随着科学技术的发展,稀散元素镓作为高新技术产业的支撑材料而广泛应用于电子、通信、医疗等领域。为了满足日益增长的镓金属的需要,综合开发、利用镓资源已成众多专家关注的焦点。目前,关于稀散元素镓的分离富集及测定方法已有相关报道,但多数是针对粉煤灰、铝土矿、闪锌矿等经冶炼有色金属后的废渣样品。钒钛磁铁矿富含大量有色金属,是西部重要的矿产资源之一,其原矿及提钒尾矿中都含有丰富的镓,含量均达到综合利用水平,具有一定的回收价值,但是针对基质复杂的钒钛磁铁矿中镓的分离富集与测定少见报道。基于此,本研究针对钒钛磁铁矿原矿、精矿及尾矿中镓建立了一系列的分离富集及测定方法。主要的研究工作及成果有:1.以1-(2-吡啶偶氮)-2-萘酚(PAN)为显色剂,经碱熔、萃取,分光光度法测定钒钛磁铁矿中镓。最佳显色条件是:在pH=3.2的邻苯二甲酸氢钾-盐酸(KHP-HCl)缓冲溶液和3 mL 95%乙醇溶液中,一定量的Ga(III)与4 mL 0.5 g/L的PAN常温下形成红色络合物,该络合物在545 nm处具有最大吸收,表观摩尔吸收系数为3.0×104 L?mol-1?cm-1。Ga(III)的质量浓度在0.05-3μg/mL范围与吸光度内呈线性,检出限为0.033μg/mL,相对标准偏差RSD=1.6%(n=7)。钒钛磁铁矿样品经氢氧化钠和过氧化钠碱熔、过滤、酸化还原铁、乙酸丁酯萃取、蒸馏水反萃取Ga(III),使Ga(III)与大量基体元素分离以消除干扰。2.为了进一步提高方法灵敏度,基于硫酸铵((N H4)2SO4)能使聚乙二醇-2000(PEG-2000)相与水相分层,提出了聚乙二醇—硫酸铵—双水相萃取分光光度法测定钒钛磁铁矿中的镓。最佳条件是:在3 mL pH 3.5的邻苯二甲酸氢钾-盐酸(KHP-HCl)缓冲溶液和7 mL PEG-2000水溶液中,Ga(III)与PAN形成红色络合物,加入8.0 g固体(NH4)2SO4振荡,静置,Ga(III)-PAN红色络合物分配在PEG-2000高聚相中,取高聚相于545 nm处测定其吸光度。该方法线性范围为0.01-1μg/mL,检出限为0.0033μg/mL,表观摩尔吸收系数为1.26×105 L?mol-1?cm-1。与方法1相比,灵敏度提高,检出限降低10倍。3.为了减少有机萃取剂用量,提高分析方法的灵敏度和选择性,建立了以PAN为络合剂、氯苯(C6H5Cl)为萃取剂的超声辅助-分散液液微萃取-火焰原子吸收光谱(USADLLME-FAAS)测定钒钛磁铁矿中痕量镓的新方法。最佳实验条件为:在pH 3.5的邻苯二甲酸氢钾-盐酸(KHP-HCl)缓冲溶液中,依次加入2 mL 0.5g/L的PAN溶液,500μL氯苯萃取剂、在30℃下萃取10 min。在最佳实验条件下,对系列Ga(III)标准溶液进行富集、测定,工作曲线的线性范围为0.1-1μg/mL,检出限为0.07μg/mL,富集倍数为124,相对标准偏差(RSD)为13.54%。4.建立了聚丙烯基强酸性阳离子交换纤维分离富集痕量镓的新方法。当溶液pH为3,上柱流速为2 mL/min时,1000 mL 0.1μg/mL的Ga(III)可被0.1000 g聚丙烯基强酸性阳离子交换纤维定量吸附,10 mL 1.6 mol/L的硝酸溶液能将其定量洗脱,富集倍数达到100倍。该纤维对Ga(III)的吸附率随温度升高而增大,吸附以液膜扩散为主。经Arrhenius公式计算的表观活化能为38.71 kJ/mol。离子交换纤维对镓的静态饱和吸附容量为209.4 mg/g,交换吸附过程服从Freundlich经验式,吸附容易发生。在最佳吸附及洗脱条件下,对自然河水和自来水中的Ga(III)进行分离富集及加标回收试验,结果表明,回收率介于86.3~104.4%之间,相对标准偏差(RSD)介于0.1~1.7%之间。本研究建立的三个分析方法已成功应用于钒钛磁铁矿原矿(GBW07224)、精矿(GBW07226a)尾矿(GBW07227)标准样品中镓的测定,测定结果相对误差介于-4.3%~2.4%,符合分析化学痕量分析要求。此外,建立了聚丙烯基强酸性阳离子交换纤维分离富集痕量镓的新方法,为钒钛磁铁矿中镓的综合利用及后续研究提供方法支撑。