ICP测定粘土中的Al、Fe、Ti、K、Na

姜 森

（中国建筑材料工业地质勘查中心辽宁总队，辽宁 沈阳 110000）

粘土是用途最为广泛的矿物原料之一[1-3]，除其主要成分Si以外，还有含量较高的Al、Fe、Ti、K、Na等元素，这些元素含量决定了粘土的物理性质和应用领域。传统化学分析方法采用碱熔样品、滴定、比色、原子吸收和火焰光度计等分析手段才能完成上述元素的分析工作[4]，本试验采用四酸消解去硅[5-6]，ICP-AES快速测定法[7-9]，分析时间约为传统方法的四分之一。

1 试验部分

1.1 仪器设备与样品试剂

仪器与设备：赛默飞ICAP 7000 SERIES电感耦合等离子体发射光谱仪，可调压电热板，25mL聚四氟乙烯坩埚，100mL容量瓶。

样品与试剂：GBW-03103 、GBW-03104标准样品，盐酸、硝酸、氢氟酸、高氯酸、去离子水和高纯氩器。

1.2 样品处理

称取样品0．100 0g于25mL聚四氟乙烯坩埚中，滴水润湿，加混酸(盐酸∶硝酸∶氢氟酸∶高氯酸=10∶5∶10∶1)15mL置于电热板，近沸消解至白烟散尽，取下稍冷加10mL盐酸(1∶1)加热溶解残渣，用去离子水冲洗定容至100mL容量瓶，沉淀后待测，标准曲线与空白操作同上。

1.3 仪器条件

通过以往仪器使用的经验积累，兼顾试验质量和效率，最终确定仪器的基本参数为：高频功率为1．15kW，等离子气流量为15L/min，辅助气流量0．50L/min，冷却气流量12L/min，雾化器气流量0．50L/min，曝光时间均为10s，进样时间20s，清洗时间5s，泵速50r/min，综上单样品测试时间约为45s。测试前普通流量氩气吹扫检测室2h以上。

2 结果与讨论

2.1 试验条件选择

为了缩短消解时间，混酸没有使用硫酸，对于难溶样品可多加5mL氢氟酸，溶解残渣时要加1∶1盐酸10mL，加热约10min确保Al元素充分提取。影响谱线强度的因素较多，尤其是试样组分的影响较为显著，使用标准溶液做曲线基体与测量样品基体完全不同，再加上多元素混标配置容易出错，所以选择粘土标准样品曲线法。

2.2 标准曲线选择

为了使测量样品与标准曲线背景值最大程度接近，采用GBW-03103标准样品称取0．080 0g、0．100 0g、0．120 0g作为标准曲线，对GBW-03104进行检测，考虑到谱线干扰、谱线强度等因素[10-11]，最终选择波长(nm)Al 237．312、Fe 240．488、Ti 368．52、K 769．896、Na 589．592。标准曲线结果见表1。

表1 标准曲线结果

2.3 试验结果

试验结果选取编号为GBW-03104的粘土国家一级标准物质作为样品，准确称取0．100 0g共7份，按照上述试验方法进行分析测试，测量结果见表2。

表2 测量结果 (单位：%)

2.4 方法的准确度

选取上述n1号样品的测量结果对本方法的准确度进行验证，结果如表3。依据行业标准DZ/T0130-2006，粘土相对偏差允许限系数(C)为1，X0为标准值。分析结果与标准值的相对误差均小于允许限值(YB)，表示为合格。

表3 方法的准确度

2.5 方法的精密度

选取上述n(2～7)号样品的测量结果对本方法的精密度进行验证，结果见表4。各个元素测量结果的相对标准偏差(RSD)在0．53%～7．19%，依据行业标准DZ/T0130-2006，YC=C(14．37X-0．1263-7．659)，粘土相对偏差允许限系数(C)为1，X为平均数，相对偏差允许限值为(YC)，结果均符合标准。

表4 方法的精密度(n =6)

3 结论

四酸消解粘土能去除其主要成分硅，使得ICP能够同时测量粘土中Al、Fe、Ti、K、Na的含量。本方法操作简单，试验周期短，数据稳定可靠，符合行业标准，适合资源地质中粘土的常规检测。