电感耦合等离子体原子发射光谱法同时测定长石中七种常见元素

代建强，马宏彦，宛瑞静

（河南省有色金属地质矿产局第一地质大队，河南安阳455004）

长石是长石族矿物的总称，它是一类含钙、钠和钾的铝硅酸盐类造岩矿物，在地壳中最为常见。中国长石资源较为丰富，广泛应用于陶瓷、玻璃及搪瓷等工业，是制造陶瓷、搪瓷，玻璃的主要原料之一，此外在农业肥料、医药等方面也有一定应用[1]。长石中常见元素的测定方法主要以容量法、原子吸收光谱法、分光光度法为主[2-4]，近些年来，X射线荧光光谱法、电感耦合等离子体原子发射光谱法等新方法也有报道[5-7]。电感耦合等离子体原子发射光谱法以其简便、快速，多元素同时测定，精密度好，准确度高等优点，广泛应用于地质行业分析测试工作。本文通过对试样溶解体系，氢氟酸用量，标准工作曲线绘制等条件进行试验，建立了电感耦合等离子体原子发射光谱法测定长石中常见元素的测定方法，用国家一级标准样品进行了验证，其精密度和准确度均令人满意。

1 实验部分

1.1 主要仪器及工作条件

主要仪器：Thermo ICAP-6300电感耦合等离子体发射光谱仪（美国热电公司）。

工作条件：功率1150w、分析泵速50rpm、冲洗泵速100rpm、分析最大积分时间30s、辅助气流量1.0 L/min、冷却气流量15mL/min、垂直观测高度12.0mm。

高纯氩气（质量分数≥99.99%）；聚四氟乙烯坩埚。

1.2 标准溶液及试剂

铝、铁、钛、钙、镁、钾、钠标准储备溶液：各元素浓度为1.00mg/mL（国家标准物质研究中心研制）；元素混合标准工作溶液：由各元素标准储备溶液逐级稀释，配制成混合标准工作溶液（见表1）；介质为1+19盐酸；氢氟酸、硝酸、高氯酸、硫酸、盐酸，均为分析纯。

表1 混合标准工作溶液中元素的浓度 ρB/mg/L

1.3 试验方法

准确称取0.2000g试样于25mL聚四氟乙烯塑料坩埚中，用水润湿，加氢氟酸5mL、硝酸1mL、高氯酸（硫酸）0.5mL，放在低温电热板上于110℃加热溶解，待试样溶液清亮后，升高温度继续加热至白烟冒尽，取下冷却至室温，加1+1盐酸10mL，于低温电热板上加热至微沸，取下冷却，定容于100 mL容量瓶中。同时做空白试验。于选定的仪器条件下测量。

2 结果与讨论

2.1 元素分析谱线的选择

仪器测试软件为各个待测元素提供有若干条分析谱线，对元素分析谱线的选择需要从谱线强度、背景干扰、共存元素干扰、待测元素检出限、信噪比等因素综合考虑。因此选择一条合适的分析谱线，必须根据待测试样的性质、组成等特点，经过多次实验确定。采用国家标准样品中待测元素的多次测量，对元素各条谱线的谱图、强度、干扰等因素进行对比分析，选择出本方法待分析元素的最佳分析波长为Al2O3396.152nm、TiO2334.941nm、Fe2O3259.940nm、CaO 396.847nm、MgO 285.213nm、K2O 766.491nm、Na2O 589.592nm。

2.2 溶解体系的比较

用长石标准样品GBW03116、GBW03134分别通过HF-H2SO4、HF-HNO3-HClO4溶解体系进行对照试验，结果显示，两种溶解体系的元素测定结果无明显差异，但是HF-H2SO4体系挥发温度高，速度慢。因此，本试验选用HF-HNO3-HClO4溶解体系。

2.3 标准工作曲线与方法检出限

在选定的仪器工作条件下，通过选择的分析谱线测量混合标准溶液，使用iTEVA仪器操作软件绘制出待测元素的标准工作曲线，对空白溶液平行测定11次，以其测定结果的标准偏差3倍为方法检出限（见表2）。

2.4 方法精密度

按照试验方法，对长石标准样品（GBW03116）中待测元素进行9次单独测定，测定结果见表3。各待测元素的相对标准偏差（RSD）＜9.5%。

2.5 方法准确度

用本试验方法对长石国家标准样品（GBW03116、GBW03134）中待测元素进行多次测量（n=5），其平均值与标准认定值比较一致（见表4），相对误差（RE）为-6.67～10.53%，无系统误差。

2.6 方法对照试验

表2 标准工作曲线与方法检出限

表3 方法精密度试验结果 WB/%

表4 准确度试验结果 WB/%

1号、2号样是未知长石试样，3号和4号样是GBW03116和GBW03134国家标准样品，分别采用本方法与其他化学分析方法进行对照，分析结果见表5。不同分析方法的测定结果相吻合。

3 结论

因电感耦合等离子体原子发射光谱分析仪器一次进样对多元素进行同时测定的特点，利用此仪器建立的分析方法测定速度快、劳动强度小、结果准确度好等优点，适合大批量试样的快速测定。

表5 不同方法对照试验分析结果

[1]董伟霞，顾幸勇，包启富.长石矿物及其应用[M].北京:化学工业出版社，2010.

[2]岩石矿物分析编委会.岩石矿物分析（第二分册）4版[M].北京:地质出版社，2011:1-33.

[3]JC/T873－2000，长石化学分析方法[S].

[4]JB/T5893.6－1991，电瓷用原料钾长石化学分析方法[S].

[5]袁欣艺，谌观秀.X射线荧光光谱法测定长石的化学成分[J].岩矿测试，1999，18(3)：232-234.

[6]应晓浒，曹国洲.熔融制样X射线荧光光谱法测定钠长石钾长石中多元素[J].岩矿测试,2003，22(3)：221-224.

[7]李岩，赵恒英.ICP-AES法测定长石中杂质元素[J].理化检验:化学分册，1999，35(5)：228-229.