高铜矿石中微量元素ICP-MS分析方法

2020-12-09 16:30
世界有色金属 2020年2期
关键词:标准溶液电感微量元素

樊 丽

(甘肃省地质矿产勘查开发局第四地质矿产勘查院,甘肃 酒泉 735000)

地质样品中存在大量的微量元素,同时这些元素对于地质过程示踪发挥着非常重要的作用,对地质样品展开详细的测量,获取其微量元素信息显得更加的重要起来。电感耦合等离子体法作为一种重要的分析测试技术,近年来获得了巨大的发展,该项技术能够精准的开展多元素的测量工作。在20世纪80年代后,在地质样品以及环境样品测量中发挥了非常重要的作用,成为一种应用最为普遍的微量元素测试技术,相较于其他技术手段,该项测试技术在测试过程中,能够精准的进行样品制备,而且测量起来非常的迅速,具有非常高的灵敏度,能够对测量周期中很多元素开展相应的测量工作。实际工作开展过程中,有效测定地质样品中的有关微量元素,可以更好的指导地质作用的研究工作,对地质环境的演化与物质迁移等情况展开更加详细的了解,成为地质研究的工作重中之重。在不断的研究过程中,高铜矿石测定中电感耦合等离子体质谱法发挥了非常重要的作用,实际测定过程中,不仅在检出限方面比较低,同时具有非常简单的谱线,因此在测定高铜矿石中微量元素时,应用非常的广泛。

1 电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)的工作原理

电感耦合等离子体质谱仪由ICP源(包括气体控制系统、点火装置、ICP发生器和样品引入系统)、MS仪(包括离子透镜系统、质量分析器、检测器和真空系统及电路系统)和两者间的接口三部分组成[1]。工作过程是样品溶液由蠕动泵送入雾室,在常压和约7000K高温的ICP通道中被蒸发、原子化和电离,离子在加速电压作用下,经采样锥、截取锥,被离子透镜系统加速、聚焦后进入质谱仪,不同质核比的离子选择性通过四极杆质量分析器,射到电子倍增器上,输出信号经前置放大器和多道分析器检测,由计算机进行数据处理,给出测定结果。

2 地质样品消解的主要方法

地质样品在长期的演化过程中,其非常的复杂,同时具有很好的耐酸作用,消解比较困难。目前主要的消解方法包括高压密闭消解以及敞开式消解和普通Teflon灌密闭消解等多种消解方法,然而以上这些消解方法在具体应用过程中,都有一些缺陷存在,如利用敞开式溶酸法进行消解,在实际运用过程当中,需要应用大很大量的酸,同时在测试效果以及测试效果方面还不是非常的理想;而同位素Re、Os和一些稀有金属测量过程中主要的消解方法,主要是通过Carius管进行密封消解,实际消解时有一定的危险性存在,而且实际消解过程中,不能够完全的消解掉地质样品;普通Teflon灌密闭消解法在实际的消解过程中,加热方式主要通过电热板进行加热,然而在实际加热时,会造成加热不均匀状况的发生,另外不能承受较大的压力,极易导致酸发生泄漏,影响样品的消解,更影响测定效果;利用传统高压密闭消解手段进行消解样品过程中,空白值相对不高,酸量应用也非常的少,然而实际消解时,由于压力的不断改变,极易导致酸泄漏问题的发生,并且不能对地质样品进行全面的消解,另外对地质样品消解过程中,需要耗费大量的精力进行前期处理,消解过程相对繁琐。针对以上消解地质样品的方法实际应用情况进行分析。文中利用微波消解-电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)针对地质样品内微量元素测定工作展开详细的研究工作,样品进行前处理过程中,主要通过HNO3-HF体系-微波消解来完成,通过进行赶酸,接着以5mL 1:1 HNO3开展提取,消解时不仅操作非常的简单,而且效率高,没有损失。并在此基础上,有效校对多个元素,改进相关技术,通过双内标法,对地质样品非准确定容测试方法进行建立。将Rn内标元素合理的加入到前期处理地质样品中,合理的进行稀释,开展校正,并校正Re内标元素加入定量出现的信号漂移情况,使得稀释定容工作量得到了大幅的环节。

3 试验仪器及试剂

(1)仪器。实际实验过程中,选择美国热电公司生产的icp-Qc型电感耦合等离职质谱进行测量,仪器的实际功率在1500W,0.8L/min的雾化流速和15L/min的冷却气流速,样品锥为铂锥,锥孔时1.1mm;样品消解利用微波仪进行消解,制备超纯水是此次试验的主要用水。

(2)试剂及样品。多元素混合标准溶液为10mg/L、Re单元素标准溶液为1000mg/L,BCR-2为国家地质标准物质,同时还有岩叶标准物质以及BHVO2玄武岩,GSP-2花岗岩以及AGV-2安山岩石油美国地质研究局所研制,优级纯HNO3、HF、1000mg/L的Rh铑元素标准溶液。

(3)样品制备。对试样进行50mg进行准确的称取,并将其进行0.1mg精确,利用PTFE消解管(10 mL)进行盛装,控制和减少挂壁现象的发生,并将2ml的硝酸以及5ml的氢氟酸封闭的加入到其中,将消解盖盖上,对样品进行测定过程中,同时进行2个空白样品以及标准样品1个进行测定。将330ml水以及双氧水30ml与硫酸2ml加入微波消解仪反应罐中消解。样品经过消解之后再置于PFA消解罐(15ml)中,消解管以及其盖子通过清水进行有效冲洗,在消解罐内导倒入洗液,反复的进行几次,通过电热板进行加热,温度控制在180℃,使溶液不断的缩小,直至和黄豆大小一样大时,将5 mL1:1HNO3加入至消解罐内,将盖子盖好,持续进行4h加热提取,完成之后将电热板上的消解罐取下,并进行冷却利用容量瓶(100mLPFA)盛装,并通过清水冲洗盖子以及消解罐,并利用容量瓶盛装洗液,合理定容,并均匀的进行摇晃。

4 试验结果与讨论

(1)标准曲线以及方法检出限。通过2%HNO3在根据逐级进行稀释方法下,合理的稀释标准溶液,进行标准混合溶液0、1.0μg/L、5.0μg/L、10μg/L制备,标准的曲线的有关系数都0.999以上。经11次进行持续试验过程的空白是该方法的主要检测下限,测定值3倍标准差是浓度与定容体积相乘,然后将取样量获取的分析物相除,浓度ug/kg,在检出限下各种元素都处在0.003μg/kg~0.60μg/kg的范围。Ca、Zr、Nb、Hf、Ta是主要的元素,敞口酸溶方法没有稀土元素方法检出下限较好。

(2)质谱干扰校正。多原子离子以及双电荷离子是影响地质样品的主要因素,元素Ba具有较高的含量,因此,氧化物的产生以及稀土元素受到多原子离子影响,存在非常大的干扰。可以利用10mg/L Ba标准溶液测试,对BaO+/Ba+系数进行确定,有效的校正Sm、Eu的干扰,同位素检测可以选择Ga。

5 结论

相较于过去应用的消解法,利用硝酸-氢氟酸体系在微波消解仪内,来对样品进行消解,因密闭条件下进行消解,避免消解过程中存在的污染问题,赶酸是时能够控制稀释氟化物产生,同时提取时加入硝酸,具有较快的速度溶样,试剂消耗小,具有较底的分析本。通过电感耦合等离子质谱,对地质样品稀释元素进行测定,内标元素为铑,能够有效的降低基体效应的发生,操作起来非常的渐变,具有很高的灵敏度,精密度好,而且还有很好的精准度,可以在测定地质样品微量元素广泛的运用。

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