ICP-AES法测定岩矿样品中的17种金属元素

ICP-AES法测定岩矿样品中的17种金属元素

崔国红

云南黄金矿业集团贵金属检测有限公司保山分公司678000

摘要：建立电感耦合等离子体发射光谱法测定岩石矿物中17种金属元素的分析方法。采用王水–氢氟酸–高氯酸对样品进行前处理，17种元素的分析谱线为213.857～766.49nm，射频功率为750～1300W，雾化气流量为0.7～1.2L／min。各元素的质量浓度在0～4μg／mL范围内与谱线强度呈良好的线性关系，r≥0.999，方法检出限为0.006～0.42μg／g。用该方法对国家一级标准物质进行测定，测定结果的相对误差在±16%之内，相对标准偏差为0.08%～4.15%(n=6)。该方法操作简单、准确度高，适用于岩石和矿物中金属元素的测定。

关键词：ICP-AES法；；金属元素；岩矿分析

由于岩石矿物种类繁多，成分和结构复杂，需要有针对性的分析技术。电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP–AES)抗干扰能力强、检出限低、精密度高，已在地质分析领域得到广泛应用［2–14］，成为现代地矿多元素分析的重要手段。目前，沉积岩中金属元素测定通常采用石油行业标准SY／T6404-1999，该标准采用硝酸–氢氟酸–高氯酸消解体系进行样品前处理，消解速度较慢，且对一些特殊样品不易溶解完全。笔者采用王水–氢氟酸–高氯酸的消解体系对样品进行处理，用ICP–AES法同时测定岩石中K，Na，Ca，Mg，Sr，Ba，Mn，Cu，Fe，Al，Ni，Li，Co，V，Zn，Ti，Cr17种金属元素。方法溶样用酸量少，测定元素种类多，对于较难消解的岩石样品具有更快的消解速度，适用于基体成分复杂的岩石矿物样品的分析检测。

1实验部分

1.1主要仪器与试剂

等离子发射光谱仪：Icap6300Radial型，赛默飞世尔科技（中国）有限公司；

纯水仪：Milli-Q型，美国Millipore公司；

电子天平：赛多利斯BSA124S-CW型，感量0.1mg，赛多利斯科学仪器（北京）有限公司；

烘箱：DGB/20-002型，重庆试验设备厂；

可调式电热板：EH35B型，北京LabTech公司；

HC1，HNO3，HF，HClO4：分析纯；

Al，Cu，Fe，Mg，Mn，Ni，Co，Sr，Ba，Ca，Na，K，Li，V，Zn，Ti，Cr元素标准储备溶液：100mg／L，上海市计量测试技术研究院；

氩气：纯度99.99%。

1.2仪器工作条件

等离子气流：15L／min；辅助气流：0.2L／min；雾化气流：0.7~1.2L／min；氮气：1.5L／min；溶液提升量：1.5mL／min；测量积分时间：5～10ms或自动积分。

1.3样品前处理

将样品粉碎至粒径小于100μm，取适量置于烘箱中在105℃下烘2～3h，取出后置于干燥器中冷却至室温。称取0.1g烘干后的样品置于聚四氟乙烯烧杯中，加约1mL去离子水润湿后，加入10mL王水摇匀，加入2mLHF于130℃加热4h，加入1mLHClO4，升温至200℃，待高氯酸冒烟，加入2mLHNO3溶液(1+1)继续加热溶解盐类，冷却后移至10mL比色管中，用水稀释至标线。同样条件下进行样品空白试验。

2结果与讨论

2.1仪器工作参数的选择

2.1.1分析线

由于ICP光源具有比一般化学火焰更高的温度，激发能量高，具有大量发射谱线，几乎每种元素的分析谱线均会受到不同程度的干扰。需综合考虑响应信号与共存元素干扰等影响因素，选择峰形好、干扰少、灵敏度高的谱线作为测定元素的最佳分析线。

2.1.2射频功率

由元素的谱线强度与射频功率的关系可知，多数元素的谱线强度都随射频功率的增加而增加，只是增加的幅度有所不同。K，Na，Li等碱金属元素的响应强度随着射频功率增加，没有明显变化，可选用较低的功率，而Co，Ca，Ni是较难激发的元素，其响应值随着功率增加，出现较大幅度的增加，需要考虑功率过大带来的背景干扰，综合考虑选择射频功率为750～1300W。

2.1.3雾化气流量

雾化气流量的大小直接影响雾化气提升量、雾化效率、雾滴粒径、气溶胶在通道中的停留时间、中心通道温度、电子密度等。调节流量从0.2L／min逐渐增加至1.6L／min，观测元素强度随雾化气流量的变化趋势。结果显示，雾化气流量在0.2～0.4L／min时，雾化效率过低，所测17种元素几乎没有响应，检测器无法检测；雾化气流量在0.6～1.6L／min范围时，元素响应信号良好。

K，Li等元素的响应强度随着雾化气流量的增加而增加，Co，Cu，Fe，Mg等较难激发的元素，当雾化气流量不断增加时，气溶胶停留时间变短，导致雾化效率降低，因此响应强度在不断增强后，又出现下降趋势。

2.2酸度

试样消解完全之后，采用HNO3浸取，在体积分数0～10%的HNO3介质中测量17种元素的发射强度。结果表明，在0～10%酸度范围，响应信号几乎没有变化，在酸度加大至30%时，响应信号明显降低。考虑到酸度过小不利于试样的浸取，会导致某些两性元素的水解沉淀［16］；而酸度过大时，溶液粘度加大，导致雾化不完全，还会对仪器有腐蚀作用，因此实验选择酸度为10%。

2.3方法精密度和准确度

用该方法对国家一级标准物质GBW07106，GBW07107，GBW07108进行6次分析，计算检测结果的相对误差和相对标准偏差。所测3种标样中17种元素相对标准偏差均小于5%，测定值与标准值之间的相对误差在±16%之内。

3结语

采用王水–氢氟酸–高氯酸消解体系溶解样品，用电感耦合等离子体原子发射光谱法同时测定岩石矿物样品中17种元素，该法用酸量少，快速，测定结果的精密度和准确度满足分析检测要求。

参考文献

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