磷礦和磷肥中微量元素Bi、Cd、Cr、Cu、Fe、Pb及常量元素Ca、P的測定研究.pdf

1、本文綜述了國內(nèi)外對磷礦和磷肥中微量元素和常量元素的測定方法，磷礦和磷肥中微量元素測定時基體干擾問題的處理，以及質(zhì)量稀釋法的研究進(jìn)展。本文在此基礎(chǔ)上研究了:1、以離子交換纖維為固相萃取劑分離富集待測元素后，用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法(ICP-AES)測定磷礦和磷肥中微量元素Bi、Cd、Cr、Cu、Fe和Pb。2、對本課題所涉及固相萃取體系的熱力學(xué)和動力學(xué)機理進(jìn)行了研究。3、用質(zhì)量稀釋法稀釋磷礦和磷肥樣品溶液后，用ICP-AES同時測定磷

2、礦和磷肥中常量元素Ca和P的含量。
　　1、研究表明，當(dāng)待測液中P和Ca的質(zhì)量濃度分別大于Cd和Pb的10倍時，使用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法(ICP-AES)直接測定Cd和Pb的結(jié)果其相對誤差均大于5％，而磷礦及磷肥中P和Ca相對于Cd和Pb的含量遠(yuǎn)高于此倍數(shù)。在pH≈2并含有0.01 g/mL抗壞血酸和0.20mol/L KI的試液中，強堿性陰離子交換纖維(SBAEF)能夠定量萃取試液中的Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)，而Ca2+、P

3、O43-和其他共存的陽離子不被萃取;被SBAEF萃取的Cd(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)，能夠通過0.070mol/L EDTA溶液定量洗脫后，用ICP-AES測定，消除了P和Ca等共存組分對測定的干擾。方法中Cd和Pb的測定下限分別為1.0×10-2和3.3×10-2μg/g。將該方法應(yīng)用于實際磷礦和磷肥樣品中Cd和Pb的測定，結(jié)果的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD，n=5)不超過4.4％，回收率在95.0％～107％之間。本分離方法也適用于火焰原子吸收光譜

4、法(FAAS)測定磷礦和磷肥中Cd和Pb。
　　2、研究表明，當(dāng)Ca的共存質(zhì)量濃度大于Bi、Cr、Cu和Fe的50倍，P的共存質(zhì)量濃度大于Bi、Cr、Cu和Fe的1500倍，F(xiàn)e的共存質(zhì)量濃度大于Bi、Cr和Cu時，ICP-AES直接測定Bi、Cr、Cu和Fe的誤差大于5％，而磷礦及磷肥中P和Ca相對于Bi、Cr、Cu、Fe以及Fe相對于Bi、Cr、Cu的含量遠(yuǎn)高于此倍數(shù)。本文用0.60g抗壞血酸先將樣品溶液中的Fe3+還原為Fe

5、2+，調(diào)節(jié)pH≈4，使Bi3+、Cr3+和Cu2+與0.010mol/L EDTA形成不被強酸性陽離子纖維(SACEF)萃取的配陰離子BiY-、CrY-和CuY2-，而此時試液中的Ca2+、Mg2+和Fe2+不與EDTA絡(luò)合，而被SACEF萃取;在萃取除去Ca2+、Mg2+和Fe2+的試液中，P對Bi、Cr和Cu的干擾可以通過往Bi、Cr和Cu的標(biāo)準(zhǔn)溶液中加入1.00×102μg/mL的P進(jìn)行補償，從而實現(xiàn)ICP-AES準(zhǔn)確測定Bi、C

6、r和Cu。對于Fe的測定，直接調(diào)節(jié)pH≈4后，使Fe3+與0.010mol/L EDTA形成FeY-后進(jìn)行萃取分離，并加入1.00×102μg/mL的P進(jìn)行補償，實現(xiàn)ICP-AES準(zhǔn)確測定Fe。將該方法應(yīng)用于實際磷礦和磷肥樣品中Bi、Cr、Cu和Fe的測定，結(jié)果相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD，n=5)不超過3.4％，回收率在96.2％～107％之間。
　　3、研究表明，用ICP-AES直接測定按照國家標(biāo)準(zhǔn)方法溶解磷礦和磷肥后的樣品溶液時，C

7、a和P濃度高于ICP-AES測量線性范圍，而將溶液中Ca和P的濃度稀釋至1.00～10.0μg/mL后，Ca和P的濃度落在儀器測量線性范圍內(nèi)，且直接測定溶液中Ca和P的誤差小于5％。本文選擇Ca315.887nm和P214.914nm作為分析譜線，用質(zhì)量稀釋法將樣品溶液中Ca和P濃度稀釋至1.00～10.0μg/mL后，用ICP-AES同時測定Ca和P。將該方法應(yīng)用于實際磷礦和磷肥樣品中Ca和P的測定，結(jié)果相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD，n=5)

8、不超過1.8％，回收率在98.6％～108％之間。將本文質(zhì)量稀釋法測定結(jié)果、體積稀釋法測定結(jié)果和國家標(biāo)準(zhǔn)方法測定結(jié)果進(jìn)行比較，結(jié)果表明，本文方法所測結(jié)果與國家標(biāo)準(zhǔn)方法所測結(jié)果更為接近，相對誤差不超過2.5％。
　　4、本文對本課題所涉及固相萃取體系(SACEF萃取Ca2+和Mg2+，SBAEF萃取CdI42-和PbI42-)的熱力學(xué)和動力學(xué)機理進(jìn)行了研究。研究表明，SACEF萃取Ca2+和Mg2+的過程均能較好的符合Freundl

9、ich和Langmuir方程，其中Freundlich方程經(jīng)驗常數(shù)n分別為1.87和4.46，表明萃取過程較容易進(jìn)行;熱力學(xué)常數(shù)△H＞0，△S＞0，△G＜0，表示萃取為吸熱過程，提高溫度有利于萃取進(jìn)行，萃取過程熵增大且自發(fā)進(jìn)行;動力學(xué)研究表明，萃取符合Mckay準(zhǔn)二級動力學(xué)過程，且主要控速步驟為化學(xué)反應(yīng)。SBAEF萃取CdI42-和PbI42-的過程也均能較好符合Freundlich和Langmuir方程，其中其中Freundlich方