ICP-AES 測定地質樣品中鈹，硼和鎵

賴 瓊

（江西省地質礦產勘查開發局贛西北大隊，江西 九江 332000）

傳統的地質樣品測定方法主要為化學測定法以及粉末發射光譜法。但是這樣的測定方法往往具有一定的不準確性。測定時間較長，且測定過程中極易收到外界因素干擾導致測定結果不準確，而且測定花費的成本較高。經過對測定方法的研究，ICP-AES 可以滿足上述測定需求，同時對于硼的揮發以及污染問題也可以很好解決。為此本文中通過進行實驗，進一步說明ICP-AES 測定地質樣品中鈹，硼和鎵測定價值，旨在為相關測定實踐提供理論支撐。

1 測定實驗內容

（1）本次實驗涉及的設備。實驗儀器主要選擇Thermo Fisher 7000型電感耦合等離子體發射光譜儀。對于儀器的使用需要先將儀器預熱，而后進行波長校正，校正結束后自動在最終偏差項中給出光柵偏移位置，保證儀器使用的初步設置。而后對儀器鈹測定進行相關參數設置。參數設置過程中需要主要注意的有4點：其一，載氣流量設置為0.4L/min。其二，冷卻后氣流量為15L/min；其三，樣品提升量控制在1.1ml/min；其四，霧化器壓力為10Pa。將這些儀器參數設置完成后，接下來就可以選擇測定實驗過程中需要用到的化學制劑。

（2）該實驗涉及到的溶劑。根據實驗需求，在溶液中各種金屬元素含量需要進行科學的控制，比如硼含量為0.2μg/ml，鈹0.2μg/ml，鎵2μg/ml。并且對于H3PO4，H2SO4等化學試劑需要使用優級純低空白試劑，將前兩種化學試劑使用等比例配合，配合結束后，將配合完成的試劑放入到密封的塑料瓶中進行保存。注意，本次實驗中用到的水，均是二次蒸餾水，防止水中元素影響實驗準確性[1]。

（3）地質樣品測定操作過程。完成上述的實驗的準備工作，接下來就可以進行實驗測定的重要環節。首先，需要取少量的地質樣品，注意需要使用精準稱稱取，稱取量控制為0.1g即可，將稱取后的地質樣品放入裝有聚四氟乙烯的裝置內，同時在裝置內放入上述準備的1:1劑量的H3PO4溶液，溶液量控制在1ml 即可。1:1 劑量的H2SO4溶液，溶液量也是1ml，在放入HF溶液，溶液劑量為6ml。將裝有這些物質的裝置放置到相應的設備上進行加熱處理。加熱的目的主要是將地質樣品分解。通過觀察H2SO4冒白煙，白煙持續2min-3min左右，停止對裝置加熱，將裝置進行冷卻處理，帶其冷卻后，將之前準備的HCL化學試劑與蒸餾水混合試劑倒入其中。而后將裝置內的物品倒入比色管，倒入量控制在10ml，作為本次實驗研究的制備試劑。而后使用測定儀器進行測定。

2 實驗結果

（1）地質樣品分解。①分解注意事項。經過不斷研究顯示硼具有一定的揮發性，且在實際實驗過程中有極大的空白值，而且化學物質較為不穩定，可以使用化學試劑磷酸來進一步控制硼的揮發。對于這樣的情況主要說明HF 在實驗過程中并沒有全部清除干凈，還有存留。所以在使用儀器測定過程中，儀器中會出現硼，導致儀器測定過程中出現污染情況[2]。②分解污染處理。想要保證硼污染的有效控制，就需要完全清楚實驗中的HF，通過在樣品加熱分解過程中，加大加熱程度同時替換原本的HCLO2試劑，使用H2SO4進行實驗。傳統的地質樣品分解環節往往不能達到這樣的效果，特別是對于地質樣品中的硅酸鹽物質的分解。所以在本次研究中地質樣品的分解主要使用H3PO4與H2SO4進行處理，這樣來，一定程度上提升地質樣品分解效率，提升鈹的空白值，還可以有效避免在儀器測定過程中出現的硼污染情況發生。

（2）分析線選擇。測定過程中分線選擇可以在一定程度上提升的實驗測定的靈敏度。在正常的實驗測定過程中，一般會選擇249.7nm 的分析先進行測定。但是由于地質樣品中含有一定的鐵離子，鐵離子對于實驗測定鈹有干擾，而且操作起來具有一定的難度，對于這樣的情況，硼分線為209.8nm。鎵分線采用294.7nm，鈹分線313.0nm。

表1 14 種樣本中鈹含量的情況

表2 14 種樣本中硼含量的情況

表3 14 種樣本中鎵含量的情況

（3）樣品檢出限。測定實驗中的檢出限情況往往是通過的分析線數值進行測定的，在實驗中以0.1g 樣本為基準進行參考，計算出實際數據，本次實驗中硼檢出限為0.2μg/mL。鈹檢出限為0.2μg/mL，鎵檢出限1μg/mL。本次地質樣品測定過程中，三種物質的檢出限都可以滿足ICP-AES 的測定標準以及測定分析需要。

（4）鈹的化學性質。2017 年，世界衛生組織國際癌癥機構就已經公布了致癌物質清單，鈹在一類致癌清單中。對于鈹的這一特點在進行實驗測定過程中需要尤為注意，在制備過程中，需要做好相應的防護措施，同時盡量不使用含鈹的玻璃容器，防止被輻射。

（5）地質樣品分析。本次實驗測定過程中，對國家地球化學標樣的14 個樣本進行分析，分析鈹，硼和鎵測定情況如表1，表2，表3 所示。本次實驗測定過程中，通過表1 數據可以很好的發現，在不同地質樣本的測定過程中鈹的測量值與標準值相差不多，且相對誤差較小。說明使用ICPAES 對地質樣本的測定具有一定的精準性，同時對一份溶液進行重復測定，驗證了測定方法的精密情況，可以很好的滿足的儀器測定地質樣本中的鈹物質。

3 實驗測定難點分析

本次地質樣本的鈹測定使用的是ICP-AES 電感耦合等離子距作為激發光源的光譜分析法。該種方法在測定過程中具有一定測定難點，其一，在進行化學藥劑使用制備測定藥劑過程中，使用加熱的方式進行處理，由于地質樣品中含有的化學種類較多，存在的化學物質也較多，在一定程度上存在危險有毒物質。受到極高溫度會產生揮發，極易導致出現實驗測定人員中毒情況。同時地質樣本中的B 制備環節極易出現損耗，這些在測定過程中都需要全面考慮，在傳統的測定過程中，對于制備溶液過程中出現的B 損耗沒有辦法解決。但是使用電感耦合等離子距作為激發光源的光譜分析法可以解決。在制備環節中在樣本中加入硫酸，就可以很好的抑制B 的揮發，減低了地質樣本測定中數據的不穩定性。其二，利用電感耦合等離子距作為激發光源的光譜分析法，可以實現在地質樣品測定中的大批量鈹的測定，這是傳統測定方式不能滿足的，而且在大批量測定過程中，也不會因為數量的增多導致測定數據的不穩定。同時該種儀器除了可以測定地質樣品中的鈹情況，還可以測量其他金屬或者非金屬物質，比如硼與鎵等物質。測定范圍較廣，測定準確性較高，測定安全性較好，測定精密程度更是相較于傳統測定方式更為優質。可以進一步在工業地質樣本金屬測定中推廣使用。

4 總結

綜上所述，本次研究中使用電感耦合等離子距作為激發光源的光譜分析法對地質樣本中的鈹進行測定，測定結果顯示該測定技術具有很好的精密性，本次實驗中對14 個不同的國家地球化學標樣進行測定，測定結果均顯示鈹的含量與標準含量相接近。這充分說明了ICP-AES 測定地質樣品中鈹的精準度較高，同時還具有一定的精密度，且測定過程較為便捷，且測定花費的成本較低可以將ICP-AES 測定方法在工業生產過程中推廣使用。