光电直读光谱法测定纯金中12种杂质元素

邱川 周雄飞 张辉 郑伟如

摘要：采用光电直读光谱法测定纯金中12种杂质元素，实验考察了冲洗时间、预燃时间和积分时间等仪器工作条件对杂质元素测定的影响，并确定了各杂质元素的最佳分析谱线。方法的检出限为0.39～1.55 mg/kg，精密度为1.40 %～7.44 %，4个纯金样品本方法测定结果与ICP-AES法测定结果基本一致，准确度与精密度良好。该方法进一步简化了样品预处理过程，提高了检测效率，适合大批量纯金样品的分析测定。

关键词：光电直读光谱法;纯金;杂质元素;检出限;分析谱线

中图分类号：O657.31文献标志码：A

文章编号：1001-1277（2020）08-0091-04doi：10.11792/hj20200818

引 言

黄金作为一种稀有贵金属，自古以来被视为五金之首，号称“金属之王”。黄金作为一种不可或缺的原料广泛应用于航天、航空、化工、电子等高新技术产业。黄金无论作为金属饰品、工业原料，还是作为避险、保值工具，深受世人的青睐[1]。近年来，黄金造假事件屡见报道，其中镀金、包金、添加钨铱等手段最为突出，给国内黄金市场造成较恶劣的影响。

“假黄金事件”已引起相关部门的重视，国家出台了一系列黄金测试方法，如密度法、火试金法、原子吸收光谱法、原子发射光谱法、电感耦合等离子体发射光谱法等[2-7]。密度法通过分析金属的密度来判断黄金的纯度，若在黄金中掺入与其密度相近的金属铱时，该方法无法获得准确的测定结果。原子吸收或发射光谱法、电感耦合等离子体发射光谱法等能够获得准确的测定结果，但前处理步骤复杂、试剂消耗量大、分析时间长，对分析人员要求高;X射线荧光光谱法分析纯度低于99.9 %的样品时，能够获得满意的测定结果，但分析纯度较高的黄金（纯度99.9 %及以上）样品时，准确度和精密度稍差[8-10]。DC ARC发射光谱法测定纯金中的杂质元素[11]，前处理步骤稍显复杂，应用领域仅限于金粉、海绵金和金锭产品。本文采用一种操作简单、精密度高、结果准确、可靠的分析方法——光电直读光谱法测定纯金中的12种杂质元素。

1 实验部分

1.1 仪器及设备

OES 1000火花光电直读光谱仪（江苏天瑞仪器股份有限公司），其工作条件为：室温20 ℃～25 ℃，湿度≤ 70 %，氩气纯度≥99.999 %，氩气压力0.2 MPa;钨棒作为激发电极（阴极），钨棒尖端与分析样品的距离3 mm，工作时氩气流量3.5 L/min，待机时氩气流量0.5 L/min，冲洗时间8 s，预燃时间8 s，积分时间 6 s。

1.2 标准物质

有证纯金光谱标准样品：Au1～Au6（w（Au）=99.792 0 %～99.996 2 %，成都印钞有限公司），6 mm×100 mm。

1.3 实验方法

截取长20 mm的样品，表面经无水乙醇清洗后，用油压机压制成片。油压机压力为40 t、保压时间为10 s。压制成型后的样品表面光洁，直径大于20 mm，厚度不小于0.2 mm，将平整光洁的上表面作为测试面。在仪器状态和激发气氛稳定的条件下，将预处理后的样品放在测试激发台上（火花台孔径为10 mm）测定，每个样品取不同点测定3次，结果取平均值。已激发的片状样品重复使用时，须用金相砂纸打磨掉激发斑点，然后用无水乙醇清洁表面，油压机上重新压制。

2 结果与讨论

2.1 仪器工作条件

实验选用Au6标准样品，考察仪器的冲洗时间、预燃时间和积分时间对杂质元素强度的影响，计算强度测定结果的相对标准偏差，以强度相对标准偏差为依据进行最佳条件的选择。

2.1.1 冲洗时间

光电直读光谱法分析测定样品时，要保证样品激发腔内为高纯氩气环境，样品在分析前要进行吹氩实验。在预燃时间和积分时间固定的前提下，考察冲洗时间（4～10 s）对杂质元素强度的影响。结果表明：冲洗时间达到6 s时，Mn、Fe、Cr、Ni等8种杂质元素的强度趋于稳定;冲洗时间达到8 s时，Bi、Sb、Pd和Sn元素的强度趋于稳定;冲洗时间超过8 s时，Cu、Ag、Mn等6种杂质元素的强度稳定性变差。为了保证各杂质元素均能取得较好的激发效果，实验选择吹氩冲洗时间为8 s。

2.1.2 预燃时间

为了保证分析结果的准确性，一般要求强度达到稳定状态后开始曝光、积分，实验考察了预燃时间对杂质元素强度的影响。固定冲洗时间和积分时间，同一预燃时间条件下测定6次，结果见表2。

由表2可知：预燃时间小于4 s时，杂质元素强度的相对标准偏差较大;预燃时间超过6 s时，杂质元素的强度趋于稳定;预燃时间超过8 s时，Cr、Ni、Fe等杂质元素的强度相对标准偏差增加。为了保证各杂质元素均能取得较好的激发效果，实验选择预燃时间为8 s。

2.1.3 积分时间

固定冲洗时间为8 s，预燃时间为8 s，在不同积分时间下，对样品激发6次，结果见表3。

由表3可知：积分时间小于4 s时，杂质元素的强度相对标准偏差大;积分时间为5 s或6 s时，大部分杂质元素的强度开始稳定，强度相对标准偏差较小;积分时间超过6 s后，Cu、Fe、Ni等杂质元素的强度相对标准偏差增加。综合考虑，实验选择积分时间为6 s。

2.2 分析谱线的选择

各杂质元素选择2～3条灵敏度较高的谱线，比较杂质元素谱线的灵敏度和谱线干扰情况，确定灵敏度较高、谱线干扰小、信噪比高的谱线为分析谱线。各杂质元素的分析谱线见表4。

2.3 标准工作曲线绘制

在仪器状态和激发气氛稳定的条件下，将预处理后的标准样品放在测试激发台上，每个样品取不同点测定3次，结果取平均值。以杂质元素相对强度为纵坐标，质量分数为横坐标建立标准工作曲线。以高纯金（w（Au）≥99.999 %）为空白基体，测定11次，以3倍标准偏差计算检出限（见表5）。

3 结 语

采用光电直读光谱法测定纯金中12种杂质元素，其预处理简单，不涉及酸，每个样品测定时间仅需22 s，检出限低、精密度和准确度好，检测效率高，符合生产企业和检测机构的快速测试需求，具有良好的推广应用价值。

[参 考 文 献]

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