電感耦合等離子體-質譜法測定巖石樣品中的鎢元素含量

劉桀佳， 李新民

（中國冶金地質總局第三地質中心實驗室， 山西 太原 030027）

常見于各類巖石中的鎢元素，分布相對廣泛，然而含量卻不高。地殼中含有的鎢僅有0.001%，花崗巖中的鎢僅有1.5×10-6，在提取鎢時，因其特性的影響，難度較大。當前，技術水平得到了迅速增長，進一步改進了鎢元素的性能，且豐富了品種，使其逐漸涉足了更廣闊的應用領域，有必要研究鎢元素的測定方法。以往在測定鎢時，通常選擇的方法是以容量法、比色法或極譜法為主，具有突出的精確度，然而在人力、物力方面的耗費較大，且需要較長時間用于測定。而在電感耦合等離子體質譜法的運用下，對巖石樣品中的鎢元素含量進行測定時，方法操作簡單，靈敏度較高，重現性良好，支持批量檢測。同時，該方法能夠同時測定多種元素，勞動強度顯著下降。電感耦合等離子體質譜法的優點有很多，近年來被廣泛應用于各個領域的測定中。而巖石礦物有著非常多的種類，同時其結構相當復雜，導致處理過程的難度頗大。本文采用了電感耦合等離子體質譜法測定巖石礦物中的鎢元素含量，期望能為相關工作提供幫助。

1 實驗試劑和實驗儀器

1.1 實驗儀器

等離子體質譜儀（poems3 型），矩管（耐氫氟酸），氬氣（純度99.99%），十字霧化器，工作條件：1.2 kW 的射頻功率；18 L/min 的等離子體流速，1.8 L/min 的輔助氣流速；0.8 L/min 的霧化氣流速。電子天平（BS210S），超純水儀（Milli）[1]。

1.2 實驗試劑

本次實驗中采用高純去離子水、優級純的鹽酸、硝酸、高氯酸及氫氟酸等化學試劑[2]。

2 實驗方法

2.1 樣品制備

在電子天平上準確稱取巖礦樣品，置于聚四氟乙烯坩堝中，用高純水將樣品濕潤之后，依次加入10 mL 的硝酸、5 mL 高氟酸和2 mL 氫氟酸，蓋上坩堝蓋，低溫溶解1 h 后，揭開干鍋蓋，再溶至高氯酸白煙冒盡，繼續加入5 mL 王水溶液[3]。

全部溶解之后，移入50 mL 聚乙烯容量瓶中，并加入超純水定容、搖勻，待測。同時，進行空白試驗。

2.2 標準曲線繪制

本次實驗中，采用外標法繪制標準曲線。依次選擇0，0.1 μg/mL，0.2 μg/mL，0.5 μg/mL，1 μg/mL，5 μg/mL 的鎢標準溶液，將標準溶液濃度設定為橫坐標，測試結果的峰面積則為縱坐標。

3 結果和討論

3.1 結果

3.1.1 方法精密度

本文測試的巖石樣品共計選擇了5 批，重復6次處理和測試每批巖石樣品之后，計算測試結果，即可將鎢元素在電感耦合等離子體質譜法測定下的相對標準偏差數據得到，具體數據見下頁表1[4]。通過分析數據不難發現，利用電感耦合等離子體質譜法對鎢元素進行測定時，相對標準偏差的波動范圍在0.92%～1.31%內，證明測試結果具有相對良好的精密度，能將測試方法的需求有效滿足。

表1 方法精密度分析 %

3.1.2 方法檢出限

本文重復20 次測定了空白樣品，對測試值的標準偏差展開計算，隨后在3 倍標準偏差的運用下對檢出限進行計算[5]。通過計算得知，使用電感耦合等離子體質譜法對鎢元素進行測定時，具有0.1 μg/g的檢出限結果。

3.1.3 方法回收率

本文在判定方法回收率能否將要求滿足時，采用了加標回收率進行。將不同質量的鎢依次加入同一批樣品中后，處理和測試依舊選擇上述方法進行，隨后以“加標回收率=（加標樣品測定總值-樣品測定值）/加標量”為根據，處理測試結果。加標回收率處于95%～105%內時，表明該方法回收率可將需求滿足，表2 顯示了具體的計算結果。

表2 加標回收率數據分析

3.2 討論

3.2.1 樣品處理方式討論

在溶解巖石樣品時，通常會選擇堿溶解或者酸溶解的方式進行，其中采用堿溶解方式時，能較為完全的將巖石樣品溶解，然而該方式會將鉀元素、鈉元素等大量基體元素引入其內，所以該方式在具體操作中存在較大的復雜性[6]。綜合與此，本文采取了酸溶解的方式溶解巖石樣品。在樣品溶解中，各個酸溶體系能夠發揮不同程度的溶解效果。鹽酸、磷酸、王水、硝酸、硫酸、高氯酸及氫氟酸等酸都可用于樣品溶解中，然而因硫酸與磷酸存在較大粘度的緣故，樣品溶液進入ICP 中霧化器后，難以有效霧化，倘若依舊選擇磷酸和硫酸進行，需求的濃度相當低，所以本次實驗中將這兩種酸排除。經過試驗分析之后，本次實驗確定了溶解方式為混合酸體系：硝酸—氫氟酸—高氯酸，隨后在王水的利用下繼續溶解，如此一來能夠充分分解巖石樣品，可為測試結果提供準確性和回收率方面的保障。

3.2.2 干擾元素討論

本次實驗中，依據標準處理方法完成樣品的處理之后，在測定鎢元素的過程中，樣品中的鎂、鈣、鋅、錳、鐵、鈦、銅等元素基本不會構成影響，所以本次實驗中，針對這些元素無需使用金屬掩蔽劑進行預處理。

4 結語

通過電感耦合等離子體質譜法的運用測定巖石樣品中的鎢元素含量時，方法操作簡單，且具有可靠性、安全性，相對標準偏差未超過2.0%，具有很高的測試精確度，加標回收率處于95%～105%范圍內，可將測試要求完全滿足。利用該方法進行測定時，檢出限為0.1 μg/g，同時該方法還可以用于測定含有鎢元素極少的樣品。

本次實驗完成后，通過試驗結果得知，利用電感耦合等離子體質譜法測定巖石樣品中的鎢元素時，能夠迅速獲取數據，操作方便簡潔，且數據精確性極高。同時，該方法還可以同時檢測多種樣品，勞動強度低，省工省時。