微波消解-萃取—ICP-MS法测定高纯金中杂质元素

张义丞 孟建华 赫婷婷 许晓菁 牛治燕 于晓辉

摘要：采用国家标准方法ICP-MS法测定高纯金中的杂质元素时，利用传统湿法消解样品后，大量金基体对杂质元素测定产生干扰和抑制作用，影响测定结果的准确度。实验建立微波消解-萃取—ICP-MS法测定高纯金中杂质元素的方法，并对微波消解-萃取条件进行优化，提高金溶解率及金萃取率，消除金基体对杂质元素测定的干扰。该方法可同时测定40种杂质元素，检出限为0.01～0.29 μg/g，测定结果相对标准偏差（n=6）为1.29 %～4.18 %，加入标准物质回收率为86.94 %～115.55 %，准确度和精密度良好。

关键词：微波消解;微波萃取;ICP-MS;高纯金;杂质元素

中图分类号：O657.63文献标志码：A开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

文章编号：1001-1277（2020）03-0082-04doi：10.11792/hj20200318

引 言

随着黄金冶炼技术的进步，一些黄金产品纯度已达到99.99 %以上[1]，对高纯金中杂质元素种类及含量检测要求也随之提高。国家标准方法采用ICP-MS法测定高纯金中的杂质元素[2-3]，但实际工作中采用传统湿法消解样品后，其消解液中的大量金基体对杂质元素测定产生干扰和抑制作用，且容易对仪器造成污染和损害。因此，找到一种结合ICP-MS法检测高纯金样品的前处理方法是非常必要的。

研究首次提出使用微波消解-萃取的方法對高纯金样品进行前处理。通过对微波消解和微波萃取条件的优化，高纯金样品溶液中金萃取率达到99.8 %以上，测定结果能够满足同时测定40种杂质元素检测要求。与传统方法相比，该方法减少了前处理流程，缩短了分析时间，有效提高了金萃取率，具有简单快速、准确、检出限低、重现性好等优点[4-5]。

1 实验部分

1.1 仪器及试剂

仪器：Multiwave PRO型微波消解萃取仪（奥地利安东帕公司），7700x型电感耦合等离子体质谱仪（美国Agilent公司），Millipore Milli-Q Integral 10超纯水仪（美国Millipore公司），ML204/02型电子天平（梅特勒-托利多有限公司）。

试剂：高纯金标准样品（w（Au）=99.999 %，Alfa Aesar公司）;28种元素混合标准溶液和汞元素标准溶液（单元素质量浓度均为1 000 mg/L，美国o2si公司定制）;30种元素混合标准溶液（单元素质量浓度均为10 mg/L，德国Merck公司定制）;硝酸（MOS级）;盐酸（MOS级）。

萃取剂包括乙醚、乙酸乙酯、磷酸三丁酯（TBP）、甲基异丁基酮（MIBK）、二丁基卡必醇等。

1.2 实验方法

称取0.1 g（精确至0.01 mg）高纯金标准样品于微波消解罐中，加入2.5 mL HCl-HNO3混合酸（体积比3∶1），加热使样品完全溶解为透明溶液。消解完成后取出消解罐冷却，加入一定量有机萃取剂，在设定的微波萃取程序下进行萃取。萃取完成后，直接收集残留消解液（下层水相）。将残留消解液转移到100 mL容量瓶中，用去离子水定容，采用ICP-MS法测定杂质元素，同时测定溶液中残留的金，计算金萃取率。

2 结果与分析

2.1 微波消解条件优化

2.1.1 消解液的选择

在微波消解过程中，通常采用的强酸消解液体系有HNO3、HCl-HNO3、HNO3-H2O2[2]等，样品溶解率均可达到100 %，考虑金萃取过程需要在盐酸介质中进行[1]，因此选择HCl-HNO3混合酸作为消解液。

2.1.2 消解条件

利用6 mL HCl-HNO3混合酸消解高纯金，微波功率900 W，考察不同消解温度与时间对金溶解率的影响，结果见图1。

从图1可知：当消解温度分别为150 ℃、160 ℃、170 ℃、180 ℃、190 ℃，金溶解率达到100 %时，所需的消解时间分别约为60 min、45 min、30 min、25 min、25 min。微波消解时间随消解温度升高而缩短，当消解温度高于180 ℃时，消解时间变化不大。因此，选择消解温度为180 ℃，消解时间为25 min。

2.2 微波萃取条件优化

2.2.1 萃取剂的选择

常用于金（Ⅲ）萃取的有机试剂有乙醚、乙酸乙酯、磷酸三丁酯（TBP）、甲基异丁基酮（MIBK）、二丁基卡必醇[6]等，在相同萃取条件下，经多次实验得到不同有机试剂对金萃取率的影响，结果见表1。综合考虑试剂成本、金萃取率等因素[7]，选择乙酸乙酯作为萃取剂。

2.2.2 萃取相比

萃取相比为微波消解液与萃取剂的体积比，其对萃取效果影响显著。萃取剂不足，则金萃取率低;萃取剂过多，溶液中的金被过度稀释，达不到检出限要求[8]。实验以乙酸乙酯为萃取剂，100 ℃下微波萃取60 min，不同萃取相比对金萃取率的影响见图2。

从图2可知：随着萃取剂用量的增加，金萃取率快速增加。当萃取相比达到1∶20后，金萃取率变化不明显。这表明萃取相比为1∶20时，萃取基本达到饱和，因此选择萃取相比不低于1∶20。

2.2.3 萃取温度

萃取温度对萃取时间和萃取率均有影响。实验以乙酸乙酯为萃取剂，萃取相比为1∶20，微波萃取60 min，考察不同萃取温度对金萃取率的影响，结果见图3。

从图3可知：随着萃取温度的升高，金萃取率先快速增加后趋于稳定。当萃取温度达到80 ℃后，金萃取率变化不明显，因此选择萃取温度不低于80 ℃。

2.2.4 萃取时间

实验以乙酸乙酯为萃取剂，萃取相比为1∶20，萃取温度为80 ℃，考察不同萃取时间对金萃取率的影响，结果见图4。

从图4可知：萃取时间达到40 min时，金萃取率高于90 %;萃取时间超过50 min后，金萃取率约为100 %;再延长萃取时间，金萃取率没有明显变化。因此，实验选择萃取时间为50 min。

2.3 方法检出限、准确度及精密度实验

在实验确定的微波消解-萃取法前處理的最佳条件下，采用ICP-MS法对高纯金标准样品中40种杂质元素进行检测。不同杂质元素的加入标准物质回收率、相对标准偏差（RSD）（n=6）和检出限结果见表2。

从表2可知：测定结果相对标准偏差为1.29 %～4.18 %，加入标准物质回收率为86.94 %～115.55 %，检出限为0.01～0.29 μg/g。

3 结 论

1）实验通过对微波消解-萃取主要参数的优化，确定前处理方法的最佳条件：HCl-HNO3混合酸为消解液，消解温度180 ℃，消解时间25 min;乙酸乙酯为萃取剂，萃取相比1∶20，萃取温度80 ℃，萃取时间50 min。

2）微波消解-萃取后，采用ICP-MS法测定高纯金样品中的40种杂质元素。该方法检出限为0.01～0.29 μg/g，测定结果相对标准偏差（n=6）为1.29 %～4.18 %，加入标准物质回收率为86.94 %～115.55 %，准确度和精密度符合要求，适用于高纯金中杂质元素的分析测定。

[参 考 文 献]

[1] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.高纯金：GB/T 25933—2010[S].北京：中国标准出版社，2010.

[2] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.高纯金化学分析方法 第2部分：ICP-MS-标准加入校正-内标法 测定杂质元素的含量：GB/T 25934.2—2010[S].北京：中国标准出版社，2010.

[3] 陈永红，陈菲菲，黄蕊，等.ICP-MS测定高纯金中的杂质元素[J].黄金，2009，30（4）：43-47.

[4] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.高纯金化学分析方法 第1部分：乙酸乙脂萃取分离-ICP-AES法 测定杂质元素的含量：GB/T 25934.1—2010[S].北京：中国标准出版社，2010.

[5] 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局，中国国家标准化管理委员会.高纯金化学分析方法 第3部分：乙醚萃取分离-ICP-AES法 测定杂质元素的含量：GB/T 25934.3—2010[S].北京：中国标准出版社，2010.

[6] 吕文先，胡萍.ICP-AES测定纯金中的杂质元素[J].黄金，2007，28（10）：50-51.

[7] 孙丹丹，曹昕宇.萃取分离ICP-AES法测定高纯金的杂质元素[J].光谱学与光谱分析，2001，21（6）：849-851.

[8] 杨慧，戴守辉，毛雪飞，等.微波萃取-原子荧光光谱法测定稻米中砷化学形态[J].广东农业科学，2012，39（1）：98-101.

Abstract：When impurity elements in high purity gold are determined by national standard ICP-MS method，a great deal of gold matrix after wet digestion has interference and inhibition on the determination of impurity elements，which affects the accuracy of the determination results.A new microwave assisted digestion and extraction with ICP-MS method for determination of impurity elements in high purity gold was developed and the experimental conditions of microwave assisted digestion extraction were optimized to improve the separation efficiency of gold matrix and eliminate the interference of gold matrix on the determination of impurities.The method can determine 40 types of impurity elements at the same time，the limits of detection were 0.01-0.29 μg/g，the relative standard deviations （n=6）were 1.29 %-4.18 %，and the recoveries of reference material were 86.94 %-115.55 %，with good accuracy and precision.

Keywords：microwave assisted digestion;microwave assisted extraction;ICP-MS;high purity gold;impurity element