淺談ICPMS測定土壤樣品中鍺碘的研究

摘要：樣品用NaOH全熔，熱水提取，分取部分溶液通過強酸性陽離子交換樹脂，分離溶液中大量的鈉離子后，采用電感耦合等離子體質譜法同時測定鍺和碘。方法的檢出限Ge、1分別為0.043g/g和0.22g/g，經土壤國家一級標準物質分析驗證，結果與標堆值相符。

關鍵詞：電感耦合等離子體質譜法 地質樣品 鍺碘

一、引言

1、選題意義

鍺是一種稀散金屬，在地殼中的富礦極少，分布又很分散，但鍺的應用領域極其廣泛。目前，紅外技術、半導體、光導纖維、催化劑和醫學等領域已成為世界上鍺的五大消費市場。但是鍺的資源有限，而且分布不均。所以，對微量鍺的分析測定就變得尤為重要。

碘屬于熔點低、易揮發的非金屬元素。碘元素與人體健康密切相關，在地質環境、生物食品、臨床和醫藥分析方面很受重視。對于地質樣品中痕量碘，樣品預處理以及測定一直是個難題。

ICP-MS是目前公認的多元素同時分析的最好技術，盡管鹵素的第一電離能比較高，如碘的第一電離能為10.45eV，在氬等離子體中只能達到大約25％的電離，但與其他分析方法相比，還是具有比較高的靈敏度。目前一些采用ICP-MS測定碘的報道大多是生物樣品如奶粉、血液以及尿液等樣品分析，也有人研究采用ICP-MS負離子檢測方式測定鹵素等負離子。鍺由于其氯化物的易揮發性，不能在有氯的溶礦系統中測定。碘是多價態元素(0、-1、+5、+7)，在不同介質和條件下其形態復雜，I-在空氣中很容易被氧化為游離碘而損失。實驗表明在中性介質中用ICP-MS測定碘其記憶效應十分嚴重，精密度差，因此必須選擇合適的測定介質。NaOH熔融法通常可以作為測定鍺和碘的溶礦方法，但由于其高含鹽量而不能直接用ICP-MS測定。本文采用NaOH熔融，熱水提取，定容后分取少量溶液，通過強酸性陽離子交換樹脂分離大量的Na，最后在0.7mol/L的NH3·H2O介質中以ICP-MS同時測定碘和鍺。

2、存在和需要解決的問題

目前微量鍺的分析測定方法多種多樣，但或多或少都有些不足。以苯芴酮及其衍生物顯色法為代表的分析測定方法，經過前人的研究已經很成熟，它的快速、簡便的優點，使該方法在今后相當長的時間里會發揮很大的作用。但該法通常應用于溶劑萃取后的測定，而在溶劑萃取中采用的溶劑多為有機溶劑。有機溶劑的毒性很強。而堿性三苯甲烷類試劑顯色法，由于其選擇范圍小，不能應用在多種元素離子共存的條件下，這也是該方法的關鍵不足之一。

國內各種測碘方法，滴定法作為經典方法，準確可靠、應用甚廣，而經典的催化分光度法，由于各種氧化劑的開發和應用，打開了測碘的新局面。電化學法操作簡便、靈敏度高，在測定領域中顯得十分活躍，而色譜法的發展將開拓，質譜法、中子活性法測碘給我們提出了更新的研究課題。

3、本課題研究預期成果

ICP—MS能同時測定土壤樣品中鍺碘，大量減少了人力，減少分析成本。

總分析方法：稱取0.5克樣加入4克NaOH，700度熔融半小時，取出后熱水煮沸提取，定容100毫升。分取10毫升通過已轉化為H+型的強酸性陽離子交換樹脂，加入1滴10％抗壞血酸，于ICPMS上以10％氨水為介質的Rh作內標，選74Ge、1271同時測定鍺碘。

二、試劑、儀器與設備

1、實驗試劑

NaOH：細粒狀優級純。抗壞血酸(10g/L)：稱取10g分析純抗壞血酸溶于1000 mL超純水中，現用現配。NH3·H2O(-5):50mL優級純NHa·H2O溶于1000mL超純水中。實驗所用水都是艾科普的純化去離子高純水(＞18 MQ·cm)。732型強酸型陽離子交換樹脂；用0.6mol/LHCl處理成H型，再用超純水洗至中性備用。

2、實驗儀器

2.1實驗器皿

坩堝、燒杯、試管、容量瓶等。

2.2實驗設備

分析天平。

2.3分析測試設備

本工作采用Thermo-Elemental X7series ICP-MS儀器。

質譜分析原理。

概述：

ICP-MS全稱是電感藕合等離子體質譜，它是一種將ICP技術和質譜結合在一起的分析儀器。ICP利用在電感線圈上施加的強大功率的高頻射頻信號在線圈內部形成高溫等離子體，并通過氣體的推動，保證了等離子體的平衡和持續電離，在ICP—MS中，ICP起到離子源的作用，高溫的等離子體使大多數樣品中的元素都電離出一個電子而形成了一價正離子。

質譜是一個質量篩選和分析器，通過選擇不同質核比(m/z)的離子通過來檢測到某個離子的強度，進而分析計算出某種元素的強度。

ICP—MS的發展已經有20年的歷史了，在長期的發展中。人們不斷的將新的技術應用于ICP—MS的設計中，形成了各類ICP—MS。

原理：

被分析樣品通常以水溶液的氣溶膠形式引入氬氣流中。然后進入由射頻能量激發的處于大氣壓下的氬等離子體中心區，等離子體的高溫使樣品去溶劑化、汽化解離和電離。部分等離子體經過不同的壓力區進入真空系統，在真空系統內，正離子被拉出并按照其質荷比分離。自然界出現的每種元素都有一個簡單的、一個或幾個同位素，每個特定同位素離子給出的信號與該元素在樣品中的濃度成線性關系。

三、方法研究試驗

1、分析介質實驗

(1)靈敏度。（表已略）

由上所知，當氨水濃度在5％以上時，鍺碘的信背比都達最大。

(2)記憶效應。（表已略）

測過100ng/mL的碘標液后，在水與氨溶液介質中測得的碘量。

2、檢出限 （表已略）

求得檢出限。

四、結論

全熔－電感耦合等離子體質譜法同時測定碘、鍺的方法具有樣品處理程序簡單快速，污染小，空白低，分析重現性好的特點。碘、鍺的方法檢出限分別為0.22g/g和0.043g/g。方法經國家一級標準物質驗證，測定結果在標準值的允許誤差之內。但是值得一提的是，實驗用水的要求較高，鍺、碘的空白計數要低，特別是碘易被污染，水中碘的含量過高會嚴重影響測定時的靈敏度，故控制水中碘的含量是關鍵。