·min-1进行交换,用相同流速的1.2mol·L-1HNOs淋洗纤维柱,Cd从纤维柱上首先被洗脱,使之与In达到分离,有效地消除了In对Cd的测定干扰。铟镉质量比(min:mcd)在100:1~1000000:1之间,经过强酸阳离子交换纤维柱分离,GFAAS测定Cd的检出限(3s)为1.5x10-5μg·mL-1,线性范围:5.0×10-5~1.0×10-2μg·mL-1;加标回收率为98%-102%,RSD(n=6)为0.8%-1.5%。测定金属铟和硫酸铟中Cd的含量分别为17.6μg·g-1和1.86μg·g-1,加标回收率分别为100%和99%,RSD(n=6)分别为2.0%和2.3%。   结合石墨炉原子吸收光谱法(GFAAS),研究了强碱阴离子交换纤维柱在测定锌精矿、湿法炼锌废液和氧化锌中In和Cd的应用。当Fe、Al、Zn,Cu、Mn和In的共存量分别是Cd的500、150、60、300、40和400倍时,GFAAS直接测量Cd的误差≥+5%;当Fe、Al、Zn、Cu,Mn和Cd的共存量分别是In的6、4、15、6、5和7倍时,GFAAS直接测量In的误差>+5%。因此,不经过基体分离,GFAAS不能准确测定锌精矿、湿法炼锌废液和氧化锌中的In和Cd。30℃时,将含2mol·L-1 Cl-的样品溶液以1.5mL·min-1的速率上柱,相同速率下先用1.0mol·L-1 HBr溶液洗脱Cu、Fe、Mn和Al,再改用1.0mol·L-1 HC1溶液继续淋洗纤维柱,便可仅将In洗脱,此后的纤维柱用PH1.5 HCl溶液淋洗,则Zn被洗脱;最后用0.5mol·L-1NH4N03(pH1.5)洗脱纤维柱上的Cd。该方法已成功应用于锌精矿、湿法炼锌废液和氧化锌中痕量In和Cd的测定,In的回收率分别为:95.5~98.5%、95.4~96.9%和95.9~98.2%,RSD(n=3)分别为2.7%、1.3%和1.2%,Cd的回收率分别为:97.4~98.6%、96.6~100%和97.0~99.2%,RSD(n-3)分别为0.5%、1.9%和1.1%。   结合石墨炉原子吸收光谱法(GFAAS),研究了强碱阴离子交换纤维柱在测定金属镉中In的应用。研究发现,当Cd共存量达到In的7倍时,GFAAS直接测定In的误差≥5%,因此,测定In之前,必须先将Cd除去。以强碱阴离子交换纤维柱为分离介质,控制试液流速为0.6mL·min-1上柱,相同流速下用0.1mol·L-1 HCl溶液淋洗纤维柱,镉铟质量比(mcd:mIn)为100:1~1000000:1之间,In和Cd能达到有效分离,从而消除Cd对In测定的干扰。经过柱分离后,GFAAS测定In的裣出限(3s)为2.4×10-3μg·mL-1,线性范围:7.9×10-3~1.8×10-1μg·mL-1;加标回收率为94.7%~104%,RSD(n=6)为0.8%~3.9%。测定金属镉中In的含量分别为0.55μg·g-1,加标回收率为95.7%,~102%,RSD(n=6)4.2%.
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