王麗麗
(金堆城鉬業(yè)股份有限公司,陜西 華縣 714102)
隨著檢測技術(shù)的不斷進(jìn)步,光度分析法已經(jīng)應(yīng)用到生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域。在實(shí)際生產(chǎn)過程中,全差示光度計(jì)代替了重量法測定鉬及雜質(zhì)元素含量,避免了重量分析步驟煩瑣和不適用于生產(chǎn)過程控制分析的問題,使得操作更加簡單便利,分析過程更快。目前,金堆城鉬業(yè)股份有限公司使用722 型分光光度計(jì)和82 型全差示光度計(jì)測定鉬原尾礦和鉬精礦中鉬及雜質(zhì)元素含量,現(xiàn)就這兩種分光光度計(jì)的特點(diǎn)及其應(yīng)用做簡要介紹。
722 型分光光度計(jì)是利用物質(zhì)所特有的吸收光譜來鑒別物質(zhì)或測定其含量的分析儀器,其基本原理是根據(jù)朗伯-比爾(Lambert Beer)定律A=KCL設(shè)計(jì)的。
光源燈發(fā)出連續(xù)輻射光線,經(jīng)濾色片選擇聚光鏡聚光后投向單色器進(jìn)狹縫聚焦成像,進(jìn)入單色器的光束通過平面反射鏡反射及準(zhǔn)直鏡準(zhǔn)直變成平行光,射至光柵上色散后又以準(zhǔn)直鏡聚焦在出射狹縫上形成一連續(xù)光譜,由出射狹縫選擇射出一定波長的單色光,經(jīng)聚光鏡聚光后,通過比色皿中的測試溶液被部分吸收后,光經(jīng)光門再照射到光電管上,由光電轉(zhuǎn)換元件將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào),經(jīng)線性運(yùn)算放大器和對(duì)數(shù)運(yùn)算放大器處理,將光能的變化程度通過顯示器顯示出來[1]。
82 型全差示光度計(jì)是根據(jù)物質(zhì)分子對(duì)光的選擇吸收特性和全差示分光光度法的朗伯-比爾(Lambert Beer)定律A’=aL(C-Cr),在可見光區(qū)以相對(duì)的測量法,對(duì)物質(zhì)含量進(jìn)行定量測定的分析儀器[2]。82 型全差示分光光度法與722 型分光光度法的主要區(qū)別在于所采用的參比溶液不同,82 型全差示分光光度法是以濃度比待測定溶液濃度稍低的標(biāo)準(zhǔn)溶液作為參比溶液,這就使得樣品的吸光度讀數(shù)不超出儀器限制的范圍,實(shí)際上擴(kuò)展了量程范圍。
發(fā)光二極管發(fā)出連續(xù)輻射光線,通過比色皿中的測試溶液被部分吸收,經(jīng)濾色片選擇后照射到傳感器上,再經(jīng)光電轉(zhuǎn)換元件將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào),經(jīng)信息系統(tǒng)處理,將所測數(shù)據(jù)直接通過顯示器顯示出來[3]。
722 型分光光度計(jì)由光源室、單色器、試樣室暗盒、電子系統(tǒng)及數(shù)字顯示器部件組成。其中單色器是光度計(jì)的核心部分,內(nèi)部裝有狹縫部分、反光鏡組件、準(zhǔn)直鏡部件、光柵部件與波長線性傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等。
82 型全差示光度計(jì)由光源盒、單色器、樣品室、傳感器、信息處理系統(tǒng)組成,其中單色器為濾光片。
為了對(duì)722 型分光光度計(jì)和82 型全差示光度計(jì)的準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性和靈敏性進(jìn)行對(duì)比分析,我們從管理樣中選定3 個(gè)樣品:分別是1 個(gè)鉬原礦中鉬含量分別為0.113%樣品A1;1 個(gè)鉬精礦中鉬含量為57.54%的樣品A2;1 個(gè)是二氧化硅含量為2.1%的鉬精礦樣品B,分別用722 型分光光度計(jì)對(duì)鉬原礦中鉬含量測試11 次,用82 型全差示光度計(jì)對(duì)鉬精礦中鉬含量測試11 次;同時(shí)用722 型分光光度計(jì)和82 型全差示光度對(duì)鉬精礦中二氧化硅含量平行測試11 次。測試數(shù)據(jù)見表1、表2。
表1 鉬元素測量結(jié)果
表2 二氧化硅元素測量結(jié)果
3.1.1 鉬元素測量的準(zhǔn)確度
722 型分光光度計(jì)和82 型全差示光度計(jì)測試結(jié)果見表1。假設(shè)A1=0.113%,A2=57.54%,722型分光光度計(jì)測得的數(shù)據(jù)為an,82 型全差示光度計(jì)測得的數(shù)據(jù)為bn,(0<n≤11,取整數(shù)),722 型分光光度計(jì)和82 型全差示光度計(jì)的誤差分別為:
δn=an-A ξn=bn-A(0<n≤11,取整數(shù))
從表1 的結(jié)果可以看出,︱δn︱<0.005%︱ξn︱<0.6%,722 型分光光度計(jì)和82 型全差示光度計(jì)測得的結(jié)果都在誤差范圍內(nèi),都可以滿足生產(chǎn)的需要。
分別計(jì)算722 型分光光度計(jì)和82 型全差示光度計(jì)的測量標(biāo)準(zhǔn)差,
得出:δ=0.0025% ξ=0.36%
根據(jù)測試數(shù)據(jù)分析得出:722 型分光光度計(jì)在測量鉬原礦中鉬元素和82 型全差示光度計(jì)在測量鉬精礦中鉬元素的測量標(biāo)準(zhǔn)差都較小,說明測量值靠近樣品真值。
3.1.2 二氧化硅元素測量的準(zhǔn)確度
同理,722 型分光光度計(jì)和82 型全差示光度計(jì)分別對(duì)1 個(gè)二氧化硅含量為2.1%的鉬精礦樣品B平行測試11 次,測試結(jié)果見表2。假設(shè)B=2.1%,722 型分光光度計(jì)測得的數(shù)據(jù)為cn,82 型全差示光度計(jì)測得的數(shù)據(jù)為dn,(0<n≤11,取整數(shù)),722 型分光光度計(jì)和82 型全差示光度計(jì)的誤差分別為:
δn'=cn-A ξn'=dn-A(0<n≤11,取整數(shù))
從表1 的結(jié)果看以看出,︱δn︱≤0.2%︱ξn︱≤0.2%,722 型分光光度計(jì)和82 型全差示光度計(jì)測得的結(jié)果都在誤差范圍內(nèi),都可以滿足生產(chǎn)的需要。
分別計(jì)算722 型分光光度計(jì)和82 型全差示光度計(jì)的測量標(biāo)準(zhǔn)差,
得出:δ'=0.104% ξ'=0.100%,δ' >ξ'
根據(jù)測試數(shù)據(jù)分析得出:722 型分光光度計(jì)和82 型全差示光度計(jì)在測量鉬精礦中二氧化硅元素的測量標(biāo)準(zhǔn)差基本相等,82 型全差示光度計(jì)的測量標(biāo)準(zhǔn)差略小,因此,82 型全差示光度計(jì)在測量二氧化硅中得出的結(jié)果略靠近樣品真值,722 型分光光度計(jì)和82 型全差示光度計(jì)在測量鉬精礦中二氧化硅元素的測量精度基本相同。
3.2 穩(wěn)定性
3.2.1 鉬元素測量的穩(wěn)定性
根據(jù)表1 可以看出,722 型分光光度計(jì)測鉬元素的最大值、最小值分別為amax=0.004,amin=-0.004,且有amin≤an≤amax,82 型全差示光度計(jì)測鉬元素的最大值、最小值分別為bmax=0.13,bmin=-0.46,,且有bmin≤bn≤bmax(0<n≤11,取整數(shù)),分別計(jì)算722 型分光光度計(jì)和82 型全差示光度計(jì)測量數(shù)據(jù)的極差R1,R2,得出:
根據(jù)測試數(shù)據(jù)分析得出:722 型分光光度計(jì)在測量鉬原礦中鉬元素的極差與82 型全差示光度計(jì)測量鉬精礦中鉬元素的極差都較小,測量結(jié)果集中在真值附近。
3.2.2 二氧化硅元素測量的穩(wěn)定性
同理,根據(jù)表2 可以看出,722 型分光光度計(jì)測二氧化硅元素的最大值、最小值分別為cmax=0.17,cmin=-0.05,且有cmin≤an≤cmax,82 型全差示光度計(jì)測二氧化硅元素的最大值、最小值分別為dmax=0.19,dmin=-0.02,且有dmin≤dn≤dmax(0<n≤11,取整數(shù)),分別計(jì)算722 型分光光度計(jì)和82 型全差示光度計(jì)測量數(shù)據(jù)的極差R3,R4,得出:
根據(jù)測試數(shù)據(jù)分析得出:22 型分光光度計(jì)和82型全差示光度計(jì)在測量鉬精礦中二氧化硅元素的極差基本相等,82 型全差示光度計(jì)的極差略小,因此,82 型全差示光度計(jì)在測量二氧化硅中得出的結(jié)果略微集中,722 型分光光度計(jì)和82 型全差示光度計(jì)在測量鉬精礦中二氧化硅元素的測量穩(wěn)定性基本相同。
從722 型分光光度計(jì)和82 型全差示分光光度計(jì)的工作原理、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及實(shí)驗(yàn)對(duì)比分析結(jié)果來看,兩種光度計(jì)分別有以下主要特點(diǎn):
(1)722 型分光光度計(jì)采用光柵自準(zhǔn)式色散系統(tǒng)和單光束結(jié)構(gòu)電路,光束具有低雜色光、高分辨率的特點(diǎn),能在近紫外、可見光譜區(qū)域內(nèi)對(duì)樣品物質(zhì)做定性和定量分析。
(2)82 型全差示光度計(jì)采用濾光片獲得單色光,特別適用于確定的單一元素測量或者含量較高且其他雜質(zhì)元素較穩(wěn)定的樣品,只適用于定量測定。
(3)722 型分光光度計(jì)采用比色皿人工采樣,而82 型全差示光度計(jì)采用流動(dòng)注射技術(shù)采樣,避免了因多個(gè)比色器皿造成的增溶、加和、位移誤差。
(4)在測量鉬精礦中的雜質(zhì)元素時(shí),722 型分光光度計(jì)和82 型全差示光度計(jì)測量準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性基本相同,但是從經(jīng)濟(jì)角度選擇,建議使用722 型分光光度計(jì)。
(5)測量鉬元素時(shí),722 型分光光度計(jì)適用于鉬原礦、鉬尾礦中鉬的測定,為解決高含量鉬的測定,建議采用82 型全差示光度計(jì)測定鉬精礦中鉬,該分析方法簡單、速度快,適用于工廠生產(chǎn)過程控制及大批量的生產(chǎn)樣品分析。
綜上所述,722 型分光光度計(jì)和82 型全差示光度計(jì)同屬光度計(jì)類產(chǎn)品,但性能有所不同。722 型分光光度計(jì)是一種已經(jīng)成熟的分析儀器,各方面性能指標(biāo)穩(wěn)定,測量準(zhǔn)確度和穩(wěn)定性高,在我公司鉬原尾礦檢測分析及多種雜質(zhì)元素分析上已使用多年,效果良好。我公司為解決722 光度計(jì)不能測定高含量鉬的問題,使用82 型全差示光度計(jì)測定鉬精礦中鉬,有效地解決了高含量鉬的測定問題,82 型全差示光度計(jì)還具有方法簡單、分析速度快、結(jié)果可以滿足生產(chǎn)需要等優(yōu)點(diǎn)??傊瑑煞N光度計(jì)各有千秋,要結(jié)合實(shí)際情況合理選型,才能充分發(fā)揮它們各自的特點(diǎn)和優(yōu)勢。
[1]楊根元,金瑞祥,應(yīng)武林.實(shí)用儀器分析(第3 版)[M].北京:北京大學(xué)出版社,2001:1-58.
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[4]費(fèi)業(yè)泰,陳曉懷,秦嵐,等.誤差理論與數(shù)據(jù)處理[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2000.5:1-82.