金的冶金工藝通常采用濕法冶金,以氰化鈉浸出,其浸出液中金與氰質量濃度的測定對于該工藝具有重要意義。如果能夠建立一種自動化程度高、儀器結構簡單、長時間運行可靠、可進行在線連續(xù)監(jiān)測的分析系統,并將其應用于生產實際,那么工作人員就可以依據實時在線監(jiān)測數據來確定具體的工藝條件,也就是確定包括氰化物消耗在內的物料增減情況、金的浸出情況等工藝流程中至關重要的環(huán)節(jié)。本研究將順序流動注射引入到金的浸出液分析中,可以實現在線取樣、長時間連續(xù)監(jiān)測、自動化操作的目的。

順序流動注射[1-2](sequential lowing njection nalysis,簡稱SIA)是在流動注射基礎上于20世紀90年代發(fā)展起來的一個嶄新的研究方向,具有儀器結構簡單堅固、長時間運行可靠性好、操作自動化等特點,非常適合于過程分析。另外,在本論文工作中除采用了流動注射中經典的單因素輪換法進行實驗條件與操作參數的優(yōu)化,也嘗試了用改進單純形法進行系統的自動優(yōu)化。應用以改進單純形最優(yōu)化為理論基礎編寫的計算機程序,進行了順序流動注射分析系統的系統優(yōu)化,為智能化順序流動注射系統的設計制造進行了基礎性的探索研究。

1實驗

1.1　試劑與儀器

分光光度計(721型),上海精密科學儀器有限公司;

PHS—3C型酸度計,江蘇電分析儀器廠;

SIA系統,自行組裝。主要由注射泵和多通道選擇閥組成。注射泵采用美國Hamilton ML—511C型單注射泵,注射器體積為1mL,滿沖程共分為3000步,并附有一個三通閥。多通道選擇閥采用Vacol公司的10通道電動選擇閥E10—220,其公共通道可以在計算機控制下與10通道其中的某一通道相連。

所用試劑均為分析純,水均為去離子水。

KAu(CN)₂標準貯備溶液:稱取1.0000gKAu(CN)₂溶于少量蒸餾水中,后稀釋至1000mL,得到質量濃度為1g·Ｌ^-1的KAu(CN)₂標準儲備液,混勻待用。用時按要求稀釋成0.1g·L^-1稀溶液。0.1%的聚乙烯醇溶液:稱取0.1000ｇ的聚乙烯醇,置于少量蒸餾水中,稍稍加熱至全部溶解,冷卻后以水稀釋至100mL容量瓶之刻度線,搖勻待用。

0.02%的結晶紫顯色溶液:稱取0.0020g結晶紫,用少量蒸餾水溶解,加入到盛有10mL0

.1%聚乙烯醇溶液(或1mL曲拉通—100)的100mL容量瓶中,再用水稀釋至刻度線,搖勻待用。使用時按要求稀釋成質量濃度為0.002%稀釋液。

醋酸—醋酸鈉緩沖溶液(pH=4):將60mL冰醋酸和16.0000ｇ醋酸鈉溶于100mL水中,移至一500mL容量瓶內,再以去離子水稀釋至刻度線,搖勻即可。

1.2　實驗步驟

氰的測定[3]:在50mL容量瓶中依次加入3mL質量濃度為4%的硫酸銅、1mL質量濃度為20%的檸檬酸鈉、3ｍＬ質量濃度為5%的EDTA以及一定量0.1g·L^-1的KCN標準溶液,以10%的NaOH溶液調節(jié)pH值至9,以去離子水定容至刻度線,搖勻后在780nm下,以水為參比,測定溶液吸光度值,選用1cm寬比色皿。

金的測定[5]:在50ｍＬ容量瓶中,依次加入5mL質量濃度為0.002%結晶紫溶液、一定量質量濃度為0.1g·L^-1KAu(CN)₂的標準溶液和20mL醋酸—醋酸鈉緩沖溶液,以蒸餾水稀釋至刻度線,放置10min后,用1cm寬比色皿,以水為參比,在580nm下測定吸光度。

將上述過程利用計算機控制順序流動注射分析儀執(zhí)行,結果見表1。表1列出了執(zhí)行一次Au(CN)^-₂質量濃度測定的SIA程序,每次測定共需10步完成,運行4min。

2　結果與討論

2.1　分析條件的優(yōu)化

在SIA方法中溶液、載流和緩沖液的吸入量、流速、傳輸管長度和內徑、儲存管的長度和內徑等條件都需要優(yōu)化。

實驗中采用了改進單純形優(yōu)化法和經典的單因素輪換法兩種優(yōu)化方法對Au(CN)^-₂測定進行了條件優(yōu)化。結果見表2。

數據表明,兩者優(yōu)化結果大體相近,但可以看出改進單純形優(yōu)化法在很多方面優(yōu)于經典的單因素輪換法。改進單純形優(yōu)化法利用部分因子化學計量學甄別以及響應面優(yōu)化等手段對待優(yōu)化因子進行了全面立體交叉的優(yōu)化,并且能夠完成復雜、變化速度快的反應體系的優(yōu)化。且由于計算機技術在分析化學領域應用的加強,完全可以實現自動優(yōu)化,這些都是傳統的單因素輪換法無法達到的優(yōu)點,也就是前者最佳吸光度值大于單因素輪換法的原因。因此,應在今后的工作中更加廣泛地推廣應用。

2.2　順序流動注射方法的分析性能指標

通過實驗確定了SIA方法測定Au(CN)^-₂和CN^-的測定范圍、標準曲線、精密度、檢出限和數據重現性,數據見表3。

2.3　共存離子的影響

各種共存離子的影響見表4。

3結論

(1)實驗進一步驗證了SIA系統的良好性能,結構簡單合理,完全由計算機控制,可以用同一裝置完成不同項目的分析而勿需改變流路設置,適于過程分析和多組分同時分析,樣品及試劑消耗量小,長時間運行可靠性好等優(yōu)點。

(2)本實驗選擇的兩個實驗體系均無繁雜的樣品前處理過程,所需試劑簡單常用,方法抗干擾能力較好,應用中只需在SIA系統中根據方法線性響應范圍加入在線濃集或稀釋裝置即可進行監(jiān)測。

(3)SIA系統在兩個多小時的同時連續(xù)監(jiān)測兩種組分的過程中,表現出其相對于FIA系統的最突出特點:長時間運行可靠性強,穩(wěn)定性好,平均精密度為1.6%(實驗次數為44次)。可以說SIA系統為生產實際中的現場實時、連續(xù)、自動監(jiān)測提供了新的保證。

(4)改進單純形優(yōu)化法在很多方面優(yōu)于經典的單因素輪換法。改進單純形優(yōu)化法利用部分因子化學計量學甄別以及響應面優(yōu)化等手段對待優(yōu)化因子進行了全面立體交叉的優(yōu)化,并且能夠完成復雜、變化速度快的反應體系的優(yōu)化。

參考文獻

1 J . Ruzicka, G. D . Marshall Varable Flow Ratesand a Si –nusoidat Flow Pump for Flow Injection Analysis Anal. Chem.,1990,62,1861

2 方肇倫.流動注射分析法[M].北京:科學出版社,1999

3G. W .Robartes ,(S. African) ZA8208,565,1983

4 劉紹璞.堿性染料與金屬絡合陰離子在水溶液中的顯色反應及其應用[J].冶金分析與測試.1983,3(4):237-239