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Mar. 12,
2007 Vol.9 No.3 P.14 Copyright |
Study on determination of gold
with solid phase extraction and flame atomic absorption spectrometry
Hu Qiufen 1,2, Zhu Liya 2, Guo Hong 2, Huang Qilin
2, Yang Guangyu 2
( 1Faculty of Materitals and Metallurgical Engineering, Kunming University of
Science and Technology, Kunming 650031; 2Department of Chemistry, Yuxi
Teacher's College, Yuxi, 653100, China)
Abstract A solid phase extraction and flame atomic absorption spectrometry
method for the determination of gold was studied. The samples were digested by microwave
digestion. The gold in samples was enriched by solid phase extraction with MCI-GEL resin
which loaded with tributyl phosphate (TBP), and determined by flame atomic absorption
spectrometry. Beer's law is obeyed in the range of 0-3.5 mg/mL. This method was applied
to the determination of gold in ore and water samples. The relative standard deviations
are 2.4 - 2.8%, and the recoveries are 88 - 104％. Results are satisfactory.
Keywords flame atomic absorption spectrometry; gold; solid phase extraction;
MCI-GEL resin
胡秋芬1,2，朱利亚1，郭 红2，黄齐林 2，杨光宇2
( 1昆明理工大学材冶学院，云南昆明650031； 2玉溪师范学院化学系，云南玉溪 653100)
2007年2月1日收稿;国家自然科学基金
(20471051)、云南省自然科学基金 (05E024M) 和云南省中青年学术带头人培养基金(2004PY01-32)助项目摘要 研究了用MCI-GEL 反相树脂固相萃取富集，火焰原子吸收分光光度法测定金的方法，含金样品用微波消化，消化后样品溶液中的金用载有TBP(膦酸三丁脂)的MCI-GEL反相树脂固相萃取富集，用亚硫酸钠溶液反方向洗脱小柱上富集的金，然后再用原子吸收测定，金含量在0- 3.5
mg/mL范围内符合比耳定律，方法相对标准偏差在2.4 -2.8%之间，标准回收率在88-104％之间，方法用于矿石和环境水样中金的测定，结果令人满意。关键词 火焰原子吸收分光光度法；金；固相萃取；MCI-GEL反相树脂
1 前言
关于金的测定方法文献报道已是很多，但金在矿石和环境样品中的含量较低，直接测定有困难．所以首先要解决金的预富集问题。在这方面，溶剂萃取法，活性炭吸附法，离子交换富集和泡沫塑料吸附法是最常用的方法，但是这些方法分析步骤较长且金的富集倍数也不太高
[1-3]。由于固相萃取具有富集倍数高，环境污染小，不易乳化，节省时间等优点，近几年来在分析化学中得到了广泛应用
[4-6]；MCI GEL反相精细分离填料是在三菱化学Diaion和Sepabeads大孔吸附树脂基础上设计的色谱分离材料，该材料和反相键合硅胶具有相似的保留行为，但可在酸性和碱性介质中均可使用；目前该材料已广泛地用于天然产物和发酵产物的分离，但用于无机元素的分离和富集还从未报道过
[7-9]。我们研究了用载有TBP(膦酸三丁脂)的MCI-GEL
反相树脂固相萃取富集和分离金，然后用火焰原子吸收法测定，建立了一种测定矿石样品和环境水样中金含量的新方法，取得满意结果。
2 实验部分
2.1主要仪器和试剂
美国Varian Stectr AA 200 型原子吸收分光光计，KY-2型金空心阴极灯；Waters
SPE 真空提取装置，每次可同时处理20个样品。
载有TBP(膦酸三丁脂)的MCI-GEL
反相树脂的制备：准确称取3.0 g 的MCI-GEL 反相树脂(粒度为30 m m) 于50
mL干燥的烧杯中，在不断的搅拌下加入3.0 mL TBP-乙醚溶液(4+6)，水浴蒸干，如此反复进行3次，得到载有TBP的MCI-GEL
反相树脂。固相萃取柱(8×15 mm) 见图-1。在装填管的一端装上筛板，装入载有TBP的MCI-GEL
反相树脂并压实，然后在另一端装上筛板，拧紧柱冒就装好；萃取柱用10
mL 4 mol/L的盐酸洗涤后即可用于金的富集。
金标准储备液：1.0 mg/mL，购于国家标准物质研制中心，使用时逐级稀释成
0.2 m g/mL标准工作液。
图1 石墨化碳球固相萃取柱
Fig.1 PestiCarb cartridge
(1)聚四氟乙烯装填管(带螺纹)
(Tube for fill in MCI GEL)，(2)聚四氟乙烯柱冒(带螺纹) (Screw cap for sealing the tube)，(3)
筛板 (Sieveplate)，（4）TBP萃淋树脂 (TBP resin)
2.2 实验方法
取适量标样或样品溶液（总含金<7.0 mg），以10 mL/min的流速通过MCI-GEL
反相树脂固相萃取富集，然后用1 mol/L的氯化钠溶液洗涤小柱到近中性，再用略少于2.0
mL的0.06 mol/L的亚硫酸钠溶液反方向洗脱小柱上富集的金，洗脱液收集于2
mL的刻度管中并准确调节体积为2.0 mL，供原子吸收分析用。
2.3原子吸收测定条件
分析线波长为242.8 nm。空心阴极灯电流为4.0 mA。空气流量为6.0
L/min，乙炔流量为1.8 L/min。光谱带宽为0.5 nm。燃烧器高度为12.5 mm。测量模式：积分。测量时间10
s。
3 结果与讨论
3.1过柱介质的选择
用TBP富集金时样品常以盐酸介质过柱 [10]，试验了盐酸浓度对金回收率的影响，配制金浓度为1.0
图2 HCl浓度对金萃取率的影响Fig.2 The effect of HCl concentration on Au(III) extraction ratio
图3 Na2SO3浓度对金回收率的影响
Fig.3 The effect of Na2SO3 concentration on Au(III) recovery
3.2 萃取容量的测定
为了测定小柱的萃取容量，配制金浓度为10 mg/mL (4 mol/L 的盐酸介质)的溶液过柱，结果表明当过柱体积超过800
mL时金开始穿漏，说明萃取率小柱对金的最大富集量为8.0 mg，在本实验条件下，样品中的金含量只在微克级，不会超过小柱的萃取容量。
3.3洗脱液选择和用量
样品富集完后即可用洗脱剂洗脱，TBP上富集的金一般用亚硫酸钠溶液为洗脱剂
[10]，试验了不同浓度的亚硫酸钠溶液对金的洗脱效果，结果见图3，实验表明，当金的富集量为
50 m g时，亚硫酸钠溶液的浓度在0.02～0.1 mol/L内均有较好的洗脱效果，因此实验选用0.06
mol/L的亚硫酸钠为洗脱剂。
本实验中萃取率小柱对金的最大富集量为8.0 mg，但是实际样品中金的含量只在
m g级，金先在萃取柱的顶端富集，顶端的树脂逐步饱和后才逐步向下移动，因此富集完后反方向洗脱可大大缩短洗脱距离，提高富集倍数(见图4)。实验表明小柱的洗脱与小柱上富集的金量有关，还和洗脱方向有关，富集金的量越大，所需洗脱液的体积也越大；当小柱上富集的金约为50
m g时，正方向洗脱需8.0 mL以上的洗脱剂才能把金完全洗下，如果富集完后颠倒小柱反方向洗脱，用1.5
mL以上的洗脱剂就可把富集在柱上的金完全洗下(图5)；在本实验中，金的最大测定量仅为7.0mg，用略少于2.0 mL
的洗脱剂反方向洗脱可保证富集的金完全洗下。
图4 正、反方向富集和洗脱的比较
Fig.4 The comparation of elution in
forward direction and revise direction
图5
洗脱液用量对金回收率的影响
Fig.5 The effect of eluant
volume on Au(III) recovery
3.2 工作曲线
在选定实验条件下，Au(III)含量在0-3.5 mg/mL范围内符合比耳定律，线性回归为A
= 0.174 C (m g/mL) + 0.0146, r=0.9992。
3.3共存离子的影响
对于2.0 m g Au(III)，相对误差为±5％，下列量离子不干扰（mg）：NH4+，Na+，Cl-，PO43-，SO42-
(100)；Ca2+，Mg2+，Al3+ (50)；Cr3+，Mo(Ⅵ)，W(VI)，Ti(IV)，Pd2+，Sb(III)
(20)；Pb2+，Cd2+，Mn2+，Ag+，Sn(IV) (10)；Ni2+,
Hg2+，Pt(IV)，Cu2+ (5)；Pd2+，Rh(III)，Ru(III)，Ir(IV)，Co2+，Fe3+，Zn2+(2)；常见元素均不干扰金的测定，体系选择性好。
矿石样品依金含量高低，酌情取样1-10 g于磁皿中，在600-
700℃焙烧2-4 h，冷却后转入400 mL烧杯中，用水浸润，加入50 mL的浓盐酸分解试样20
min，然后在加入20 mL的浓硝酸分解，在电热板上加热蒸发到近干，趁热加热10
mL1%的动物胶溶液，剧烈搅拌，再加入100 mL 4 mol/L的盐酸，搅拌、澄清、过滤。滤液以10
mL/min的流速通过载有TBP的MCI-GEL 反相树脂萃取柱富集，然后用1 mol/L的氯化钠溶液洗涤小柱到近中性，再用0.06
mol/L的亚硫酸钠洗脱小柱上富集的金，按实验方法测定，并以相应试剂空白为参比，结果见表1。
水样分析时电镀废水取100 mL，冶炼厂废水取500 mL，取样后用盐酸酸化(用浓盐酸调节盐酸浓度为
4 mol/L左右)，过滤除去悬浮物及残渣；然后以10 mL/min的流速通过载有TBP的MCI-GEL
反相树脂萃取柱富集。过完柱后用1 mol/L的氯化钠溶液洗涤小柱到近中性，再用0.06
mol/L的亚硫酸钠洗脱小柱上富集的金，按实验方法测定，并以相应试剂空白为参比，结果见表1。
3.4 样品分析及结果
表1 样品分析及结果
Table 1 Determination results of Sample
试 样(Samples) |
测定值(Found)
|
标准质
|
RSD% (n=5) |
标准回收率
|
GBW(E)070012 |
0.308 |
0.3± 0.02 |
2.5 |
88 |
GBW(E)070014 |
3.04 |
3.14± 0.06 |
2.4 |
94 |
GBW(E)070015 |
10.08 |
10.0± 0.2 |
2.5 |
104 |
电镀废水 |
10.8 (m g/L) |
10.2 (m g/L)* |
2.8 |
96 |
冶炼厂废水 |
1.87 (m g/L) |
1.82(m g/L)* |
2.6 |
93 |
REFERENCES
[1] 陈佩锋，徐文胜，魏连喜. 甲基异丁基酮负载泡塑富集椩游辗ú舛ń?/FONT>. 矿产与地质. 2004，18(3)：291-293
[2] 朱丽琴，李幼民. 醋酸丁酯富集碘量法快速测定金. 中南工业大学学报.
2003，34(2)：156-157
[3] 陈东志，李进军. 泡沫塑料富集原子吸收法测定金的若干技术问题. 黄金科学技术. 2005，13(1)：88-90
[4] 张海霞. 固相萃取. 分析化学. 2001，28 (9): 1172~ 1180
[5] 董学畅，张莉，普继兰. 固相萃取技术及其应用新进展. 云南化工. 2004，31(6)：26-30
[6] Yang G.Y, Dong X.C, Hu Q.F, Yin J.Y. Solid Phase Extraction and Spectrophotometric
Determination of Cobalt with 2-(2-Quinolinylazo)-5-Dimethylaminobenzoic Acid as
Chromogenic Reagent. Anal.Lett. 2002, 35(10): 1735-1745
[7] Amarowicz. R., Shahidi. F. Partial characterization of natural antioxidants in canola
meal. Food Research International. 1996, 29(1): 71-76.
[8] Froytlog. C, Slimestad. R., Andersen. M. Identification by high-performance liquid
chromatography-diode array detection-mass spectrometry and quantification by
high-performance liquid chromatography-UV absorbance detection of active constituents of
Hypericum perforatum. Journal of Chromatography A, 1998, 825(1): 89-95.
[9] 吕洁丽，杨中汉，袁 珂. 新型凝胶树脂及大孔吸附树脂在中草药成分分离纯化中的应用. 中药材.
2005，28(3)：239-242
[10]《有色金属工业分析丛书》编委会编，地质和和地球化学物料分析(第一版)，北京：冶金金工业出版社，1993，70-71