Direct Determination of High Grade Gold in Ore by Flame Atomic Absorption Spectrometry with Aqua Regia Sampling Preparation
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摘要: 原子吸收光谱法(AAS)应用于高品位金矿石中金的测定,有效地解决了火试金重量法和氰醌容量法等分析方法有毒化学试剂用量大、测试条件局限性大等诸多问题。泡沫富集-火焰原子吸收光谱法(泡沫富集-FAAS法)就能够测定金品位达到500 μg/g的金矿石,但该方法在常规FAAS方法基础上增加了滤渣分离、滤液稀释及泡沫灰化、复溶等过程,由于操作环节的增多,分析效率不高,且引入测量误差的机率随之加大。本文建立了一种高品位金的快速分析方法,样品用王水溶解,分离残渣,滤液定容后无需分离富集直接采用FAAS测定金量,方法精密度(RSD)为1.6%,优于FAAS本身精密度,满足了高品位金矿石样品快速分析监控的要求。通过实验对黑龙江省某岩金矿矿样(生产监控样)、金矿石外检样品及金矿石国家标准样品采用本法、泡沫富集-FAAS法、氰醌容量法、火试金重量法进行综合分析,结果表明样品基体中铁含量的高低直接影响到本法测定高品位金量的准确性。当金量为50~110 μg/g时,允许样品中铁含量为10%;金量为110~164 μg/g时,允许样品中铁含量为20%;金量为164~218 μg/g时,允许样品中铁含量为25%。研究认为,本法普遍适用于测定金品位达到50 μg/g以上、铁含量小于10%的金矿石。铁在地壳中的平均含量为5.63%,大部分金矿石国家标准样品的铁含量均在此平均值附近,一般金矿石的铁含量也很少达到较高水平,因此本法具备较强的应用性;且与泡沫富集-FAAS法相比,省去了泡沫富集-灰化-复溶的操作过程,大大提高了金量的分析效率。Abstract: Atomic absorption spectrometry (AAS) was applied to the determination of gold in ores with high grade gold, effectively avoiding the problems caused by the fire assay gravimetric and volumetric method with forcyanide quinone, such as the large amount of toxic chemical reagents required and limits of measurement conditions. Foam enrichment-Flame Atomic Absorption Spectrometry (FAAS) can determine the grade of gold reached up to 500 μg/g in gold ore, but this method adds the filter residue separation, diluted and foam ashing, redissolving process based on the conventional FAAS method. Due to the increase in time of the operation process, the analysis efficiency is not high with increasing probability of error. In this paper, a fast analysis method for high grade gold ore is described. The gold ore sample was dissolved by aqua regia, followed by filtering of the residue. The filtrate with constant volume without preconcentration and separation was determined with FAAS. The precision of the method (RSD) is 1.6%, which is an improvement on the precision of FAAS itself and meets the monitoring requirements of rapid analysis for high grade gold ore samples. The gold ore sample collected from Heilongjiang province (a production monitoring samples), an inspection gold ore sample and a national standard gold ore sample were selected to study the established method in this paper, foam adsorption-FAAS method, cyanide quinone capacity method and fire assay gravimetric method. The results show that the accuracy of the iron content directly affects the high grade gold determination. When the gold sample size was 50-110 μg/g, 110-164 μg/g and 164-218 μg/g, the amount of iron content allowed in the samples was no more than 10%, 20% and 25%, respectively. Based on these studies, this presented method is suitable for gold ore samples with more than 50 μg/g gold and less than 10% Fe. The average content of iron in the earth's crust is 5.63%, and the iron content of most national standard reference gold ore materials are close to the average value. The iron content in general gold ores are rarely at a higher level. Therefore, this method is highly suitable. Compared with the method of foam adsorption-FAAS, the operation processes of foam adsorption-ashing-redissolving were eliminated, which greatly improved the analysis efficiency.
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Keywords:
- high-grade gold ore /
- gold /
- aqua regia /
- Flame Atomic Absorption Spectrometry /
- iron
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盐酸阿考替胺是由日本Zeria公司研制的一种新型Ml、M2受体拮抗剂,临床上用于提高胃的蠕动,以治疗功能性消化不良[1],2013年2月在日本批准上市。与一般促胃肠动力药(伊托必利、莫沙比利)不同,盐酸阿考替胺能够通过促进肠内胆碱神经末梢乙酰胆碱的释放来提高胃肠蠕动[2, 3, 4, 5, 6, 7, 8],为第一个胃肠蠕动改善药物。盐酸阿考替胺三水合物的化学名为N-{2-[1-甲基乙基]乙基}-2-[(2-羟基-4, 5-二甲氧基苯甲酰基)氨基]噻唑-4-甲酰胺盐酸盐三水合物(结构图见图 1)。目前,促胃动力药占消化道用药的市场份额呈现出快速增长的趋势,因此,盐酸阿考替胺三水合物有着巨大的市场前景。本世纪初,国外已有盐酸阿考替胺水合物合成方法的报道[9]。近年来,国内外相继出现多篇关于盐酸阿考替胺以及盐酸阿考替胺三水合物合成方法的专利[10, 11, 12, 13, 14, 15]。对于一个产品,分析测试不仅可以对产品的质量进行检验,还对产品研发和生产起着重要的指导作用[16],然而对盐酸阿考替胺三水合物分析方法的公开报道甚少,目前只有Furuta等[17]报道了固相萃取提取狗血中盐酸阿考替胺三水合物,采用高效液相色谱(HPLC)以甲醇-磷酸二氢钾-辛烷磺酸钠为流动相进行测定的方法。该方法使用的离子对试剂辛烷磺酸钠,在流动相中使用时,系统前平衡和后冲洗均需较长时间,因而整个分析过程比较耗时。此外,离子对试剂对pH值比较敏感,配制流动相时要求精确度较高,直接影响了实验的重复性和重现性。
HPLC因其快速、准确、测试条件温和等优点,在有机化合物分离、分析中发挥着重要作用。本文拟建立一种更为简单的HPLC方法,通过改变流动相组成(包括流动相种类、有机相比例、缓冲盐浓度)和检测波长来优化色谱条件,实现对盐酸阿考替胺三水合物快速、准确的测定,为盐酸阿考替胺三水合物的合成和提纯工艺质量控制提供可靠的依据。
1. 实验部分
1.1 仪器与主要试剂
Agilent 1200高效液相色谱仪(美国Agilent公司),配有四元泵(包含真空脱气机),自动进样器,智能型柱温箱,二极管阵列检测器(DAD)。
甲醇、乙腈均为HPLC级,购自Honeywell公司(Honeywell Burdick & Jackson, Muskegon, MI, USA);乙酸铵为分析纯(购自南京化学试剂有限公司,南京);冰乙酸为分析纯(购自国药集团化学试剂有限公司,上海),氨水为分析纯(购自南京化学试剂有限公司,南京);纯净水(购自杭州娃哈哈集团有限公司,杭州)。
盐酸阿考替胺三水合物对照品(≥99.5%)和粗品均购自南京复兴生物有限公司。
1.2 色谱条件
色谱柱:Ultimate XB-C18柱(4.6 mm × 150 mm, 5 μm)购自月旭材料科技(上海)有限公司;柱温30℃;流动相:甲醇-20 mmol/L乙酸铵水溶液= 45:55(V/V);流速1.0 mL/min;进样量10 μL;检测波长280 nm。
1.3 对照溶液及样品溶液的配制
精确称取盐酸阿考替胺三水合物对照品25 mg于25 mL容量瓶中,以流动相溶解,并定容,配制成1 mg/mL的储备溶液,分别用流动相稀释成0.5、0.4、0.2、0.1、0.05、0.02、0.01、0.005、0.002、0.001、0.0006、0.0005和0.0001 mg/mL的系列标准溶液,待用。
精确称取盐酸阿考替胺三水合物粗品10 mg于25 mL容量瓶中,以流动相溶解并定容。
2. 结果与讨论
2.1 流动相种类的选择
分别用甲醇-水、乙腈-水、甲醇-乙酸铵水溶液、乙腈-乙酸铵水溶液作为流动相。以甲醇-水和乙腈-水分别作为流动相时,盐酸阿考替胺三水合物峰形展宽严重,而以甲醇-乙酸铵水溶液和乙腈-乙酸铵水溶液作为流动相时,样品的保留时间合适且峰形较好,这是由于盐酸阿考替胺三水合物为两性化合物,必须在一定的pH缓冲环境下才能得到好的峰形。考虑甲醇的毒性较乙腈低,且价格较便宜,故选择甲醇-乙酸铵水溶液作为流动相。
2.2 有机调节剂比例的选择
固定其他色谱条件不变,通过改变流动相中甲醇的比例优化盐酸阿考替胺三水合物的分离(见图 2)。从图 2中可以看出,55%甲醇时,杂质1、2重叠在一起并与主峰部分重叠;50%甲醇时,杂质1、2分离虽有改善,杂质2与主峰依然没有完全分离。随着甲醇比例的降低,主峰与杂质峰均得到良好分离,但当甲醇比例下降至40%时,杂质4在50 min时还没有完全出峰;而当甲醇比例降至35%时,50 min内杂质3和4都未出峰。考虑到主峰与杂质峰的分离情况以及合适的分析时间,甲醇比例选择45%为最佳有机调节剂比例。该条件下,盐酸阿考替胺三水合物出峰时间为8 min,总分析时间为23 min,优于文献[17]中报道方法。
2.3 缓冲溶液pH的选择
保持乙酸铵浓度为20 mmol/L不变,用冰乙酸或氨水分别调节其pH值在5.5~7.5之间。考察流动相pH对保留及峰形的影响。结果表明,pH改变对保留时间影响不大,只会影响盐酸阿考替胺三水合物的峰形。当pH在6.5~7.0之间时主峰峰形对称性均良好,本实验选择缓冲溶液的pH为6.8。
2.4 缓冲盐浓度的选择
保持其他条件不变,分别配制10、15、20、30、40、50 mmol/L的乙酸铵缓冲溶液(pH 6.8) 进行样品测定,分析结果显示,当缓冲盐浓度小于20 mmol/L时,盐酸阿考替胺三水合物保留不稳定,当缓冲盐浓度在20~50 mmol/L之间时,峰形良好,保留稳定且差异不大,考虑高浓度缓冲盐对色谱柱可能的损伤,故选择缓冲盐浓度为20 mmol/L。
2.5 检测波长的选择
用二极管阵列检测器在210~400 nm波长下进行扫描,盐酸阿考替胺三水合物的紫外特征吸收波长为220 nm、280 nm和355 nm(图 3),其中,220 nm为末端吸收,甲醇和乙酸铵在此波长下会有较强的背景吸收,而280 nm比355 nm吸收要强,因此选择280 nm为检测波长。
2.6 标准曲线与方法检出限
以峰面积(A, mμV·s)对标准溶液的质量浓度(ρ, mg/mL)进行线性回归,在0.0006~1.0 mg/mL浓度范围内,盐酸阿考替胺三水合物线性良好,线性回归方程为Y=34.57+17083.72X,相关系数r2=0.9998。其中对浓度为0.002 mg/mL的标准溶液重复进样5次,盐酸阿考替胺三水合物峰面积相对标准偏差(RSD)为0.14%。在3倍信噪比(S/N=3) 时,测得方法的最低检出限(LOD)为0.0002 mg/mL,10倍信噪比(S/N=10) 时,测得方法的定量限(LOQ)为0.0006 mg/mL。
3. 样品分析
精确称取盐酸阿考替胺三水合物粗品10 mg于25 mL容量瓶中,以流动相溶解并定容,连续配制五份,每份样品重复进样两次并用外标法进行日内含量测定。以同样方法每天配制一份盐酸阿考替胺三水合物粗品溶液,连续配制5天,进行日间含量测定,测定结果见表 1。日间、日内含量在91.31%~92.68%之间,RSD均小于1%,表明方法具有良好的精密度,适用于盐酸阿考替胺三水合物工业品分析。
表 1 盐酸阿考替胺三水合物样品测定Table 1. Determination of acotiamide hydrochloride trihydrate in crude samples平行样品 日内测定含量(%) 日间测定含量(%) 1 92.04 92.19 2 91.31 92.47 3 92.17 92.21 4 92.07 91.46 5 92.47 92.68 平均值 92.01 92.20 RSD(%) 0.46 0.50 4. 结语
针对盐酸阿考替胺三水合物的结构,采用HPLC法对其进行分析测定,主要难点是选择合适的缓冲盐和合适的pH值,提高分析的重复性和可操作性。本研究建立的HPLC方法采用C18(4.6 mm×150 mm,5 μm)色谱柱为主流通用柱,以甲醇-乙酸铵水溶液(20 mmol/L,pH 6.8) 作流动相有利于色谱系统的快速平衡。方法稳定、准确度高,易于操作,为盐酸阿考替胺三水合物药物的快速分析提供了基础,可用于盐酸阿考替胺三水合物工业品的检测,并用于原料药的质量控制。
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表 1 仪器工作参数
Table 1 Working parameters of the AAS instrument
工作参数 设定条件 波长 242.8 nm/267.6 nm 灯电流 5 mA 狭逢宽度 0.2 nm 燃烧器高度 6 mm 燃气流量 45 L/h 积分方式 Repeated mean 积分时间 3 s 延迟时间 10 s 表 2 方法对照试验
Table 2 Comparison of analytical results of Au with aqua regia dissolution-FAAS and others analytical methods
金测定方法 金量(μg/g) RSD(%) 分次测定值 平均值 标准偏差 王水溶样-FAAS法 (本法, n=12) 546 568 538 549 8.76 1.60 542 560 547 550 539 543 555 546 549 泡沫富集-FAAS法[3](n=5) 550 550 540 547 7.56 1.38 538 556 氰醌容量法 ( n=11) 565 561 559 551 10.98 1.99 569 552 544 546 544 537 540 542 火试金重量法 ( n=10) 544 543 546 551 5.42 0.98 552 549 555 557 557 554 556 表 3 外检样品的金量分析结果比对
Table 3 Comparison of analytical results of Au in inspection samples
外检样品批号 样品编号 金量测定值( μg/g) 泡沫富集-FAAS法[3] 王水溶样-FAAS法 (本法) 2012B15 1 0.20 92.4 2013B68 1 3.49 15.81 2 3.66 19.66 3 0.09 14.60 4 0.09 6.24 表 4 金矿石国家一级标准样品的金量分析结果
Table 4 Analytical results of Au in gold ore national standard samples
标准物质编号 金量(μg/g) 标准值 泡沫富集-FAAS法[3] 测定值 王水溶样-FAAS法 (本法)测定值 GBW 07809 10.6 10.52 17.15 GBW 07205 14.0 13.83 19.74 GBW 07297 18.3 18.46 20.49 GBW 07206 19.4 19.40 25.24 GBW 07803 20.9 21.20 32.83 GBW 07802 37.3 37.15 56.52 GBW 07801 57.2 57.14 71.20 表 5 无金的铁溶液中金量测定结果
Table 5 Analytical results of Au in iron solutions without Au
测量对象 吸光度 金量测定值(μg/g) 242.795nm 267.595nm 242.795nm 267.595nm 250 g/L氯化铁溶液 0.1130 0.0657 2.64 1.90 0.1269 0.0654 2.98 1.89 0.1139 0.0672 2.67 1.94 0.1208 0.0681 2.83 1.98 0.1115 0.0635 2.61 1.84 表 6 加标试验结果
Table 6 Analytical results of addition standard
测量对象 加TFe含量(%) 金量测定值(μg/g) 0.80 μg/mL 金标准溶液 0 0.79 0.5 1.10 1 1.45 5 3.42 10 5.65 表 7 Au-1样品与金矿石国家标准样品的铁含量测定结果
Table 7 Analytical results of iron content in Au-1 and gold ore national standard samples
样品编号 金量(μg/g) 金量测定的相对误差(%) 总铁(TFe)测定值(%) 推荐值 测定值 分次测定值 测定平均值 Au-1 547 549 0.37 1.84 1.88 1.86 GBW 07809 10.6 17.15 62.3 5.94 5.99 5.97 GBW 07205 14.0 19.74 40.7 3.96 4.03 4.00 GBW 07297 18.3 20.49 12.0 4.89 4.87 4.88 GBW 07206 19.4 25.24 29.9 4.77 4.85 4.81 GBW 07803 20.9 32.83 56.9 12.93 12.93 12.93 GBW 07802 37.3 56.52 51.5 28.70 28.76 28.73 GBW 07801 57.2 71.20 24.5 28.95 29.15 32.83 表 8 含铁量对金量测定的影响程度试验
Table 8 Effect of iron content on analysis of Au content
Au-1 称样量(g) 样品含铁量 (%) 金量测定值(μg/g) 分次测定值( n=3) 测定平均值 1.0 (含金量 54.7 μg/g) 2 54.4 55.6 54.3 54.8 5 55.7 54.3 55.2 55.1 10 54.0 54.3 53.6 54.0 15 55.4 55.7 56.2 55.8 20 57.0 58.2 61.6 58.9 30 57.8 58.4 58.4 58.2 2.0 (含金量 109.4 μg/g) 2 109.4 108.0 110.8 109.4 15 107.6 108.4 09.6 108.5 20 109.0 110.6 112.8 110.8 25 120.6 120.6 122.2 121.1 30 128.0 122.0 121.6 123.9 35 127.0 130.0 127.6 128.2 3.0 (含金量 164.1 μg/g) 25 161.0 164.5 165.2 163.6 30 175.4 174.5 169.4 173.1 35 177.0 175.4 147.5 166.6 4.0 (含金量 218.8 μg/g) 25 218.6 221.8 216.1 218.8 30 225.1 225.1 230.0 226.7 35 225.1 222.7 223.5 223.8 表 9 金量测定的允许误差
Table 9 Permissible error of gold determination
Au-1称样量 (g) 金量 (μg/g) 允许相对误差 (%) 允许绝对误差 (μg/g) 1.0 54.7 5.19 5.68 2.0 109.4 4.33 9.47 3.0 164.1 4.33 14.21 4.0 218.8 4.33 18.95 -
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