CN106018382A - 一种高纯金中杂质元素的快速测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及化学检测领域，尤其涉及一种高纯金中杂质元素的快速测试方法；本方法中所用的由硝酸、盐酸、水按一定比例组成的混合酸，基本上可以完全溶解大部分的金属合金样品。在获得最终测试溶液的过程中不需要反复加酸进行多次的溶解，也不需要采用特别的含酸溶剂进行多次萃取，将操作步骤化繁为简，既节约时间又提高了效率；而在采集标准谱线的数据时，稀释标准母液用的酸基体为含有大量金的稀盐酸溶液，这种大量基体金的带入，可相应消除样品中大量基体金对测试结果的干扰，使测量范围提高到999.9‰；相比于现今所用其他高纯金中杂质元素的测试方法，这是一种更加快速、简便、同时准确度又很高的方法。

Description

一种高纯金中杂质元素的快速测试方法

技术领域

本发明涉及化学检测领域，尤其涉及一种高纯金中杂质元素的快速测试方法。

背景技术

随着科技的发展，电子、通讯、半导体和宇航等行业对所使用黄金的纯度提出越来越高的要求，其特殊部件所使用的高纯金材料纯度更是要求大于99.99%。而黄金首饰产品中，对原料和成品的要求也在99.99%以上。因此纯金中的杂质元素的测试也变得至为关键。

目前，主要的测试方法为火试金法和溶剂萃取法和icp差减法。火试金法是测量范围最广（333‰～999.5‰）但同时也是耗时最长的，且测量结果容易受到不溶于硝酸的铂、铑等金属的影响。而其实际操作中灰吹和退火等步骤都是需要多次重复操作来控制的。火试金法的测试范围在99.9%以下，其杂质元素含量的要求稍低于纯金产品中99.99%的要求。

ICP差减法直接以王水溶解样品，经由ICP测试杂质元素溶液，通过差减法计算金含量，测试范围725‰～999‰。测试流程相对来说很快速，操作方便。但因受测试溶液中基体金对杂质元素的干扰和抑制作用，测量范围最高仅到999‰，检测范围稍低，不太能够满足高纯金产品中较高纯度金含量的检验测试要求。

溶剂萃取法是采用混合酸预先溶解金样后，经由萃取提出含杂质元素的溶液，由icp光谱仪直接测试杂质元素溶液。如果直接使用该法测试含主体金的溶液时，由于基体金的影响，会导致微量的杂质元素被掩盖导致测试不准确。经由萃取分离主体金后，可避免基体影响。萃取法一般包含三个步骤：首先是加酸溶解样品，一般使用的酸为王水或者含一定比例的盐酸、硝酸的混合酸溶液；第二步是萃取提取杂质元素的溶液，有乙酸乙酯、乙醚等多种萃取溶剂可选择。第三步是由通过建立好的杂质元素标准曲线，经由icp仪器测试后反算出样品杂质元素溶液中的杂质元素含量。

虽然使用溶剂萃取法可以精确测量出金中的杂质含量，但是溶剂萃取法的操作步骤繁琐，耗时过长。此外测试过程中溶剂萃取分离主体金是一个重复循环步骤，很容易造成测试溶液被污染，且会产生很高的空白值。

所以，需要一种新的方法，可以在精确测量纯金中杂质含量的同时节省时间，简化操作步骤，提高效益。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高纯金中杂质元素的快速测试方法，旨在解决现有的溶剂萃取-icp差减法耗时过长的问题。

本发明是这样实现的：高纯金中杂质元素的快速测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

A.配置溶解液，所述溶解液含有硝酸、盐酸和去离子水；

B.配置稀释液，所述稀释液含有盐酸和去离子水；

C.配置基体溶液，所述基体溶液系将纯金溶于所述溶解液后再经过所述稀释液定容获得；

D.配置杂质元素标准曲线溶液，所述杂质标准曲线溶液系将杂质元素的国家标准溶液经所述基体溶液稀释后获得，所述杂质标准曲线的浓度不大于1g/ml；

E.绘制标准曲线，所述标准曲线系两个以上不同浓度的所述杂质标准曲线溶液的icp光谱强度与质量浓度的连线；

F.配置样品溶液，所述样品溶液系将将精确称量过的样品溶于所述溶解液后再经过所述稀释液定容获得；

G.获得杂质含量，所述杂质含量通过以下公式求出

其中W i为样品中杂质元素i的质量分数；C i为所述样品溶液中杂质元素i的质量浓度，单位为ug / ml；V为所述样品溶液的最终定容体积，单位为ml；m为样品称取的质量，单位为mg。

本发明的进一步技术方案是：步骤D中所述杂质标准曲线的浓度不大于10 ug/ml。

本发明的进一步技术方案是：步骤E中使用的所述杂质标准曲线的浓度依次为0、5、10 ug/ml。

本发明的进一步技术方案是：所述溶解液中硝酸、盐酸、去离子水的比例为1：3：3。

本发明的进一步技术方案是：所述稀释液中盐酸与去离子水的比例为1:9.

本发明的进一步技术方案是：步骤F中所述的样品的质量为100-1000 mg。

本发明的进一步技术方案是：所述样品溶液的含金量为75-125 mg /L。

本发明的进一步技术方案是：所述样品溶液的体积为22-59 mL。

本发明的进一步技术方案是：所述基体溶液中金的浓度为75-125 mg/L。

本发明的有益效果是：本方法中所用的由硝酸、盐酸、水按一定比例组成的混合酸，基本上可以完全溶解大部分的金属合金样品。在获得最终测试溶液的过程中不需要反复加酸进行多次的溶解，也不需要采用特别的含酸溶剂进行多次萃取，将操作步骤化繁为简，既节约时间又提高了效率。而在采集标准谱线的数据时，稀释标准母液用的酸基体为含有大量金的稀盐酸溶液，这种大量基体金的带入，可相应消除样品中大量基体金对测试结果的干扰，使测量范围提高到999.9‰。相比于现今所用其他高纯金中杂质元素的测试方法，这是一种更加快速、简便、同时准确度又很高的方法。

附图说明

图1是本发明实施例提供的不同配比的溶解液溶解等量样品消耗的时间。

图2是本发明实施例提供的icp分析仪针对各个元素使用谱线的优选值。

图3是本发明实施例提供的杂质元素的标准曲线。

具体实施方式

实施例一如图1、2、3所示。

1、样品的获取及样品预处理；样品需粉碎为直径小于1mm长度小于5mm的片状或颗粒状物体。也可以用电锯、研磨机等破碎设备研磨粉碎成粒径不大于1mm的粉末样；体积较大者可先剪取部分，经由压片至厚度小于0.5mm后再进行剪碎。与其他材料结合或者焊接的部分，需先完全分离，选取不含其他材料的纯金部分作为样品测试部分。用感量天平称取经粉碎处理过的首饰样品200mg于50ml烧杯中，精确到±0.1mg，每个样品取平行样。

一般来说，称样量的多少会影响到样品的溶解程度、溶解时长、以及最终测试溶液的酸度等，并最终造成结果的差异。经实际试验发现，称样量在0.1～1g时，在足够量的混合酸中，其溶解时间和溶解程度基本无差异。而1g以内的样品取样量的差异对高纯金产品来说，其酸度基本无变化。其最终测试溶液的测量结果差异变化不是很大。考虑到样品测试成本、仪器检测限以及实际需要，本发明具体实施例称量质量为200mg±1mg，试验误差以测试平行样的方式来消除。

2、溶解液的制备

以简化操作提升效率的同时并最大限度提高测量结果准确性为目的，选择以下三个配方为主要测试研究对象：

配方1：混合酸A——以1体积的硝酸和3体积的盐酸混合，即俗称的王水；

配方2：混合酸B——以硝酸：盐酸：水=1：3：3的比例混合；

配方3：混合酸C——以硝酸：盐酸=1：1的体积比例混合。

图1是本发明实施例提供的不同配比的溶解液溶解等量样品消耗的时间。图中的时间为一组样品的平均时间，从图中可以看出上述三种混合酸对于高纯金的产品来说，溶解效果差异不大。这是因为高纯金产品中的杂质元素本身就很少，即使有微量的较难溶解的铂族元素，也可以由加热和延长反应时间来达到完全溶解，也可以考虑微波消解。但是上述三种配方对溶液的酸度以及pH值有很大的影响，综合考虑到仪器承受的最优酸度，以及仪器管道与杂质元素结合的附着性后，选择配方2中的混合酸B作为本方法使用的溶解液。

用优级纯的硝酸、盐酸、去离子水按1：3：3的比例进行混合。该混合酸需现配现用。

3、稀释液的制备。优级纯的盐酸与去离子水按1：9的比例混合。

4、基体溶液的制备。用溶解液10ml溶解100mg的金标样（金质量分数在99.995%以上）于烧杯中，用稀释液在1000ml容量瓶中定容。

5、配置杂质标准曲线溶液，杂质标准曲线溶液的母液为国家有色金属及电子材料分析测试中心购得的国家标准样品多元素标准溶液、银溶液、铅溶液等。杂质元素标准溶液包括Ag、As、Bi、Cu、Cr、Fe、Mn、Mg、Ni、Pb、Pd、Sb、Sn、Ti共14种元素。用基体溶液将上述杂质元素的母液进行稀释获得的杂质标准曲线溶液所含杂质元素浓度依次为0、5、10 ug/ml，也可以是范围内的其他浓度。

分析谱线既要避免元素间谱线干扰影响，同时又能建立很好的谱线强度与浓度含量的线性关系曲线。具体做法为以标准母液稀释到10 mg/L浓度后进行光谱扫描，然后再以含基体金的10mg/L杂质元素溶液进行扫描。两种图谱比较下，选择峰位置比较突出的谱线作为参考。一种杂质元素可能会有多种谱线，这时候，就要考虑杂质元素间的谱线分离。本具体实施例采用Thermo 6300型ICP分析仪，仪器本身已经给出几乎全部的常用元素的谱线选择，因此只需要对待测杂质元素，进行干扰区别的筛选即可。筛选以含金基体的1mg/L杂质元素作为谱线扫描试验。能识别出谱峰的谱线位置并且标准曲线的线性相关系数在0.999以上，均可作为本方法的标准谱线应用。图2是本发明实施例提供的icp分析仪针对各个元素使用谱线的优选值。

7、绘制标准曲线：通过icp光谱扫描上步获得的不同浓度的杂质标准曲线溶液，建立质量浓度与光谱强度的标准曲线关系。本具体实施例采用Thermo6300型ICP分析仪，其波长分辨率0.02nm，精密度1%，检测限优于0.02mg/L。图3是本发明实施例提供的杂质元素的标准曲线。

8、配置样品溶液。向已称取样品的烧杯中加入10ml溶解液，于加热板上加热到80℃左右至样品溶解，样品溶解完全后，慢慢冷却，至氮氧化物完全扩散后，冷却，用稀释液在50ml容量瓶定容。

测试溶液的好坏关系到整个方法的结果准确性。首先必须确保样品完全溶解，对于含难溶杂质的、不易溶解的可采用高温微波消解仪进行消解。最终样品溶液的体积为50ml。

9、获得杂质元素含量。杂质元素经由光谱扫描强度后，由标准曲线图得出样品溶液杂质元素质量浓度Ci，如果有任一种杂质元素含量超出范围，需稀释后再测。所述杂质元素含量通过以下公式求出

其中W i为样品中杂质元素i的质量分数；C i为所述样品溶液中杂质元素i的质量浓度，单位为ug/ml；V为所述样品溶液的最终定容体积，单位为ml；m为样品称取的质量，单位为mg。在本具体实施例中样品溶液的体积V为50mL，m为200 mg，杂质元素的质量浓度Ci见下表，从而可以计算得出杂质元素的质量分数Wi,见下表。

通过公式可以获得样品中的含金量。

注：表格中“—”代表该杂质元素未检出，即低于检出限。

具体实施例二

本具体实施例步骤5中杂质标准曲线溶液所含杂质元素浓度依次为10、20、30 ug/ml，剩下的与具体实施例一相同。

案例二测试结果表

具体实施例三

本具体实施例步骤1中称量的样品质量为100 mg，剩下的与具体实施例一相同。

具体实施例四

本具体实施例步骤1中称量的样品质量为500 mg，剩下的与具体实施例一相同。

具体实施例五

本具体实施例步骤4中基体溶液的含金量为75 mg/L，剩下的与具体实施例一相同。

具体实施例六

本具体实施例步骤4中基体溶液的含金量为125 mg/L，剩下的与具体实施例一相同。

本方法中所用的由硝酸、盐酸、水按一定比例组成的混合酸，基本上可以完全溶解大部分的金属合金样品。在获得最终测试溶液的过程中不需要反复加酸进行多次的溶解，也不需要采用特别的含酸溶剂进行多次萃取，将操作步骤化繁为简，既节约时间又提高了效率。而在采集标准谱线的数据时，稀释标准母液用的酸基体为含有大量金的稀盐酸溶液，这种大量基体金的带入，可相应消除样品中大量基体金对测试结果的干扰，使测量范围提高到999.9‰。相比于现今所用其他高纯金中杂质元素的测试方法，这是一种更加快速、简便、同时准确度又很高的方法。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高纯金中杂质元素的快速测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

A.配置溶解液，所述溶解液含有硝酸、盐酸和去离子水；

B.配置稀释液，所述稀释液含有盐酸和去离子水；

C.配置基体溶液，所述基体溶液系将纯金溶于所述溶解液后再经过所述稀释液定容获得；

D.配置杂质标准曲线溶液，所述杂质标准曲线溶液系将杂质元素的国家标准溶液经所述基体溶液稀释后获得，所述杂质标准曲线的浓度不大于1g/ml；

E.绘制标准曲线，所述标准曲线系两个以上不同浓度的所述杂质标准曲线溶液的icp光谱强度与质量浓度的连线；

F.配置样品溶液，所述样品溶液系将精确称量过的样品溶于所述溶解液后再经过所述稀释液定容获得；

G.获得杂质含量，所述杂质含量通过以下公式求出

其中W i为样品中杂质元素i的质量分数；为C i所述样品溶液中杂质元素i的质量浓度，单位为ug/ml；V为所述样品溶液的最终定容体积，单位为ml；m为样品称取的质量，单位为mg。

2.根据权利要求1所述的高纯金中杂质元素的快速测试方法，其特征在于：步骤D中所述杂质标准曲线的浓度不大于10ug/ml。

3.根据权利要求1所述的高纯金中杂质元素的快速测试方法，其特征在于：步骤E中使用的所述杂质标准曲线的浓度依次为0、5、10 ug/ml。

4.根据权利要求1所述的高纯金中杂质元素的快速测试方法，其特征在于：所述溶解液中硝酸、盐酸、去离子水的比例为1：3：3。

5.根据权利要求1所述的高纯金中杂质元素的快速测试方法，其特征在于：所述稀释液中盐酸与去离子水的比例为1:9。

6.根据权利要求1所述的高纯金中杂质元素的快速测试方法，其特征在于：步骤F中所述的样品的质量为100-1000 mg。

7.根据权利要求1所述的高纯金中杂质元素的快速测试方法，其特征在于：所述样品溶液的含金量为75-125 mg /L。

8.根据权利要求1所述的高纯金中杂质元素的快速测试方法，其特征在于：所述样品溶液的体积为22-59 mL。

9.根据权利要求1所述的高纯金中杂质元素的快速测试方法，其特征在于：所述基体溶液中金的浓度为75-125 mg/L。