電感耦合等離子體質譜法測定地質樣品中多種元素

趙延慶（新疆地礦局第六地質大隊實驗測試中心　哈密　839000）

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電感耦合等離子體質譜法測定地質樣品中多種元素

趙延慶
（新疆地礦局第六地質大隊實驗測試中心哈密839000）

摘要以115In為內標，建立了電感耦合等離子體質譜儀在線加入測定地質樣品中的多種元素的方法，確定了最佳儀器測定條件，優化了儀器工作參數，實驗表明測定結果的相對標準偏差一般在0.54%～5.12%之間，大部分元素RSD＜2%。方法用于分析國家一級水系沉積物標準物質GSD1a、GSD5、GSD10中的多種元素，測定值與標準值吻合。方法的檢出限為0.1 μg/g，該方法速度快、準確度好、操作簡便，可應用于大批量地質樣品的測定。

關鍵詞電感耦合等離子體質譜法地質樣品多元素測定

1　試劑

HCl（西安化學試劑廠）；優級純HNO3（西安化學試劑廠）；HClO4（西安化學試劑廠）；氫氟酸；氬氣（Ar）=99.9%；Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Mo、Li、Be、W、Pb、Bi、La多元素標準儲備液ρ=100 μg/mL，介質為2.5 mol/L HNO3（國家有色金屬及電子材料分析測試中心）；單元素In標準溶液ρ=1000 μg/mL，介質為1.0 mol/L HNO3（國家有色金屬及電子材料分析測試中心）。

2　儀器及測量條件

⑴儀器XSeries 2型電感耦合等離子體質譜儀（美國熱電公司）；

⑵ 儀器測量條件：功率1 250 W，采樣深度150Step（步），冷卻氣流量（Ar）13 L/min進樣泵速100 rpm輔助氣流量（Ar）接口0.7 L/min，進樣沖洗時間20 s，φ采樣錐（Ni）1.0 mm，單個元素積分時間30 ms，φ截取錐（Ni）0.7 mm，掃描方式跳峰。

3　測定

3.1樣品處理

稱取0.1000 g水系沉積物試樣于25 mL聚四氟乙烯坩鍋中，用少量去離子水潤濕。依次加入1 mL HNO3、5 mL HF和1 mL HClO4的混合溶液5 mL，將聚四氟乙烯坩鍋放置于220℃電熱板上蒸發至HF煙冒盡，用鹽酸提取沖洗至聚乙烯試管定容至10 mL，搖勻，移取樣品溶液0.80 mL于聚乙烯試管中，沖洗至10.0 mL，搖勻后與標準系列在最佳條件下和內標按1∶1混合進入霧化器。

3.2工作曲線的繪制

標準化工作溶液均采用標準混合元素儲備液逐級稀釋配制而成。介質為5%的HNO3。將100 μg/ mL的混合元素標準溶液，逐級稀釋為0、0.5、5、20、50 μg/mL的標準系列，5%的HNO3溶液作為空白，搖勻后上機繪制相應的工作曲線，各元素校準曲線的線性相關系數r＞0.9999。

4　結果與討論

4.1測定同位素的選擇

本文測定的多種元素中除鈷、鉍只有一個質量數外，其他元素都有多個同位素。考察了由樣品和試劑引入的H、N、Cl、O等元素形成的復合離子對待測元素的影響，選用相對豐度較大，干擾可忽略不計的53Cr、208Pb、209Bi，選擇結果見表1。

表1　測定元素同位素質量數

4.2內標元素的選擇

本文考察了Rh、In、內標在巖石礦物中的基體補償作用。從表3可以看出，不加入內標測定元素的回收率較差；Rh、In兩種內標補償方式都能得到較好的回收率，本文選擇In作內標元素補償基體效應和靈敏度漂移。

表2　不同內標元素下測定元素的回收率%

4.3方法質量水平

4.3.1方法檢出限和線性范圍

按照樣品分析程序制備11份空白溶液，在選定的儀器參數最佳化條件下繪制工作曲線，對11個空白溶液進行測定，按3倍標準偏差計算檢出限，結果見表3。

表3　方法的線性范圍及檢出限　μg/g

實驗結果表明:ICP-MS測定多種元素方法的檢測限達到0.1 μg/g。本方法具有極高的靈敏度。

4.3.2方法準確度和精密度

按照實驗條件，分析測定了國家一級水系沉積物標準物質（GSD1a、GSD5、GSD10等），同時進行了11次平行測定，結果表明測定值與推薦值均在國家標準允許范圍之內，結果見表4。

表4　方法準確度和精密度

由表4數據表明，測定結果RSD一般在0.54%～5.12%之間，且大部分小于2%。本方法具有較高精密度；標準樣品的測定值與標準樣品參考值基本一致，具有較好的準確度。

5　干擾校正

⑴65TiO對65Cu的干擾校正。用于測定所選擇的Cu的同位素是65Cu，會受到65TiO的雙原子離子重疊干擾。通過47Ti定量測定樣品溶液Ti的濃度后進行數學校正，可得到65Cu的準確結果。

校正公式為：CCu=C表觀-K*CTi

式中，C表觀為測定溶液中Cu的直接測定結果；CTi為Ti的測定結果；K是65TiO對65Cu的干擾校正系數，每次通過實驗計算得到；CCu再乘以稀釋因子就得到樣品中Cu的含量。

⑵Cl、O所形成的復合離子對53Cr有干擾，選用硝酸避免了此干擾。

6　實際標品測定

利用建立的方法對新疆地質水系沉積物二級標樣29GRD-2、29GRD-5進行11次的平行測定，結果見表5。

表5　樣品分析結果

由表5數據表明，實際地質樣品各元素含量在（0.12～743）×10-6μg/g之間，測定范圍較寬；RSD（n= 11）為0.97%～4.67%之間，與方法的精密度實驗有較好的吻合性。

參考文獻

［1］GB/T14353.3-93.銅礦石、鉛礦石和鋅礦石化學分析方法［S］.

［2］DZG93-09.金銀礦石分析規程［S］.

［3］巖礦物分析編寫組.巖石礦物分析（第一冊）［M］3版.北京：地質出版社，1991:409-446.

［4］北京礦冶研究總院分析室.礦石及有色金屬分析手冊［M］.北京：冶金出版社，2001:180-194.

［5］金秉慧.巖礦分析與經典法［J］.巖礦測試，2002，21 （1）：37-41.

［6］朱良漪.分析儀器手冊［M］.北京：化學工業出版社，1997:297.

［7］袁玄暉，曾慧芳.等.離子體直讀光譜法分析單礦物初探［J］.中國地質科學院院報，1990（14）：125-127.

［8］夏月蓮，溫宏利.輝銻鉍單礦物的主次痕量元素分析［J］.巖礦測試，1995，14（2）：81-112.

［9］常平，王松君，孫春華，蘇維娜，王麗娟.電感耦合等離子體原子發射光譜法測定黃鐵礦中微量元素［J］.巖礦測試，2002，21（4）：304-306.

［10］葉家瑜，江寶林.區域地球化學勘查樣品分析方法［M］：北京：地質出版社，2004:119-125.

［11］王松君，常平，王璞珺，侯天平，侯悅.ICP-AES測定閃鋅礦中9種元素的方法［J］.吉林大學學報：理學版，2006，44 （6）：993-996.

［12］王松君，常平，王璞珺，侯天平，侯悅.ICP-AES測定鉛礦中多種元素的方法研究［J］.分析實驗室：理學版，2007，26 （3）：39-42.

［13］馮寶艷.ICP-AES測定銅精礦中As、Sb、Bi、Ca、Mg、Pb、Co、Zn和Ni［J］.分析實驗室，2008，27（ZI）:67：68.

［14］周麗萍，李中璽.王水提取-電感耦合等離子體質譜法同時測定地質樣品中微量銀、鎘、鉍［J］.分析實驗室，2005，24（9）：20-25.

［15］范凡，溫宏利屈文俊，曹亞萍.王水溶樣-等離子體質譜法同時測定地質樣品中砷銻鉍銀鎘銦［J］.巖礦測試，2009，28（4）：333-336.

［16］劉虎生，邵宏翔.電感耦合等離子體質譜技術與應用［M］.北京:化學工業出版社，2005:120-121.

收稿：2016-03-09

DOI:10.16206/j.cnki.65-1136/tg.2016.03.034