探析ICP-AES測定地質(zhì)樣品中鈹、硼和鎵

胡超進(jìn)

（江西省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局贛東北大隊實驗室，江西 上饒 334000）

從以往地質(zhì)樣品中的鈹、硼和鎵測定角度來說，最為常見的測定方法有化學(xué)方法和粉末發(fā)射光譜法。但上述兩種方式操作較為復(fù)雜，投入成本也較高。

1 實驗部分

1.1 實驗儀器及主要工作參數(shù)

本次實驗過程中的實驗儀器主要為ThermoFisher6300型電感耦合等離子體發(fā)生光譜儀，對于工作參數(shù)的選擇和控制，本次實驗主要涉及到的設(shè)備工作參數(shù)包括以下幾方面：第一，載氣流量，規(guī)格為0.4L/min；第二，冷卻氣流量，規(guī)格為15L/min；第三，樣品提升量，規(guī)格為1.1mL/min；第四，霧化壓力器，規(guī)格為10Pa。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)液制備及實驗試劑選擇

該實驗開展時，標(biāo)準(zhǔn)液來源于幾種不同溶液的混合配置，即H3BO3、BeSO4、4H2O、Ga2O3，另外，標(biāo)準(zhǔn)液之中的B、Be、Ga含量分別為0.02ug/ml、0.2ug/ml、2ug/ml。值得注意的是，H3BO3、BeSO4在配置過程中，屬于優(yōu)級純低空白的試劑，當(dāng)配置工作結(jié)束之后，工作人員可以將其封裝在塑料瓶之中。

在HCl配置上，應(yīng)借助于蒸餾水直接配成（1+1），在配置好之后將其轉(zhuǎn)移到塑料瓶內(nèi)封裝。一般來說，該類實驗中所使用的水以二次蒸餾水為主。

1.3 樣品分析方法

在實驗開始之前，工作人員應(yīng)精確稱取樣品0.1000g，隨后將其放置到聚四氟乙烯坩堝之中，之后加入1mlH3BO3、1mlH2SO4和6mlHF。當(dāng)上述步驟全部結(jié)束之后，工作人員便會將坩堝轉(zhuǎn)移到電熱板上，開展有序的加熱操作，確保樣品得到全面分解操作，當(dāng)溫度達(dá)到一定程度時，H2SO4便會分解，并出現(xiàn)明顯的白煙，當(dāng)白煙出現(xiàn)的3min左右時應(yīng)停止加熱操作，將坩堝取下并冷卻。當(dāng)達(dá)到溫度標(biāo)準(zhǔn)后，工作人員還需將一定量的HCl加入到坩堝之中，并借助于比色管進(jìn)行比對操作，總?cè)萘繛?0ml。為了強(qiáng)化研究的科學(xué)性，工作人員還可以將制備好的溶液進(jìn)行上機(jī)測定，記錄好最終結(jié)果。

2 結(jié)果與討論

2.1 樣品分解

（1）分解過程。在整個化學(xué)處理分解樣品過程中，極容易受到揮發(fā)問題影響，增加B的損失量，很多研究人員表示，可以借助于在樣品中加入磷酸形式來避免B出現(xiàn)嚴(yán)重的揮發(fā)損失，尤其是在HF溶液之中，上述理念應(yīng)用顯得十分重要。整個樣品分解步驟如下：稱取0.1000g樣品，并確保稱取操作的準(zhǔn)確性，之后將樣品放置到鉑金坩堝之中，之后用亞沸水濕潤樣品，將HF和H3PO4加入其中，具體加入量為3ml和1ml。當(dāng)上述操作全部結(jié)束后，實驗人員便會將坩堝轉(zhuǎn)移到電熱板之中進(jìn)行加熱操作，開展樣品分解操作，當(dāng)坩堝內(nèi)部出現(xiàn)粘稠狀態(tài)時，便可以將坩堝從電熱板上取下，冷卻一段時間后加入3mlHF和2mlHClO4，該項分解工作的執(zhí)行，應(yīng)根據(jù)樣品實際分解的難以程度來確定消化液的最終加入數(shù)量，當(dāng)?shù)玫浇Y(jié)果后，實驗人員需要對坩堝進(jìn)行繼續(xù)加熱，待到出現(xiàn)粘稠狀態(tài)時取下，向其中加入一定試量的亞沸水。此時，溶液之中會出現(xiàn)明顯的殘渣，實驗人員可以通過繼續(xù)加熱方法，將殘渣全部溶解，當(dāng)溶液變得清亮?xí)r停止加熱操作，取下坩堝定進(jìn)行轉(zhuǎn)移定容操作。

（2）分解結(jié)果。通過實際測定分析，在該種分解方法的作用下，B的空白值會進(jìn)一步擴(kuò)大，而且存在極不穩(wěn)定的特點，從最終的實驗驗證得知，HF并沒有消除干凈，這也使得ICP進(jìn)樣系統(tǒng)之中含B的玻璃器皿之中出現(xiàn)了B，污染現(xiàn)象越老越明顯。為了將HF清除干凈，除了提升試樣的分解溫度之外，工作人員還要在溶液之中加入H2SO4，用來代替HClO4。更為重要的是，H2SO4和H3PO4組合后，能夠?qū)㈦姎馐途G柱石等物質(zhì)中難溶解物質(zhì)進(jìn)行有效分解，而且從之前研究過程中也可以看出，其他組合形式無法展示出上述溶解效果，尤其是在硅酸鹽樣品分解過程中，所展示出的分解能力更為有限。

因此，為了讓本次實驗?zāi)軌蝽樌_展，工作人員選擇了HF+H2SO4+H3PO4的組合形式，實現(xiàn)地質(zhì)樣品的有效溶解，并將產(chǎn)品的分解能力提升，弱化B的空白值，避免測定不準(zhǔn)確問題出現(xiàn)。

2.2 分析線選擇

在實際B的分析線研究過程中，分析線靈敏度最高值處于249.7nm處，但在很多情況之下，F(xiàn)e會對最終結(jié)果產(chǎn)生很大程度的干擾，而且在實際分析過程中也難以實現(xiàn)本質(zhì)性操作。因此，人們可以選擇B209.8nm開展有效的測量操作。更為重要的是，相關(guān)工作人員還可以結(jié)合多方因素進(jìn)行綜合考量，對合適的實驗分析線進(jìn)行確定和應(yīng)用了，最終得到的分析線結(jié)果如下：B的分析線為209.8nm；Be分析線為313.0nm；Ga分析線為294.7nm。

2.3 檢出限

在實際測定實驗開展過程中，實驗人員可以按照實際分析線將分析元素的檢出限內(nèi)容展示出來，并稱取0.1g樣品開展基準(zhǔn)計算操作，最終得到B的檢出限結(jié)果，即0.1ug/ml。除此之外，Be的檢出限結(jié)果為0.2ug/ml，Ga的檢出限結(jié)果為1ug/ml。另外，在整個ICP-AES測定過程中，實際B、Be、Ga的檢出限均與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求相符，還能為后續(xù)操作創(chuàng)造更多有利條件。

2.4 硼的污染及空白處理

為了將B污染問題徹底解決，維護(hù)其空白值處于穩(wěn)定狀態(tài)，最為常見的措施主要包括以下幾種形式：第一，在實際地質(zhì)樣品分解過程中，能夠?qū)悠贩纸鉁囟冗M(jìn)一步提升，放棄使用HClO4，改用H2SO4，通過該種操作的有序執(zhí)行，除了能夠?qū)污染消除之外，還能將空白值保持在穩(wěn)定狀態(tài)。除此之外，在HClO4和H2SO4的配合下，還能將具體電氣石和綠柱石中的B等難溶解物質(zhì)進(jìn)行全面的分解操作。第二，在實際實驗工作執(zhí)行過程中，應(yīng)盡可能避免對含B玻璃器皿進(jìn)行應(yīng)用，避免為整個裝置帶來新的污染機(jī)會。第三，在實際實驗操作開閘時，所選擇的空白試劑盡量不包含B，只有這樣，才能滿足后續(xù)實驗的操作需求。

2.5 樣品分析

為了提升研究的針對性，實驗人員對國家地球化學(xué)部分標(biāo)樣進(jìn)行了深入性測試和分析。從研究結(jié)果中可以看出，通過ICP-AES進(jìn)行地質(zhì)樣品中鈹、硼和鎵測定，自身準(zhǔn)確度能夠得到全面提升，而且還能對同一份溶液進(jìn)行多次測定。從實際測定結(jié)果中可以看出，由于測定的精密度較高，可以滿足具體的實驗分析需求。另外，該實驗中的測定方案具備明顯的快捷性和成本低等優(yōu)勢，尤其是在大批量的生產(chǎn)測試之中，應(yīng)用前景極為良好。如在B的測量過程中，GSR-1的測量值為2.5，標(biāo)準(zhǔn)值為2.4，相對誤差為4.2%。而Be的測量值為11，標(biāo)準(zhǔn)值為12.4，相對誤差為-11.3%。Ga測量值為17，標(biāo)準(zhǔn)值為19，相對誤差為-10.5%。在樣品GSR-2測量中，B的測量值為4.8，標(biāo)準(zhǔn)值為4.7，相對誤差為2.1%。Be的測量值為1.2，標(biāo)準(zhǔn)值為1.1，相對誤差為0.01%。Ga的測量值為17，標(biāo)準(zhǔn)值為18，相對誤差為-5.6%。

3 總結(jié)

綜上所述，從實際研究過程中可以看出，現(xiàn)代ICP-AES測試方法在應(yīng)用過程中得到了很大程度的改進(jìn)，尤其是在處理樣品中的B損失問題，能夠借助于H2SO4和H3PO4組合形式，實現(xiàn)對待測地質(zhì)樣品的溶解，提升其研究效果。