地質樣品中錫元素的測定lCP-OES法

李俏麗

（甘肅省有色金屬地質勘查局天水礦產勘查院測試中心，甘肅 天水 741020）

從地質樣品中提取錫的過程，需要利用科學的技術手段，測定地質樣品中錫的具體含量，但是傳統的測定方法效率較差，且測定準確性不足，已經無法滿足地質樣品測定工作的實際需求，在此背景下，ICP-OES測定方法被提出并開始應用，在實踐應用中具有良好的效果，相比于常規測定方法而言，ICP-OES測定方法能夠提升整體工作效率，最為重要的是能夠促進測定結果準確性提升，還不會出現傳統測定方式中存在的污染問題，整體測定技術流程較為簡單，為此，需要準確掌握ICP-OES測定方法的正確應用方式。

1 ICP-OES以及錫簡要介紹

1.1 ICP-OES

ICP-OES是指電感耦合等離子體發射光譜儀技術，在生物、化學以及地質等多個領域與行業中具有廣泛的應用，能夠實現對樣品中超過70余種金屬元素以及一些非金屬元素的定性與定量分析工作。ICP-OES儀器設備的系統主要包括霧化器、霧室、炬管以及蠕動泵等，霧化器一般為標準石英同心霧化器，霧室一般采用標準石英旋流霧室，炬管一般采用可拆卸、低氣流以及低功率管的石英炬管，蠕動泵可以通過計算機對其進行控制，一般采用雙道12滾柱，能夠更加準確地對流速進行控制，從而提升測定精確性；在氬氣控制方面，通過計算機對流速進行控制，應用質量流速控制，精確度能夠達到0.001L/min。在ICP-OES技術應用過程中，包括如下幾項特征：①ICP-OES技術在應用過程中，具有功效穩定的特征，還能夠完成快速、連續地對多項元素測定，且測定結果精確性較好。②ICP-OES儀器設備的中心氣化溫度較高，在對樣品進行檢測過程中，能夠使得樣品充分氣化，從而確保滿足相關檢測需求。③ICP-OES測定方法的應用，能夠與計算機軟件充分融合，利用計算機軟件對測定流程進行控制，還能夠直接獲取測定結果，從而能夠提高測定工作效率，證明ICP-OES測定方案綜合效果較好[1]。

1.2 錫簡要介紹

錫是一種銀白色、低熔點的金屬元素，主要是氧化物的形式存在。錫元素金屬較為柔軟，容易彎曲，熔點為231.89℃，沸點為2260℃；錫在空氣中表面會生成二氧化錫保護膜，該物質較為穩定；錫在常溫下具有延展性，尤其是在100℃條件下，展性較好，可以展成較薄的錫箔，為此在包裝等領域具有應用。金屬錫在現代化工等領域中具有廣泛的應用，為“五金”之一，我國對金屬錫的利用歷史較早，早在商周時期就有使用錫器的傳統。在現代生產領域中，錫是生產、制造電子產品的重要原材料，電子產品的大量使用，使得金屬錫的市場需求不斷提高，但是金屬錫開發獲取具有一定難度，礦產資源中的錫元素測定為開采基礎，所以需要做好錫元素的測定工作，從而能夠為金屬錫開發工作提供支持[2]。

2 ICP-OES在地質樣品錫元素測定中的應用

采用ICP-OES測定方法，對地質樣品中的錫含量進行測定，由于在測定過程中能夠獲得更低的檢出限，且該技術應用流程較為簡單，結果更為可靠，在地質樣品錫含量測定工作中得到較為廣泛的應用。結合對地質樣品的分析可以明確，地質樣品中，錫主要以氧化錫的形式存在，且氧化錫的化學性質較為穩定，不易在無機酸中溶解，如果直接采用HF對地質樣品進行處理，會導致地質樣品中的錫元素出現損失[3]。在采用ICP-OES對地質樣品中錫進行測定時，需要做好前期處理工作。

2.1 儀器以及參數設定

儀器型號：Optima 8000 ICP-OES（電感耦合等離子體質譜儀）；儀器參數：射頻功率：1300W；等離子體氣流量：15L/min；輔助氣流量：0.5L/min；霧化氣流量：0.8L/min；泵進樣量：1.5ml/min；進樣沖洗時間設定為20s；氬氣純度設定為99.99%。

2.2 實驗試劑準備

儀器型號：Optima 8000 ICP-OES（電感耦合等離子體質譜儀）；儀器參數：射頻功率：1300W；等離子體氣流量：15L/min；輔助氣流量：0.5L/min；霧化氣流量：0.8L/min；泵進樣量：1.5ml/min；進樣沖洗時間設定為20s；氬氣純度設定為99.99%。

2.3 實驗方法

（1）在地質樣品分解方面，精確稱量0.1g地質樣品放置在高鋁干鍋內，并計入1g過氧化鈉；在充分攪拌后，覆蓋一層0.5g過氧化鈉；

（2）將高鋁干鍋放在750℃的馬弗爐內，使其充分熔融8min；加入10mL鹽酸，在電熱板中對其進行加熱處理，加熱低溫溶解鹽類物質之后，將高鋁干鍋去除并處理，在充分冷卻后取溶液100mL；為了防止霧化器受到高溫鹽的影響出現問題，從中提取清液5mL，并加入鹽酸1mL，最后定容到50mL。

（3）在標準溶液的配置中，準確稱量錫標準溶液25mL，將其放置在250mL的容器內，加入鹽酸5mL后定容，將其作為本次實驗的標準曲線母液，濃度設定為100微克/mL；

（4）準確稱量標準母液0mL、0.5mL、1mL、2mL以及4mL，將其放在100mL容器內，加入2mL鹽酸溶液，定容到100mL，將其作為Sn的標準系列，濃度分別為0微克/mL、0.5微克/mL、1微克/mL、2微克/mL以及4微克/mL[4]。

（5）在分析方法中，應用ICP-OES測定方法時，需要準確選擇分析物的波長，因為地質樣品基體元素與分析物之間的發射波長會受到光譜的影響，為了能夠提升測定結果準確性，本次實驗采用4條Sn元素的波長，分別為189.926、235.484、283.997以及242.170對其進行測定，結合相關分析，需要選擇受到影響最低的部分，且需要保證靈敏度，為此選擇錫189.926作為分析波長；

（6）對于ICP-OES連續背景以及光譜影響產生的強度，采用對記錄波長長度進行校正的方式，從而確定分析物的測量波長與背景校正，具體為：分析物為Sn，波長為189.926nm，觀察下限為189.840，觀察上限為190/012，背景校正為-0.025。

在數據處理工作中，在對Sn進行測定前，采用試樣信息編輯器，將識別碼、試樣原始重量、試樣體積、稀釋前體積以及稀釋后體積輸入，并做好數據的存儲與管理工作，本次實驗采用Data Manager程序將數據導出為其他格式，最后創新數據報告[5]。

3 ICP-OES在地質樣品中錫測定的應用效果分析

3.1 過氧化鈉用量選擇

高鹽酸融合會對進樣系統造成損壞，使得霧化器發生堵塞問題；在樣品分解過程中，采用過氧化鈉和過量的鹽酸，能夠生成鹽類物質，所以樣品分解過程中采用的過氧化鈉總量需要做好控制，通常情況下不能超過2g，并且在測定金屬錫之后，需要立刻采用10%稀鹽酸對進樣系統進行清洗，從而能夠避免霧化器出現堵塞問題[6]。

3.2 檢出限分析

在ICP-OES儀器設備工作條件固定的情況下，將讀數時間調整為50s，將樣品空白溶液作為常規樣品進行分析測定，重復次數設定為20次，按照3倍標準偏差對測量區域波長處的背景強度進行計算，得到方法檢出限為0.001%。

3.3 精密度與準確性

在ICP-OES儀器設備工作條件固定的情況下，測定方法的準確性與精密度依據地質礦產實驗室測試質量管理規定對其進行實驗，分別按照國家規定標準物質樣品GB207240、GBW07282以及GBW07284進行5次檢測，具體測定數據如表1所示。

表1 精密度與準確度實驗數據

在上述表格中，準確性計算公式為：（測定值-標準值）/標準值＊100%（i=1,2,3,4,5）；精密度計算公式為：（測定值-平均值）/平均值＊100%（i=1,2,3,4,5）；相對誤差允許限計算公式為：（14.37標準值-0.1263-7.659）/20.5；相對偏差允許限計算公式為：14.37平均值-0.1263-7.659。

結合上表數據可以明確，準確性與精確度都在相對誤差允許限與相對偏差允許限范圍內，滿足地質礦產實驗室測試質量管理相關工作的要求[7]。

3.4 加標回收率結果

在ICP-OES儀器設備工作條件固定的情況下，對國家標準物質GBW07282以及GBW07240進行加標回收實驗，采用兩次不同加入量的實驗方法，得到如下表所示的結果。

表2 加標回收率實驗結果

結合上表的數據可以看出，加標回收率在95%到195%的允許限范圍之內，說明符合地質礦產實驗檢測的相關管理規定[8]。

3.5 方法對比與不確定度實驗

選擇不同礦區的十種地質樣品，應用苯芴酮比色測定方法與ICP-OES測定方法對其進行檢測，得到如下表所示的結果。

表3 不同測定方法的對比結果

結合上表的數據可以明確，采用苯芴酮比色測定方法與ICP-OES測定方法之間的數據允許限A≤1，為此ICPOES與苯芴酮比色技術的測定結果基本相同，符合地質礦產實驗室測試質量管理的相關規定，且ICP-OES測定方法效率更高、污染更小，綜合效果優于苯芴酮比色技術，所以可以采用ICP-OES代替常規的苯芴酮比色測定技術，將ICP-OES測定技術的優勢全面發揮出來，是提高錫元素測定工作質量的有效方式[9]。

4 ICP-OES在地質樣品中錫測定的應用評價分析

通過上表的數據可以明確，將ICP-OES應用在地質樣品中錫元素的測定，能夠有效提升錫元素測定結果準確性，相比于傳統的苯芴酮測定技術而言，苯芴酮測定技術的成本較高，且測定流程較為復雜，還會產生一定的污染，對人體以及環境產生影響，ICP-OES測定方法具有成本較低、測定效率較高以及環保等優勢，是地質樣品測定技術發展的主要趨勢，為此需要加強對ICP-OES測定技術的應用[10]。例如：將ICPOES測定方法應用在銅尾礦中錫含量測定工作中，采用過氧化鈉溶液對銅尾礦樣品進行熔融分解處理，之后利用ICPOES測定方法進行處理，能夠有效提高測定準確性。現階段，ICP-OES方法已經在多項金屬元素的測定工作中取得應用，都取得了較為良好的效果，使得地質樣品中金屬元素測定工作技術水平得到提高，且ICP-OES方法還處于不斷完善的過程中，可以預見的是，隨著ICP-OES方法的不斷完善，在地質樣品中金屬元素測定工作中將會發揮出更好的效果，為此需要加強對ICP-OES方法的應用優化，創新ICP-OES方法應用流程，確保ICP-OES方法的優勢能夠最大化發揮。

5 結語

綜上所述，本文簡要闡述了ICP-OES測定方法與金屬錫的基本內涵，并通過實驗的方式對ICP-OES的具體應用方式進行分析，結果證明ICP-OES在地質樣品中錫的測定具有良好的應用效果，相比于傳統的測定方法而言，不僅能夠保證測定結果準確性，還能夠提升測定效率，且測定工作成本更低，還不會產生污染，希望能夠對相關領域起到一定的借鑒與幫助作用，不斷提升ICP-OES測定方法應用技術水平。