地质样品中锡元素的测定lCP-OES法

李俏丽

（甘肃省有色金属地质勘查局天水矿产勘查院测试中心，甘肃 天水 741020）

从地质样品中提取锡的过程，需要利用科学的技术手段，测定地质样品中锡的具体含量，但是传统的测定方法效率较差，且测定准确性不足，已经无法满足地质样品测定工作的实际需求，在此背景下，ICP-OES测定方法被提出并开始应用，在实践应用中具有良好的效果，相比于常规测定方法而言，ICP-OES测定方法能够提升整体工作效率，最为重要的是能够促进测定结果准确性提升，还不会出现传统测定方式中存在的污染问题，整体测定技术流程较为简单，为此，需要准确掌握ICP-OES测定方法的正确应用方式。

1 ICP-OES以及锡简要介绍

1.1 ICP-OES

ICP-OES是指电感耦合等离子体发射光谱仪技术，在生物、化学以及地质等多个领域与行业中具有广泛的应用，能够实现对样品中超过70余种金属元素以及一些非金属元素的定性与定量分析工作。ICP-OES仪器设备的系统主要包括雾化器、雾室、炬管以及蠕动泵等，雾化器一般为标准石英同心雾化器，雾室一般采用标准石英旋流雾室，炬管一般采用可拆卸、低气流以及低功率管的石英炬管，蠕动泵可以通过计算机对其进行控制，一般采用双道12滚柱，能够更加准确地对流速进行控制，从而提升测定精确性；在氩气控制方面，通过计算机对流速进行控制，应用质量流速控制，精确度能够达到0.001L/min。在ICP-OES技术应用过程中，包括如下几项特征：①ICP-OES技术在应用过程中，具有功效稳定的特征，还能够完成快速、连续地对多项元素测定，且测定结果精确性较好。②ICP-OES仪器设备的中心气化温度较高，在对样品进行检测过程中，能够使得样品充分气化，从而确保满足相关检测需求。③ICP-OES测定方法的应用，能够与计算机软件充分融合，利用计算机软件对测定流程进行控制，还能够直接获取测定结果，从而能够提高测定工作效率，证明ICP-OES测定方案综合效果较好[1]。

1.2 锡简要介绍

锡是一种银白色、低熔点的金属元素，主要是氧化物的形式存在。锡元素金属较为柔软，容易弯曲，熔点为231.89℃，沸点为2260℃；锡在空气中表面会生成二氧化锡保护膜，该物质较为稳定；锡在常温下具有延展性，尤其是在100℃条件下，展性较好，可以展成较薄的锡箔，为此在包装等领域具有应用。金属锡在现代化工等领域中具有广泛的应用，为“五金”之一，我国对金属锡的利用历史较早，早在商周时期就有使用锡器的传统。在现代生产领域中，锡是生产、制造电子产品的重要原材料，电子产品的大量使用，使得金属锡的市场需求不断提高，但是金属锡开发获取具有一定难度，矿产资源中的锡元素测定为开采基础，所以需要做好锡元素的测定工作，从而能够为金属锡开发工作提供支持[2]。

2 ICP-OES在地质样品锡元素测定中的应用

采用ICP-OES测定方法，对地质样品中的锡含量进行测定，由于在测定过程中能够获得更低的检出限，且该技术应用流程较为简单，结果更为可靠，在地质样品锡含量测定工作中得到较为广泛的应用。结合对地质样品的分析可以明确，地质样品中，锡主要以氧化锡的形式存在，且氧化锡的化学性质较为稳定，不易在无机酸中溶解，如果直接采用HF对地质样品进行处理，会导致地质样品中的锡元素出现损失[3]。在采用ICP-OES对地质样品中锡进行测定时，需要做好前期处理工作。

2.1 仪器以及参数设定

仪器型号：Optima 8000 ICP-OES（电感耦合等离子体质谱仪）；仪器参数：射频功率：1300W；等离子体气流量：15L/min；辅助气流量：0.5L/min；雾化气流量：0.8L/min；泵进样量：1.5ml/min；进样冲洗时间设定为20s；氩气纯度设定为99.99%。

2.2 实验试剂准备

仪器型号：Optima 8000 ICP-OES（电感耦合等离子体质谱仪）；仪器参数：射频功率：1300W；等离子体气流量：15L/min；辅助气流量：0.5L/min；雾化气流量：0.8L/min；泵进样量：1.5ml/min；进样冲洗时间设定为20s；氩气纯度设定为99.99%。

2.3 实验方法

（1）在地质样品分解方面，精确称量0.1g地质样品放置在高铝干锅内，并计入1g过氧化钠；在充分搅拌后，覆盖一层0.5g过氧化钠；

（2）将高铝干锅放在750℃的马弗炉内，使其充分熔融8min；加入10mL盐酸，在电热板中对其进行加热处理，加热低温溶解盐类物质之后，将高铝干锅去除并处理，在充分冷却后取溶液100mL；为了防止雾化器受到高温盐的影响出现问题，从中提取清液5mL，并加入盐酸1mL，最后定容到50mL。

（3）在标准溶液的配置中，准确称量锡标准溶液25mL，将其放置在250mL的容器内，加入盐酸5mL后定容，将其作为本次实验的标准曲线母液，浓度设定为100微克/mL；

（4）准确称量标准母液0mL、0.5mL、1mL、2mL以及4mL，将其放在100mL容器内，加入2mL盐酸溶液，定容到100mL，将其作为Sn的标准系列，浓度分别为0微克/mL、0.5微克/mL、1微克/mL、2微克/mL以及4微克/mL[4]。

（5）在分析方法中，应用ICP-OES测定方法时，需要准确选择分析物的波长，因为地质样品基体元素与分析物之间的发射波长会受到光谱的影响，为了能够提升测定结果准确性，本次实验采用4条Sn元素的波长，分别为189.926、235.484、283.997以及242.170对其进行测定，结合相关分析，需要选择受到影响最低的部分，且需要保证灵敏度，为此选择锡189.926作为分析波长；

（6）对于ICP-OES连续背景以及光谱影响产生的强度，采用对记录波长长度进行校正的方式，从而确定分析物的测量波长与背景校正，具体为：分析物为Sn，波长为189.926nm，观察下限为189.840，观察上限为190/012，背景校正为-0.025。

在数据处理工作中，在对Sn进行测定前，采用试样信息编辑器，将识别码、试样原始重量、试样体积、稀释前体积以及稀释后体积输入，并做好数据的存储与管理工作，本次实验采用Data Manager程序将数据导出为其他格式，最后创新数据报告[5]。

3 ICP-OES在地质样品中锡测定的应用效果分析

3.1 过氧化钠用量选择

高盐酸融合会对进样系统造成损坏，使得雾化器发生堵塞问题；在样品分解过程中，采用过氧化钠和过量的盐酸，能够生成盐类物质，所以样品分解过程中采用的过氧化钠总量需要做好控制，通常情况下不能超过2g，并且在测定金属锡之后，需要立刻采用10%稀盐酸对进样系统进行清洗，从而能够避免雾化器出现堵塞问题[6]。

3.2 检出限分析

在ICP-OES仪器设备工作条件固定的情况下，将读数时间调整为50s，将样品空白溶液作为常规样品进行分析测定，重复次数设定为20次，按照3倍标准偏差对测量区域波长处的背景强度进行计算，得到方法检出限为0.001%。

3.3 精密度与准确性

在ICP-OES仪器设备工作条件固定的情况下，测定方法的准确性与精密度依据地质矿产实验室测试质量管理规定对其进行实验，分别按照国家规定标准物质样品GB207240、GBW07282以及GBW07284进行5次检测，具体测定数据如表1所示。

表1 精密度与准确度实验数据

在上述表格中，准确性计算公式为：（测定值-标准值）/标准值＊100%（i=1,2,3,4,5）；精密度计算公式为：（测定值-平均值）/平均值＊100%（i=1,2,3,4,5）；相对误差允许限计算公式为：（14.37标准值-0.1263-7.659）/20.5；相对偏差允许限计算公式为：14.37平均值-0.1263-7.659。

结合上表数据可以明确，准确性与精确度都在相对误差允许限与相对偏差允许限范围内，满足地质矿产实验室测试质量管理相关工作的要求[7]。

3.4 加标回收率结果

在ICP-OES仪器设备工作条件固定的情况下，对国家标准物质GBW07282以及GBW07240进行加标回收实验，采用两次不同加入量的实验方法，得到如下表所示的结果。

表2 加标回收率实验结果

结合上表的数据可以看出，加标回收率在95%到195%的允许限范围之内，说明符合地质矿产实验检测的相关管理规定[8]。

3.5 方法对比与不确定度实验

选择不同矿区的十种地质样品，应用苯芴酮比色测定方法与ICP-OES测定方法对其进行检测，得到如下表所示的结果。

表3 不同测定方法的对比结果

结合上表的数据可以明确，采用苯芴酮比色测定方法与ICP-OES测定方法之间的数据允许限A≤1，为此ICPOES与苯芴酮比色技术的测定结果基本相同，符合地质矿产实验室测试质量管理的相关规定，且ICP-OES测定方法效率更高、污染更小，综合效果优于苯芴酮比色技术，所以可以采用ICP-OES代替常规的苯芴酮比色测定技术，将ICP-OES测定技术的优势全面发挥出来，是提高锡元素测定工作质量的有效方式[9]。

4 ICP-OES在地质样品中锡测定的应用评价分析

通过上表的数据可以明确，将ICP-OES应用在地质样品中锡元素的测定，能够有效提升锡元素测定结果准确性，相比于传统的苯芴酮测定技术而言，苯芴酮测定技术的成本较高，且测定流程较为复杂，还会产生一定的污染，对人体以及环境产生影响，ICP-OES测定方法具有成本较低、测定效率较高以及环保等优势，是地质样品测定技术发展的主要趋势，为此需要加强对ICP-OES测定技术的应用[10]。例如：将ICPOES测定方法应用在铜尾矿中锡含量测定工作中，采用过氧化钠溶液对铜尾矿样品进行熔融分解处理，之后利用ICPOES测定方法进行处理，能够有效提高测定准确性。现阶段，ICP-OES方法已经在多项金属元素的测定工作中取得应用，都取得了较为良好的效果，使得地质样品中金属元素测定工作技术水平得到提高，且ICP-OES方法还处于不断完善的过程中，可以预见的是，随着ICP-OES方法的不断完善，在地质样品中金属元素测定工作中将会发挥出更好的效果，为此需要加强对ICP-OES方法的应用优化，创新ICP-OES方法应用流程，确保ICP-OES方法的优势能够最大化发挥。

5 结语

综上所述，本文简要阐述了ICP-OES测定方法与金属锡的基本内涵，并通过实验的方式对ICP-OES的具体应用方式进行分析，结果证明ICP-OES在地质样品中锡的测定具有良好的应用效果，相比于传统的测定方法而言，不仅能够保证测定结果准确性，还能够提升测定效率，且测定工作成本更低，还不会产生污染，希望能够对相关领域起到一定的借鉴与帮助作用，不断提升ICP-OES测定方法应用技术水平。