ICP測(cè)定粘土中的Al、Fe、Ti、K、Na

姜 森

（中國(guó)建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心遼寧總隊(duì)，遼寧 沈陽(yáng) 110000）

粘土是用途最為廣泛的礦物原料之一[1-3]，除其主要成分Si以外，還有含量較高的Al、Fe、Ti、K、Na等元素，這些元素含量決定了粘土的物理性質(zhì)和應(yīng)用領(lǐng)域。傳統(tǒng)化學(xué)分析方法采用堿熔樣品、滴定、比色、原子吸收和火焰光度計(jì)等分析手段才能完成上述元素的分析工作[4]，本試驗(yàn)采用四酸消解去硅[5-6]，ICP-AES快速測(cè)定法[7-9]，分析時(shí)間約為傳統(tǒng)方法的四分之一。

1 試驗(yàn)部分

1.1 儀器設(shè)備與樣品試劑

儀器與設(shè)備：賽默飛ICAP 7000 SERIES電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀，可調(diào)壓電熱板，25mL聚四氟乙烯坩堝，100mL容量瓶。

樣品與試劑：GBW-03103 、GBW-03104標(biāo)準(zhǔn)樣品，鹽酸、硝酸、氫氟酸、高氯酸、去離子水和高純氬器。

1.2 樣品處理

稱取樣品0．100 0g于25mL聚四氟乙烯坩堝中，滴水潤(rùn)濕，加混酸(鹽酸∶硝酸∶氫氟酸∶高氯酸=10∶5∶10∶1)15mL置于電熱板，近沸消解至白煙散盡，取下稍冷加10mL鹽酸(1∶1)加熱溶解殘?jiān)?，用去離子水沖洗定容至100mL容量瓶，沉淀后待測(cè)，標(biāo)準(zhǔn)曲線與空白操作同上。

1.3 儀器條件

通過以往儀器使用的經(jīng)驗(yàn)積累，兼顧試驗(yàn)質(zhì)量和效率，最終確定儀器的基本參數(shù)為：高頻功率為1．15kW，等離子氣流量為15L/min，輔助氣流量0．50L/min，冷卻氣流量12L/min，霧化器氣流量0．50L/min，曝光時(shí)間均為10s，進(jìn)樣時(shí)間20s，清洗時(shí)間5s，泵速50r/min，綜上單樣品測(cè)試時(shí)間約為45s。測(cè)試前普通流量氬氣吹掃檢測(cè)室2h以上。

2 結(jié)果與討論

2.1 試驗(yàn)條件選擇

為了縮短消解時(shí)間，混酸沒有使用硫酸，對(duì)于難溶樣品可多加5mL氫氟酸，溶解殘?jiān)鼤r(shí)要加1∶1鹽酸10mL，加熱約10min確保Al元素充分提取。影響譜線強(qiáng)度的因素較多，尤其是試樣組分的影響較為顯著，使用標(biāo)準(zhǔn)溶液做曲線基體與測(cè)量樣品基體完全不同，再加上多元素混標(biāo)配置容易出錯(cuò)，所以選擇粘土標(biāo)準(zhǔn)樣品曲線法。

2.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線選擇

為了使測(cè)量樣品與標(biāo)準(zhǔn)曲線背景值最大程度接近，采用GBW-03103標(biāo)準(zhǔn)樣品稱取0．080 0g、0．100 0g、0．120 0g作為標(biāo)準(zhǔn)曲線，對(duì)GBW-03104進(jìn)行檢測(cè)，考慮到譜線干擾、譜線強(qiáng)度等因素[10-11]，最終選擇波長(zhǎng)(nm)Al 237．312、Fe 240．488、Ti 368．52、K 769．896、Na 589．592。標(biāo)準(zhǔn)曲線結(jié)果見表1。

表1 標(biāo)準(zhǔn)曲線結(jié)果

2.3 試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)結(jié)果選取編號(hào)為GBW-03104的粘土國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)作為樣品，準(zhǔn)確稱取0．100 0g共7份，按照上述試驗(yàn)方法進(jìn)行分析測(cè)試，測(cè)量結(jié)果見表2。

表2 測(cè)量結(jié)果 (單位：%)

2.4 方法的準(zhǔn)確度

選取上述n1號(hào)樣品的測(cè)量結(jié)果對(duì)本方法的準(zhǔn)確度進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果如表3。依據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DZ/T0130-2006，粘土相對(duì)偏差允許限系數(shù)(C)為1，X0為標(biāo)準(zhǔn)值。分析結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值的相對(duì)誤差均小于允許限值(YB)，表示為合格。

表3 方法的準(zhǔn)確度

2.5 方法的精密度

選取上述n(2～7)號(hào)樣品的測(cè)量結(jié)果對(duì)本方法的精密度進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果見表4。各個(gè)元素測(cè)量結(jié)果的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)在0．53%～7．19%，依據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DZ/T0130-2006，YC=C(14．37X-0．1263-7．659)，粘土相對(duì)偏差允許限系數(shù)(C)為1，X為平均數(shù)，相對(duì)偏差允許限值為(YC)，結(jié)果均符合標(biāo)準(zhǔn)。

表4 方法的精密度(n =6)

3 結(jié)論

四酸消解粘土能去除其主要成分硅，使得ICP能夠同時(shí)測(cè)量粘土中Al、Fe、Ti、K、Na的含量。本方法操作簡(jiǎn)單，試驗(yàn)周期短，數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠，符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，適合資源地質(zhì)中粘土的常規(guī)檢測(cè)。