اندازه گیری طلا به روش آنالیز اسپکترومتری با آشکار ساز PMT

دسته	شیمی و آنالیز دستگاهی
گروه	سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور
مکان برگزاری	بیست و پنجمین گردهمائی علوم زمین
نویسنده	مینو کریمی
تاريخ برگزاری	۳۰ بهمن ۱۳۸۵

مقدمه :

عنصر طلا جزء عناصر واسطه جدول تناوبى است. این عنصر مانند سایر عناصر واسطه ، بدلیل پیچیدگى آرایش الکترونى ، در طیف نشرى خود ، داراى خطوط طیفى متعددى مى باشد . تعدد خطوط طیفى باعث پایین بودن شدت تابش هر یک از این خطوط خواهد شد . این بدان معناست که حد اندازه گیرى این عنصر ، در اغلب روشهاى آنالیز دستگاهى که بر مبناى طیف سنجى کار مى کنند

( اسپکترومترى جذب اتمى ، اسپکترومترى نشرى ICP و ... بسیار بالاست ) از طرف دیگر فراوانى این عنصر در نمونه هاى زمین شناسى ، بخصوص در نمونه هایى که به جهت ژئوشیمیایى مورد بررسى قرار مى گیرند ، عمدتاً بسیار پایین (‌د رحد PPb ) مى باشد .

بنابراین ، آنالیز این قبیل نمونه ها ، روشى را مى طلبد که داراى حد اندازه گیرى پایین در حد PPb باشد .

تاکنون مقالات پژوهشى بسیارى در مورد روشهاى جداسازى و تغلیظ با استفاده از محلول هاى استخراج (۲) ، رزین هاى تبادل یونى (۳) ، رسوب گذارى (۴) ، سیانید کردن (۵) و جذب (۶) منتشر گردیده است . بین جاذب هاى رایج ، کربن اکتیو ، به عنوان یک جمع کننده چند عنصرى ، بسیار مورد استفاده قرار گرفته است (۶و۷) . این ماده بویژه به منظور جذب طلا از آب طبیعى ( ۸ ) و نمونه هاى زمین شناسى در موارد زیادى به کارگرفته شده است ( ۹ ) .

در این راستا ، عناصر پلاتین و پالادیوم در آب دریا ( ۱۰) و طلا و پالادیوم و پلاتین در خاکستر گیاهان (۱۱) و پلاتین در نمونه هاى زمین شناسى (۱۳) بر مبناى تغلیظ بر روى کربن اکتیو ، مورد بررسى قرار گرفته اند . همچنین تغلیظ اولیه طلا ، نقره و پالادیوم بر روى کربن اکتیو و اندازه گیرى این عنصر در نمونه هاى زمین شناسى بر روش جذب اتمى انجام گرفته است ( ۱۲ ) . در مقالات یاد شده ، اندازه گیرى عناصر ، پس از تغلیظ ، عمدتاً به روش اسپکترومترى جذب اتمى یا اسپکترومترى نشرى انجام مى گیرد .

در این مقاله ، روش تغلیظ طلا توسط کربن اکتیو و آنالیز خاکستر حاصل بوسیله اسپکترومتر نشرى اسپارک با آشکارساز PMT به منظور اندازه گیرى طلا ، شرح داده شده است .

بحث:

اشکالات و محدودیت هاى آنالیز اسپکترومترى جذب اتمى و اسپکتروگرافى قوسى نمونه تغلیظ شده :

در آنالیز نمونه تغلیظ شده توسط کربن اکتیو، به روش جذب اتمى ، خاکستر فیلترکربن اکتیو که طلاى موجود در نمونه را جذب نموده است ، مجدداً در تیزاب حل شده و محلول حاصل ، آنالیز جذب اتمى مى شود . در این روش ، کالیبراسیون خطى است ولى حد پایین قابل اندازه گیرى ۱۰۰PPb مى باشد . بنابراین ، این روش در مورد نمونه هایى که داراى فراوانى طلاى کمتر از ۱۰۰ PPb مى باشد ، قابل استفاده نیست .واضح است که اغلب نمونه هاى زمین شناسى که جهت اندازه گیرى طلا مورد بررسى قرار مى گیرند ، داراى فراوانى طلاى بسیار کمى مى باشند. چنانچه فراوانى طلا بسیار زیاد باشد ، بدلیل امکان رقیق سازى محلول ، در این مورد محدودیتى وجود ندارد.

در آنالیز اسپکترگرافى نشرى قوسى ، خاکستر نمونه تغلیظ شده ، در قوس الکتریکى سوزانده شده و طیف نشرى آن بر روى صفحه عکاسى ثبت شده و بررسى مى گردد. در این روش ، حد پائین معمولاٌ بسیار خوب است. یعنى در حدود ۱۰ng معادل فراوانى ۱PPb‌ بشرط آنکه وزن کل نمونه مورد استفاده ۱۰ گرم باشد ولى اشکالاتى که در این روش وجود دارند بشرح زیر هستند :

۱- بدلیل چرخش قوس الکتریکى و انحراف قوس نسبت به شکاف ، دقت روش پائین است.

۲- در یک بار آنالیز ، کل خاکستر سوزانده مى شود و امکان بررسى مجدداٍ آن وجود ندارد. چنانچه نیاز به بررسى مجدد نمونه باشد. لازم است که کلیه مراحل آماده سازى مجدداٌ صورت گیرد.

۳- چنانچه مقدار کل طلا در خاکستر بیش از ۱ µg‌ (معادل فراوانى ۱۰۰ PPb‌ در نمونه ، بشرط آن وزن کل نمونه مورد استفاده ۱۰ گرم باشد) باشد ، شدت خط طیفى آن بر روى صفحه عکاسى بیش از حد قابل اندازه گیرى خواهد بود.

مراحل آزمایش :

مواد مورد استفاده :

۱- کربن اکتیو بکار رفته ، ساخت کمپانى Merk آلمان با شماره ۲۱۸۶ جهت جذب طلا ، مورد استفاده قرار گرفت.

۲- استانداردهاى مورد استفاده :

۲-۱- محلولهاى استاندارد طلا ، از محلول اسپکتروزول ۱۰۰۰PPm‌ محصول کمپانى BDH‌ انگلستان ، تهیه شدند.

۲-۲- استانداردهاى چینى GBW(E)-CRM Gold Ore بعنوان خاک استاندارد مورد استفاده قرار گرفتند. مراحل آماده سازى و آنالیز این خاکهاى استاندارد همانند نمونه است که در زیر شرح داده مى شود.

روند آنالیز :

۱۰ گرم نمونه ۲۰۰ مش در ظرف سرامیکى مسطحى با حجم تقریبى ۱۰۰ میلى لیتر ، بمدت یک ساعت در کوره ۶۰۰ درجه قرار داده شد تا بخش هاى آلى و زود گداز آن تبخیر شوند. سپس این نمونه ، پس از سرد شدن به یک بشر ۲۵۰ میلى لیتر منتقل شده و با ۱۰ میلى لیتر آب مقطر و ۵۰ میلى لیتر تیزاب غلیظ ، بمدت ۲ ساعت به آرامى جوشانیده مى شود تا حجم محلول به نصف تقلیل یابد. پس از ۲۴ ساعت ،‌این محلول از کاغذ صافى فیلتر کربن اکتیو عبور داده شد.

تهیه فیلتر کربن اکتیو و انجام مراحل جذب :

در لوله اى به قطر ۱ سانتى متر که یک سر آن به فاصله ۲ سانتیمتر از انتها ، یک فرورفتگى حلقوى تهیه شده است ، یک صافى سرامیکى متحرک قرار داده شده است. این لوله ، بمنظور تهیه فیلتر ، بر روى محفظه خلاء قرار داده مى شود. ابتدا کمى خمیر کاغذ صافى بدون خاکستر (Ash less) بعنوان محمل فیلتر ، روى صافى سرامیکى ریخته مى شود. سپس ۱/۰ گرم کربن اکتیو مخلوط با مقدار کمى خمیر کاغذ صافى روى آن ریخته مى شود و مجددا کمى خمیر کاغذ صافى روى آن قرار داده مى شود. در تمامى این مراحل ، پمپ خلاء ، محفظه را پمپ مى کند. پس از آماده شدن فیلتر ، محلول نمونه از آن عبور داده مى شود. سپس این فیلتر بترتیب توسط محلولهاى آمونیم هیدروژن دى فلوراید ۱۰% ، اسید کلرئیدریک ۴% و تیزاب ۵% و آب مقطر شستشو داده مى شود. نهایتاٌ فیلتر بمدت یک ساعت در کوره ۶۸۰ درجه قرار داده مى شود. در این مدت ، کربن اکتیو و کاغذهاى صافى همراه آن، مى سوزند و خاکستر باقیمانده در الکترود گرافیتى packed شده وطیف حاصل از آن توسط اسپکترومتر نشرى اسپارک بررسى مى گردد.

دستگاه اسپکترومتر مورد استفاده : AtomComp Spectrumeterسرى ۸۰۰ ساخت کمپانى Jarrel Ash l[ مجهز به کامپیوتر PDP-۸

نتیجه گیرى :

مطالعه شرایط بهینه :

خط۹۵۰ /۲۶۷۵ آنگستروم طلا که داراى بیشترین شدت است مورد استفاده قرار گرفت. بمنظور بدست آوردن پائین ترین حد قابل اندازه گیرى یا بیشترین شدت خط طیفى ، پس از بررسى هاى مکرر شرایط زیر جهت آنالیز انتخاب گردید:

۵ ثانیه با جریان ۵ آمپر

۵ ثانیه با جریان ۱۲ آمپر

۱۰ ثانیه با جریان ۱۵ آمپر

کل زمان آنالیز ۲۰ ثانیه

کالیبراسیون: الکترودهاى تهیه شده از محلول هاى استاندارد آنالیز شده و با استفاده از شدت خط طیفى ۲۶۷۵ آنگسترم منحنى کالیبراسیون رسم گردید.

مزایاى روش :

الف : اندازه گیرى فراوانى طلا در محدوده ۱۰ PPm- ۰.۵ppb در یک بار آنالیز امکان پذیر است.

ب: بعلت استفاده از spark بعنوان منبع تهییج کننده حساسیت و دقت آنالیز در مقایسه با اسپکتروگرافى بالاتر است.

ج-این روش بسیار ساده وارزان است.

د: در این روش نیازى به صفحه حساس عکاسى نمیباشد.

ه:این روش امکان بهره ورى از سیستم اسپکترومتر نشرى کامپیوترى که یکى از سیستم هاى نیمه فعال سازمان میباشد را ممکن میسازد.

خاکهاى استاندارد GBM-CRM‌ به این روش مورد بررسى قرار گرفته نتایج حاصل در جدول زیر آمده است:

فراوانى اندازه گیرى شده

فراوانى طلا در استاندارد PPb

شماره

۶.۳

۵.۳

.۸۵

۱۲.۳

۱۱.۴

۴۹.۵

۵۰

۹۷.۱

۱۰۰

۳۱۲

۳۰۰

۹۸۰

۱۰۹۰

۳۳۲۰

۳۱۴۰

۹۲۰۰

۱۰۰۰۰

منابع فارسى:

مینو کریمى ، اندازه گیرى پلاتین در نمونه هاى زمین شناسى – بیستمین گردهمائى علوم زمین ، ۱۳۸۲

References:

۱- A.K.Sngh, Talanta ۴۳ (۱۹۹۶)۱۸۴۳.

مینو کریمی کارشناس ارشد- تکنولوژی هسته ای- دانشگاه تهران رئیس گروه تحقیقات ایزوتوپی- سازمان زمین شناسی

نوشین بهروش کارشناسی ارشد - شیمی فیزیک -دانشگاه شهید بهشتی -1374-رئیس گروه ژئوشیمی - سازمان زمین شناسی

ICP

چکیده :

به منظور اندازه گیری عنصر طلا در نمونه های زمین شناسی جذب کربن اکتیو و آنالیز اسپکترومتری نشری بکار گرفته شد .

در این روش ، ابتدا طلای موجود درنمونه ، پس از انحلال در تیزاب ، توسط جذب درفیلترکربن اکتیو 1000 بار یا بیشتر تغلیظ می گردد . سپس این فیلتر سوزانده شده و از خاکستر حاصله الکترود تهـــیه می شود . الکترودهای بدست آمده در دستگاه اسپکترومتر سوزانده شده و تحت بررسی قرار می گیرد مطالعات ما بر روی خاکهای استاندارد و نمونه های واقعی نشان داد که حد پائین قابل اندازه گیری طلا 0.5ppb می باشد . منحنی کالیبراسیون این روش خطی است وخطی بودن آن تا بیش از 10PPm ادامه پیدا می کند . صحت این روش بوسیله آنالیز خاکهای استاندارد چینی Gaw ( E ) – CRM Gold ore مورد ارزیابی قرار گرفت . دقت اندازه گیری این روش 20% محاسبه گردید .

Abstract:

Activated carbon absorption for preconcentration and emissional spectrometric analysis was used to measure Gold concentration in geological samples.First, the content of analyt (Au) in the specimen was concentrated 1000 times or more by powdered activated carbon absorption procedure.Then the ash of activated carbon was burned in spark and then the emission spectrum of the specimen was obtained by Atom comp spectrometer.

Our study of this spectrum shows that the range of detection limit of Au is between ( 0.5 to 10 )ppm ,based on 10 gr sample , the linearity of the calibration curve was continued within several orders of magnitude . So that up to 10 ppm the calibration curve is a line .

The accuracy of the method is evaluated by analyzing standard GBW (E ) – CRM gold ore .

The method was applied on numerous geological samples for determination of Au down to 0.5 ppb within ± 30 % .

کلید واژه ها: سایر موارد