离子色谱技术在地质岩矿测试中的应用

吴 哲，张武萍，周春雨，陈秀娜

地球上所拥有的很大一部分资源都处于地下，其中就包括了矿产资源，在实际开展矿产资源开发的过程中，岩矿测试工作为其中不可缺少的一项内容。就当前阶段的总体情况来看，和其它岩矿测试技术相比较，离子色谱技术在实际当中的应用要更加广泛一些。最早应用离子色谱技术的国家是美国，此项技术从出现到现在，一直在不断推动化学分析技术的发展。经过大量的实践研究表明能够了解到，离子色谱技术在高检测精度以及检测速度方面的表现较为突出。当前我国所开展的岩矿测试工作当中也积极地采用离子色谱技术，但我国由于对此项技术的应用较晚，目前仍然处于初级阶段，相关的理论体系还不够健全和完善，所以对离子色谱技术在岩矿测试中的应用进行更为深入的探索依据非常积极的意义，以此才能够对离子色谱技术有一个更加全面的掌握，使离子色谱技术在地质岩矿测试当中的作用能够得到充分地发挥。

1 离子色谱技术的概述

离子色谱技术的应用原理主要是在对检测目标样品当中所含有的离子给予分离的基础上开展对其的测定。明确来说，在开展测定工作的过程中，矿物样品当中所含有的电解质会同离子共同进行流动，然后使其能够通过色谱柱，因为离子自身的容量存在相应的差异所以会得到分离，其中所存在的强电解质在通过抑制柱之后其溶液会产生相应的变化，此种情况的发生便会使得溶液向低电导溶液的转化。该技术经过长时期的发展以及不断深入的探索之后，当下的相关研究人员把色谱柱的双柱转化成为了单柱，同时离子检测自身所具备的整体性以及电导检测性也一直在不断地得到优化，就该技术的总体内容来说，分离柱为其中不可缺少的一项内容，对其所开展的区分工作能够通过对分离柱的填料性质上展开相应的分析而进行。

离子色谱法。离子色谱法实际上的作用就是对矿物中所含有的氟以及氯开展相应的检验工作。为了能够更好地推动我国社会经济的发展，我国会引进大量的锰矿石，而在此种矿石当中存在较多的氟与氯，氟和氯属于有害物质，应用普通的检测方法是不能够保证对其的精准检测的。其容易在加工或者对其的利用期间产生相应的有害物质超标的产物。岩矿在实际开展冶炼的过程中，其中所存在的有害物质对于水体、空气和土壤所产生的污染也是非常严重的。所以，对于岩矿 当中所含有相应有害物质所开展的检测工作是非常有必要的。电位滴定法与离子选择法是之前应用较为常见的两种传统方法，这两种方法存在较多的不足之处，检测过程中所采用的方式也缺乏科学性，最终结果的准确性并不能够得到有效地保障。而离子色谱法的应用是将保证元素自身所具备的稳定性作为基础，最大程度避免基体以及水负峰对其产生的不利影响。对于平时所开展的实验室检测工作来说，同样也可以加强对离子色谱法的合理有效应用，这样除了能够一定程度促进检测工作开展的效率，其适用性也是非常强的，能够进行多种物质同时检测。

通常情况下，在开展阴离子测定的过程中，会应用到电导检测方法，电导检测法在离子色谱法当中占据非常重要的地位。并且也能够实现对紫外线的良好吸收，对于此方法的合理有效应用能够能够准确地检查出氮氧化合物与氯离子的含量。实际所开展的岩石矿物检测工作需要保证所应用检测方法的合理性，不然最终检测结果的准确性与可靠性便不能够得到有效地保障，这对矿物质的应用所产生的影响是非常不利的。

2 离子色谱技术作用原理

早在二十世纪七十年代，离子色谱技术便已经得到了应用，在后续的八十年代得到了更进一步的发展。其在最开始应用的过程中，主要是针对试验品当中存在的离子给予分离，在此基础上针对离子开展相应的测试工作，伴随着测试的进行，目标试验物质当中所含有的电解质也会慢慢进行流动，在流动期间其也会经过抑制柱以及色谱柱，在最终会产生相应的低电导溶液。现阶段我国的科学技术呈现出了良好的发展态势，在这样的背景下，科学技术水平以及试验水平都得到了很大程度的提升，最开始的离子测试经过相应的转化之后变成了单柱测试，测试通常会将分离柱作为主要载体，所以，在开展试验期间需要将具体开展测试物质作为主要依据，对其展开全方位的分析之后，选择合理的分离柱填充物质，目前比较常见的两种测试物质一般为矿产当中所含有的氯元素与氟元素。这两种类型的元素在锰矿当中的含量非常高。针对锰矿当中的物质开展检验工作的过程中，要求能够精准对其中所含有的元素含量给予测量，深入展开分析之后，了解其有可能引发的不良后果，以此来保障在开展施工以及加工操作期间可以针对其中的毒害物质给予隔离，同时也能够相应降低开采过程中对环境产生的污染。所以，在实际开展岩矿测试工作的过程中需要加强对精细化手段的应用，防止因为检测出现错误而导致最终结果缺乏准确性造成不必要的经济损失，留下相应的安全隐患，对生态环境产生不利的影响。合理有效地应用离子色谱技术，可以更具精准性以及高效性地检验锰矿当中所含有氟元素以及氯元素的数量，在检测开展期间也可以有效避免其它元素对检测结果造成的干扰和影响，能够有效减少检测出现的偏差，为最终检测结果的精准性提供有效的保障。除此之外，在实际开展岩矿测试工作的过程中，采用电导检测能够获取溶液当中所含有氮氧化物以及氯离子数量等相关数据信息，同时在实验开展期间也能够很大程度降低紫外线等因素产生的不利影响。

3 离子色谱技术在岩矿测试中的应用

3.1 在分析无机阴离子中的应用

近些年来，世界的科学技术呈现出了良好的发展态势，在这样的背景下，在无机阴离子方面所开展的色谱测试越来越多，当下已经超过了60 种。实际所开展的无机阴离子检测工作，首先需要做的就是能够对测试样本给予相应的预处理，结合实际检测所具备的条件，进行更为深入的分析，以此来选择最合理以及最有效的分离以及检测方案，对检测物体的离子样品开展相应的分离检测工作，在最终还需要给予更为深入的分析之后才能够确定有效的条件。实际开展无机阴离子检测分析的过程当中，需要结合检测目标样本所具备的条件，挑选合适的淋洗液，一般来说淋洗液的浓度不宜过高，对于无机阴离子所开展检测工作加强对电导检测法的应用，就当前阶段的实际情况来看，电导检测法为先进快捷，并且得到了广泛应用的一种检测方式。在进行岩矿检测样本选择的过程中，之前由于所应用的科技手段较为落后，进而所造成的限制，通过会应用高温热水来有效地提取出样本，而在科学技术高速发展的背景下，当下在岩矿样本的提取方面常用于先进的超声波技术，对于此项技术的合理有效应用能够保证样本在溶液当中的浸润程度足够，这对于促进最终检测结果的准确性来说具有非常积极的意义，也能够有效地缩短实验所花费的时间，为工程的顺利开展奠定坚实的基础。其次，离子色谱法所具备的优势还表现在其应用的范围更广，具有很强的适用性，能够对多种不同土壤当中所含有的矿物质给予有效地检测，但实际上因为土壤在吸收氮氧化物方面并不具备较强的能力，具有一定的特殊性，在开展土壤矿物质检测的过程当中，为了能够为最终检测结果的准确性提供有效的保障，需要能够进行反复的提取以及检测，这对于促进无机阴离子检测当中离子色谱法准确程度的更进一步提高来说是非常有利的。另外，离子色谱法在水中矿物质测定工作开展的过程中也能够发挥非常重要的作用，在进行水样测定的过程中，只需要应用简便的方式即可：应用准备好的过滤器对样品当中所含有的颗粒状的物质给予过滤，接下来在稀释完成之后便能够开展测定工作。和对水中矿物质的测定相比较，对矿石样本的测定与其之间存在较大的不同，后者测定工作的开展需要应用到更多的具有复杂性的方法。首先需要做的就是能够对矿石样本开展相应的酸碱分解处理工作，在开展试样溶解的过程中也需要应用到比较多的溶剂离子。需要强调的是，实际所开展地质岩矿样品测试工作的过程中，在岩石以及土壤当中容易存在较多的更具复杂性的离子，这样在开展离子测定的过程中，所存在的复杂离子会比较容易掺杂到离子色谱仪当中，此种情况的发生对于最终分析以及测定结果的准确性会产生较为不利的影响。因此，在矿物质测定分析当中对于离子色谱技术的应用，需要采取相应的手段预先做好基体组分方面的相关操作，这样才能够有效避免不利因素对需要检测离子所产生的不利影响。在最开始的环节一般都会应用碱熔法、半熔法以及热接法等开展相应的处理工作，根据众多的实践表明：对半熔法的应用来开展岩矿当中所含有的阴离子的测定是非常可行的一种预处理方法，但是同时此种方法也存在相应的缺陷，例如操作具有较强的复杂性。该实验经过长期以来的发展之后，相关的科学研究者也在不断地在基体对离子所产生的影响方面给予深入的探索，其通过对硫酸的应用来开展镍矿样本的溶解工作，接下来采用高温蒸馏的方式，这样便使得镍矿样本的复杂基体得以有效地分离，这便使得最终测定结果所具备的准确性得到了更进一步地上升，预处理工作的开展也不需要花费更多的时间，实现工作开展效率的整体上升，这对于推动工程的顺利开展来说意义重大。

对于离子色谱在无机阴离子当中的应用来说，其为化学领域进步的一个重大表现，在当前阶段的应用较为广泛并且较为成功，然而在固体样品，特别是固体地质物料当中所含有阴离子开展的测定工作并不常见，针对岩石样品当中阴离子开展的测定更是少之又少。因为三酸为离子色谱较为灵敏的组分，所以在开展土壤、岩石这种类型的地质样品当中的阴离子无法通过应用三酸溶解方式给予样品进行处理，通常会应用淋洗液提取以及微波提取等方法，以此来实现样品当中所含有阴离子的有效转化，使其能够有效进入到溶液当中，在此基础上开展离子色谱测定工作。针对矿石以及土壤等此种类型的固体样品所含有卤素开展的分析工作，针对样品应用过氧化钠碱熔之后，在溶液当中会出现较多的青羊华纳以及其余的一些相应溶解物，对于此种溶液不能够将其直接应用IC 系统给予分离，需要对其展开与H+的阳离子交换树脂处理，在完成交换之后，将其保留在交换柱上。

伯英等相关研究人员通过对阴离子交换色谱点到检测法的应用针对高纯镁砂当中所含有的无机阴离子自开展相应的分析工作。针对镁砂应用电炉进行加热，加热温度达到了1250-1350摄氏度，在这个过程中硫酸盐以及氯化物会进行分解，其中的出现的气态生成物会被镁粉溶液所吸收，通过对稀碱液溶液的应用对待测成分给予单份多次吸收，成功完成了离子色谱法对镁砂当中所含有相应无机非金属杂质的测定工作。

3.2 在分析无机阳离子中的应用

通过对离子色谱技术的合理有效应用，可以展开碱土金属和碱金属的分析和测试工作。离子色谱技术自出现以来到现在取得了很大的进步，当下能够通过对该技术的应用来完成过渡金属阳离子的测定工作。对浓缩技术给予不断地优化以及完善，当下的离子色谱技术所具有的敏感度基本上已经和石墨炉原子吸收光谱法接近，最终能够获取精准可靠的监测结果。同时离子色谱分析法也能够对多种不同价态的金属离子给予有效的测定。对石英单矿物试样给予清洗烘干处理完成之后，对其再进行加温灼烧，最后通过对离子色谱法的合理有效应用来完成对其的测定工作，比如能够有效获取矿物当中所含有的锂离子、钾离子以及钠离子等。此外间接电流检测法也为离子色谱法当中非常重要的组成部分，通过对其的应用能够有效进行海水中金属的测量工作，将被测离子和氨磺盐酸柱后产生相应的反应，接下来应用淋洗液进行淋洗与衍生之后便能够进行海水当中所含有铜离子以及铁离子量的有效测定。

3.3 在分离镧系金属中的应用

和其它金属展开相应的比较，镧系金属在内在特征方面存在较多的不同之处，其在水中发生的水解要更加容易一些，所以在镧系元素分离方面的相关技术有着更为严格的要求。根据相关的实践调查表明，对于镧系金属的分离上，加强对离子色谱技术的应用能够发挥非常良好的效果，所应用的方法主要包括以下两个方面：首先：通过应用相应的化学物质对水化物当中所含有的水给予相应的置换；第二，阳离子交换法在色谱技术当中占据非常重要的地位，通过对此种方法的合理有效应用，结合实际要求来展开相关操作，以此来对镧系元素给予相应的分析。在离子色谱技术的支持下，镧系金属分离技术得到了更进一步的发展，并且在此方面工作开展的效率和以往相比得到了很大程度的提升，这对于推动镧系金属矿产勘测的建设来说具有非常积极的意义。

针对当前的阳离子开展的分析工作已经拥有较为方便快捷的方法、例如原子自收以及高频电感耦合等。然而对于地质物料基体来说，其通常具有较强的复杂性，针对其中所含有技术元素开展的测定工作要求对式样开展相应的酸溶或者碱熔，然而在完成消解处理之后的试液当中会出现较多的基体元素，导致对IC 在地质物料的分析方面方面受到相应的阻碍，发展较为缓慢。而伴随在线浓缩富集与基体消除技术的发展，针对地质物料当中所含有痕量金属离子开展的测定工作逐渐成为了非常重要的一项内容。相关研究人员针对在线样品前处理展开深入的分析，针对复杂样品当中所含有的镧系金属元素开展了相应的测定工作。在经过消解处理之后的样品和乙酸铵缓冲溶液进行混合之后，通过利用螯合柱以及阳离子交换柱的应用实现镧系元素的富集，同时去除机体当中所含有的阴离子以及碱金属等；对经过基体消除之后的样品进样CS5A 离子交换柱当中进行相应的分离处理，同时采用了相应的淋洗液，应用520 纳米紫外检测。此环节的样品分析应用了55 分钟时间，能够发现其比较适宜应用在土壤以及岩石等相应的复杂基体样品方面。

4 离子色谱技术在岩矿测试中的应用展望

离子色谱技术在岩矿测试当中的应用具有着非常良好的发展前景，经过长期以来的发展，其测定的范围也一直在不断地扩大，能够开展更多离子的测定工作，而当下所开展的相关研究也有越来越多的先进检测手段以及新柱子的出现。当下的离子色谱分析方法能够与先进的仪器结合在一起进行使用，受到了相关领域的广泛关注。而相关仪器随着后续的发展，其功能以及用途一定会更加丰富。在进行更具复杂性样品进行分析的过程中，其能够实现与其它相关分析技术的有效结合，将离子色谱与流动注射有机融合在一起来开展相应的分析工作，能够有效解决分析过程中所面临的许多困难和问题，同时在开展化合物的分析工作之前，在基体所产生的干扰方面能够采用相应的分离方式给予有效地避免，通过对浓缩技术的合理有效应用能够使方法所具备的灵敏度得到整体上的提升，另外其也能够实现对样品预处理的一定程度简化，能够减少对试剂的适用量，也能够降低成本的消耗，以上所说都为该技术所具备的优势。

5 结语

总的来说，实际上的岩矿测试工作具有较强的专业性，在开展测试期间，所涉及到的技术较为广泛。伴随着现代化科学技术的高速发展，岩矿测试技术也一直在不断的优化与完善，功能在逐渐丰富。实际进行岩矿开展的过程中，对矿石种类给予鉴别为不可缺少的一项内容，所应用技术的正确性以及合理性与最终鉴别结果的准确性之间存在着非常密切的联系，同时其在岩矿开发和分离方面的效果也会产生较为深远的影响。而离子色谱技术当前阶段在岩矿测试当中的应用非常广泛，可以有效地进行多种元素的测定工作，在后续我国在岩矿开发方面所给予的力度一定会更进一步增大，需要加强对所应用测试技术的优化以及完善，才能够为所开展岩矿元素测试工作的准确性提供有效的保障，这对于推动岩矿行业的更进一步发展来说具有非常积极的意义。