自動分離提純系統的研制及其在同位素分析測試中的應用

朱志勇， 朱祥坤， 楊濤

(1.中國地質科學院地質研究所， 北京 100037；2.南京大學地球科學與工程學院， 江蘇 南京 210093)

隨著分析技術的發展，越來越多的同位素示蹤體系被相繼研發，然而元素的分離提純是制約同位素分析精度的一大難題。對于性質相似的元素(如稀土)，自然流速下難以將其逐個分開，自動化的分離提純系統應運而生。元素自動分離提純系統在設計理念上目前正朝著兩個方向發展：第一種追求的是“廣度”，即以達到同時大批量樣品的分離為目標，這些設備一般采用自然流速分離提純，加液系統是利用機械臂代替人工操作，從而節省了實驗時間；第二種追求的是“深度”[1]，即以達到同時分離同一種樣品中的多種元素或者多個絡合態為目標，這些設備一般采用蠕動泵、柱塞泵、注射泵等精確計量的加液裝置，以實現采用常規自然流速方法難以完成的元素或者物相的分離。利用自動分離提純技術提取元素，分析其同位素,或提取稀土元素，分析其含量已有相關文獻報道，此為“深度”型。例如，利用prepFAST設備與特制樹脂將Ca-Sr自動分離進行穩定同位素分析[2]；利用prepFAST設備與DGA樹脂自動分離Sr-Pb-Ca-Nd元素[3]；利用seaFAST進行高鹽度樣品的微量元素預富集然后進行濃度分析[4]；利用高效液相色譜分離Ni-Mg和稀土元素[1]。

自然流速下的分離提純設備無法將性質相似的元素(如稀土)分離，其在分離效果上并不比手動分離提純出色。離子在樹脂上的淋洗體積取決于離子在樹脂和淋洗液中的分配系數(一般與淋洗液的酸度、濃度或pH值相關)，樹脂的粒徑(可控制孔隙度從而影響理論塔板數)，色譜柱的尺寸(包括色譜柱的長度和直徑)等因素[5-7]。……