ICP—MS測定離子相稀土方法優(yōu)化與探討

摘要：如何實(shí)現(xiàn)對離子相稀土的準(zhǔn)確快速分析是各大地質(zhì)實(shí)驗(yàn)室的關(guān)鍵分析技術(shù)。利用ICP-MS分析離子相稀土?xí)r，在樣品前處理流程中，本試驗(yàn)利用容量瓶作浸取器具，對不同用量浸泡液效果、不同震蕩時(shí)間，不同制樣目數(shù)，儀器分析條件優(yōu)化等條件進(jìn)行了優(yōu)化試驗(yàn)。利用改進(jìn)后方法進(jìn)行了內(nèi)外檢檢查，得到滿意的合格率，從而建立了ICP-MS檢測離子相稀土分析新方法。

關(guān)鍵詞：離子相稀土；方法優(yōu)化；ICP-MS

目前分析檢測離子相稀土并沒有國標(biāo)方法，而各大地質(zhì)實(shí)驗(yàn)室經(jīng)常需要檢測離子相稀土，外部實(shí)驗(yàn)室通常是稱取5～20g的樣品于錐形瓶，量取加入浸泡液進(jìn)行振蕩提取，然后利用ICP-OES進(jìn)行分析[1]，這樣被測樣液中鹽分過高可能導(dǎo)致儀器錐孔積鹽，還會(huì)造成基體干擾影響測定，其中浸泡液是量取一定體積加入樣中，可能會(huì)導(dǎo)致最終計(jì)算體積的誤差從而得不到準(zhǔn)確的檢測結(jié)果。也有不少學(xué)者利用ICP-MS離子相稀土總量[2][3]都是稱取大樣去提取，而本試驗(yàn)稱取少量樣品到容量瓶中進(jìn)行浸泡振蕩提取離子相稀土，最終定容搖勻，稀釋后利用ICP-MS進(jìn)行分析并通過各種條件試驗(yàn)進(jìn)行了優(yōu)化對比選取了最佳的實(shí)驗(yàn)條件，從而建立了快速準(zhǔn)確測定離子相稀土的新方法。

1實(shí)驗(yàn)部分

1.1儀器

NexION 350X 型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（美國 PerkinElmer 公司）。

移液器（上海漢林）

水平往復(fù)式振蕩器（金壇市醫(yī)療儀器廠）

1.2試劑

HNO3（GR級，廣州試劑廠），硫酸銨（GR級，廣州試劑廠），實(shí)驗(yàn)用水均為超純水。

1.3 樣品浸泡提取步驟

準(zhǔn)確稱取0.5000g樣品置于100mL容量瓶中，加入50mL5%（m/V）硫酸銨溶液置于水平往往振蕩器中固定振蕩提取1h，取下靜置0.5h，加水定容至100mL，搖勻澄清，利用多個(gè)量程移液器結(jié)合使用進(jìn)行稀釋，待 ICP-MS 測試。

2 結(jié)果與討論

2.1優(yōu)化試驗(yàn)

2.1.1稱樣量浸泡液用量優(yōu)化

以某一離子相稀土含量為9xxug/g的樣品為試驗(yàn)對象，精準(zhǔn)稱取0.2000g、0.5000g、1.0000g、2.0000g于100mL容量瓶中加入10mL、25mL、50mL、75mL5%硫酸銨進(jìn)行正交比對試驗(yàn)，結(jié)果表明，0.2000g與0.5000g的提取率相當(dāng)，同時(shí)考慮取樣量的合理性故確定稱取0.5000g樣為最佳稱樣量；而加入50mL與75mL提取率相當(dāng)，考慮試過多浸泡液于100mL容量瓶不便搖勻和成本問題故選擇50mL為其浸泡液浸泡體積。

2.1.2制樣目數(shù)與振蕩時(shí)間優(yōu)化

分別稱取0.5000g100目與200目的樣品多組從15～180min進(jìn)行不同振蕩時(shí)間比對，結(jié)果表明，如圖1所示，振蕩時(shí)間在60～120min處于平穩(wěn)期，考慮到實(shí)驗(yàn)效率故選擇60min為最佳振蕩時(shí)間；而不同制樣目數(shù)提取率沒太大差別，規(guī)律性不大。

2.2試驗(yàn)探討

2.2.1樣液放置時(shí)間對被測含量的影響

做正交優(yōu)化試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，振蕩完定容搖勻，浸泡液放置過夜后再稀釋去測定，發(fā)現(xiàn)鈰（Ce）元素含量比放置澄清馬上稀釋測定的含量要降低的多，從中猜測Ce在硫酸銨溶液中，浸泡時(shí)間越久可能會(huì)導(dǎo)致離子交換可逆反應(yīng)平衡越向左平衡。經(jīng)常大量試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)Ce是所有稀土分量元素中提取率最低，故平時(shí)全相總量高而離子相提取率低時(shí)可留意Ce 元素的含量高的影響。

2.2.2不同的進(jìn)樣介質(zhì)對被測含量的影響

稀釋樣品時(shí)用水做進(jìn)樣介質(zhì)和稀硝酸做進(jìn)樣介質(zhì)于儀器測定，發(fā)現(xiàn)水比稀硝酸做進(jìn)樣介質(zhì)測定的結(jié)果要低十倍甚至百倍，猜測稀硝酸能幫助等離子體高效的離解與硫酸銨結(jié)合的復(fù)雜稀土離子后于質(zhì)譜儀中檢測，而ICP-OES分析離子相稀土?xí)r其原理是檢測其元素的光譜故不像ICP-MS質(zhì)譜儀中需離解成原子離子才能被檢測器所檢測。因而用ICP-MS測定時(shí)需用稀硝酸作進(jìn)樣介質(zhì)。

2.3功率和載氣流量

固定其它實(shí)驗(yàn)條件，分別考察了RF功率（900～1 300 W）和載氣流量（0.74～1.00 L/min）對待測元素強(qiáng)度的影響。隨著功率的增加，待測元素強(qiáng)度也增加；隨著載氣流量的增加，待測元素強(qiáng)度先增加后降低，在0.95L/min時(shí)達(dá)到最大?？紤]到經(jīng)常使用大功率，會(huì)降低RF發(fā)生器的功率管使用壽命，且載氣流量增大，氧化物的產(chǎn)率、噪聲等也會(huì)增加，影響準(zhǔn)確度。因此在滿足靈敏度的前提下，實(shí)驗(yàn)選擇RF功率為1200W、載氣流量0.88L/min。

2.4方法分析性能

2.4.1內(nèi)檢重復(fù)性檢查

利用以上方法優(yōu)化后的試驗(yàn)條件分析離子相稀土氧化物總量，進(jìn)行了5批次內(nèi)部實(shí)驗(yàn)室方法重復(fù)性的檢查，如表1所示，內(nèi)檢檢查總體合格率99.49%。滿足相關(guān)規(guī)范上的內(nèi)檢檢查合格率大于80%的要求。

3.結(jié)論

本文通過離子相稀土檢測方法優(yōu)化而建立 ICP-MS 快速準(zhǔn)確測定離子相稀土的新方法，并對改進(jìn)后方法進(jìn)行了內(nèi)外檢檢查分析，驗(yàn)證了重復(fù)性、再現(xiàn)性、準(zhǔn)確度等方法指標(biāo)，其合格率滿足相關(guān)規(guī)范上的內(nèi)外檢檢查合格率的要求，說明該方法切實(shí)可行，能應(yīng)用于各大地質(zhì)實(shí)驗(yàn)室利用ICP-MS對離子相稀土的準(zhǔn)確快速檢測。

參考文獻(xiàn)

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作者簡介：黎家慶，男，1992.03，漢，廣東清遠(yuǎn)，大專，助理工程師，地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測試。

（作者單位：廣東省有色金屬地質(zhì)局九四〇隊(duì)分析測試所）