電感耦合等離子體發射光譜法測定鈮鉭的研究

張紋俊，李 穎（江西省地質礦產勘查開發局物化探大隊）

電感耦合等離子體發射光譜法測定鈮鉭的研究

張紋俊，李 穎（江西省地質礦產勘查開發局物化探大隊）

電感耦合等離子體原子發射光譜法（ICP-AES）在鈮鉭測定中有著廣泛的應用，但存在檢出限高、靈敏度低等缺陷，難以滿足化探樣品中鈮鉭測定的要求。為提高采用ICP-AES法檢測化探樣品鈮鉭的靈敏度，選用多種有機試劑進行試驗，結果表明，乙醇對鈮鉭測定過程中靈敏度改善效果最佳，加入6%的乙醇，鈮鉭檢出限有著不同程度的降低，方法精密度在6%以下，有效解決了ICP-AES檢出限較高的問題。

化探樣品；鈮鉭；乙醇；ICP-AES

前言

化探樣品中的鈮鉭含量較低，且鈮、鉭化學性質相似，采用ICP-AES測定雖然回收率較高，但檢出限較高，難以滿足測定要求。針對此問題，本文以乙醇來提高靈敏度（以下簡稱增敏），從而有效的降低檢出限。方法通過改善擬適用于化探、巖礦等不同含量的樣品鈮鉭元素的分析。

1 實驗部分

1.1 實驗儀器和試劑

實驗儀器：ThermoFisher 6300型電感耦合等離子體發射光譜儀。

實驗試劑：1mg/ml的Nb2O5和Ta2O5的標準儲備液；硝酸、無水乙醇、硫酸、氫氟酸、酒石酸。

實驗用水：二次蒸餾水。

1.2 樣品處理

采用鉭礦石標準樣品GBW07154、標準樣品GBW07155、稀有金屬原礦及經過選冶提取的鈮鉭精礦、中礦及尾礦作為實驗所用樣品。在原礦中，鈮鉭含量為20～100μg/g。

稱取0.1g樣品，并將其置入聚四氟乙烯坩堝中，在用少量去離子水濕潤樣品，將6.0ml氫氟酸、6.0ml硝酸及2.0ml50%硫酸依此加入到坩堝中，將坩堝置于控溫電熱板上進行加熱，加熱溫度設置為250℃，待到白煙冒盡后將坩堝取下，冷卻，在坩堝中加入2ml硝酸、2%的酒石酸10.0ml，再移至電熱板上煮沸，待鹽類完全溶解后，取下冷卻，移入25ml比色管中，定容搖勻[1]。

2 結果與討論

2.1 增敏劑選擇及濃度優化結果分析

ICP-AES測定鈮鉭有著靈敏度較低的問題，而醇及有機酸對某些元素有著增敏作用，本文進行了ICP-AES測定鈮鉭的增敏試驗，試驗用的增敏劑中的有機酸包括草酸、酒石酸及檸檬酸，醇包括甲醇、乙醇、正丙醇及正丁醇[2]。實驗結果表明，有機酸無增敏作用，醇類有增敏作用。

用10μg/ml標準溶液進行了四種醇不同濃度對鈮鉭譜線強度的影響程度，對比四種有機醇的增面效果，結果表面，四種有機醇的增敏效果有著一定的差異性，乙醇最優。隨著乙醇濃度增加，鈮鉭譜線強度先增大后略微降低，乙醇濃度達到6%之后，霧化效率雖然依舊提升，但提升趨勢降低，分析原因如下：高濃度乙醇會降低離子密度及等離子體溫度，這會影響鈮鉭原子化和激發效果，從而降低鈮鉭譜線強度。因此確定6%乙醇為實驗用增敏劑[3]。

2.2 譜線選擇及儀器條件優化結果分析

對不含有無水乙醇和含有 6%無水乙醇的 Nb2O5和Ta2O510.0μg/ml標準溶液分別進行ICP-AES測定，對不同譜線靈敏度及曾敏效果進行觀察，以此為依據來選擇譜線。增敏效果如表1所示。本文選擇的分析線分別為Nb292.791nm和Ta240.063nm，這兩個譜線干擾較少，靈敏度較高，且增敏效果優良，譜線選擇與ICP-AES不加乙醇測定時的選擇有著一定的差異性，因為乙醇加入對各條譜線增敏效果有著差異，加入6%的乙醇之后，原子線Nb292781nm的增敏倍數為155.4，原子線Ta240.063nm的增敏倍數為170.1。

表1 譜線選擇與增敏效果

在加入乙醇之后，對儀器參數的需求不同，本實驗主要對入射功率和霧化氣流的影響進行考察，進行1100～1500W入射功率變化范圍下儀器信噪比、元素響應值及等離子體負載穩定性等的變化試驗，在入射功率從 1100W逐漸增加到1250W之間的時候，鈮鉭響應值逐漸上升，且上升趨勢逐漸增強，在入射功率從1250W逐漸增加到1500W的時候，鈮鉭響應值的上升趨勢大幅度減弱，之后逐漸趨于平穩。高入射功率對于等離子體的維持有著重要的作用，其能夠避免因有機體加入而出現的等離子體淬滅問題[4]，綜合多方面因素考慮，本文選擇的等離子體入射功率為1300W。

加入6%的乙醇之后，元素響應峰值會向霧化氣流速0.8L/min附近移動，分析原因如下：乙醇揮發性較強，在加入乙醇之后，乙醇揮發效果會對等離子體通道產生制冷效果，降低等離子體流速，分析元素會在等離子體通道內更長時間停留，這對于元素分離有著積極的作用，從而能夠有效提升元素響應值，因此本文選擇的霧化氣流速為0.8L/min。

ICP-AES工作條件如表2所示，在優化條件之下，加入6%的乙醇對鈮的增敏倍數為180.5%，對鉭的增敏倍數為265.6%。

表2 ICP-AES工作條件

2.3 標準曲線與方法檢出限

0～100μg/ml的濃度范圍之內，鈮、鉭的線性方程分別為：y=1421.13x+26.48

y=503.36x+10.44

兩方程的相關系數均＞0.999995，說明線性良好。

表3 加入乙醇前后方法檢出限對比

連續進行11份樣品空白溶液的測定，計算方法檢出限，結果如表3所示。在加入6%乙醇之后，兩種元素的方法檢出限均降低，這對于同時對不同樣品中不同含量水平鈮鉭的測定有著積極的作用。加入6%乙醇后檢出限降低的原因分析如下：①乙醇有著分子間結構合力小及表面張力小的特點，加入乙醇之后，能夠有效降低乙醇-水體系的表面張力，形成細密的霧滴，有利于霧化效率的提升，從而提升了譜線強度[5]；②乙醇雖然有增敏效應，但對于背景噪音來說，其增敏效果并不明顯[6]；③乙醇的加入改變了基體組成，減小了基體效應，從而降低了非光譜干擾。最終確定Nb2O5檢出限為5.18μg/g，Ta2O5檢出限為3.01μg/g。

2.4 精密度及準確度

各稱取11份標準樣品（鉭礦石GBW07154、GBW07155），進行分解和測定，測定結果如表4所示。結果表明，ICP-AES精密度優良，相對于低含量樣品測定來說，高含量樣品測定的精度更高。

表4 精密度及準確度

2.5 加標回收率

進行未知樣品的加標回收實驗，稱取未知樣品兩份，分別加入等量GBW07154和GBW07155，進行回收率的計算，結算結果為：Nb2O5的回收率在97.7～101.9%之間，Ta2O5的回收率在96.8～97.2%之間，符合樣品檢測要求。

3 實際樣品分析

本實驗方法利用ICP-AES線性范圍寬的優勢，采用乙醇作為增敏劑，以此來解決ICP-AES檢出限高的問題，利用此方法對同批次的精礦和尾礦進行測定，效果良好，如表5所示。

表5 實際樣品測定結果

4 結論

綜上所述，乙醇是ICP-AES測定礦石及選冶樣品中鈮鉭中理想的增敏劑，不僅能夠實現良好的增敏效果，且能夠降低檢出限，彌補了ICP-AES測定化探和巖礦樣品中鈮鉭靈敏度低、檢出限高的問題，有利于不同含量層次樣品的同時測定。打破了以往精礦和尾礦分別采用ICP-AES和ICP-MS兩種方法測定的局限性，避免了采用不同儀器測量系統差的問題。

[1]姚玉玲，吳麗琨，劉 衛，李 剛.乙醇增敏-電感耦合等離子體發射光譜法測定礦石及選冶樣品中的鈮鉭[J].巖礦測試，2015，02：224～228.

[2]王冀艷，劉 勉，閆紅嶺，連文莉，張 帆.硫酸氫鉀沉淀分離-2-（5-溴-2-吡啶偶氮）-5-二乙氨基苯酚光度法測定礦石中鉛[J].冶金分析，2016，04：71～75.

[3]馬生鳳，溫宏利，李 冰，王 蕾，朱 云.微波消解-耐氫氟酸系統電感耦合等離子體發射光譜法測定鈮鉭礦中的鈮和鉭[J].巖礦測試，2016，03：271～275.

[4]談建安，余志峰，王建波.電感耦合等離子體發射光譜法測定多金屬礦石中的鉬[J].巖礦測試，2011，04：469～472.

[5]閆紅嶺，來新澤，王 琳，程 祎，王筱麗.常壓混酸溶礦——電感耦合等離子體發射光譜法測定鈮鉭[J].世界地質，2011，03：493～496.

[6]杜 梅，許 濤.電感耦合等離子體原子發射光譜法測定鈮精礦中鈮、錳、鈦[J].理化檢驗（化學分冊），2014，03：317～319.

P575

A

2095-2066（2016）35-0123-02

2016-12-3