原子熒光儀在地質(zhì)礦物硒元素測(cè)定試驗(yàn)中的應(yīng)用

魏麗娟，邵曉龍

（甘肅省有色金屬地質(zhì)勘查局天水礦產(chǎn)勘查院，甘肅 天水 741020）

硒元素是一種重要的礦物元素，能夠作為一些礦床的指示元素，從而為礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)提供依據(jù)。硒元素在地殼中含量較低，而且是人體和動(dòng)物必要的微量元素，在地質(zhì)找礦和生物生長(zhǎng)方面具有重要的意義。對(duì)于人體和動(dòng)物而言，硒元素缺乏容易產(chǎn)生克山病，但是硒元素過(guò)量也會(huì)造成人體中毒。地殼中不同礦床的硒元素含量具有差異，利用硒元素含量能夠識(shí)別相應(yīng)的礦產(chǎn)種類，從而為礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)提供指引。準(zhǔn)確測(cè)定硒元素含量成為地質(zhì)找礦的重要內(nèi)容，當(dāng)前廣泛應(yīng)用于硒元素定量測(cè)量的方法包括石墨爐原子吸收法、等離子—質(zhì)譜法等方法，但是由于硒元素的離子化效率比較低，因此傳統(tǒng)的測(cè)量方法精度和準(zhǔn)確度都比較低，在硒元素的準(zhǔn)確測(cè)量中存在局限[1]。

本文將原子熒光儀應(yīng)用于地質(zhì)礦物中硒元素的測(cè)量，該方法具有操作簡(jiǎn)單、測(cè)試靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種元素的測(cè)量中。

1 材料與實(shí)驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)儀器與原理

本文所用的原子熒光儀為XGY 2020A原子熒光光譜儀，該型原子熒光光譜儀采用特種空心陰極燈作為激發(fā)光源，在將元素富集后進(jìn)行測(cè)量，能夠有效地提升元素測(cè)量的靈敏度。

1.2 實(shí)驗(yàn)試劑

實(shí)驗(yàn)所需要的主要試劑如下。

（1）基本試劑，選用優(yōu)級(jí)純的鹽酸、硝酸、高氯酸以及氫氟酸作為基本試劑。

（2）稱取7g硼氫化鉀溶于1000mL的10g/L的氫氧化鉀溶液中。

（3）市售有證標(biāo)準(zhǔn)硒標(biāo)準(zhǔn)溶液。

（4）鐵鹽溶液：稱取24.36g三氯化鐵，溶于40mL1+1的鹽酸溶液中，用水稀釋至500mL。

1.3 實(shí)驗(yàn)方法與步驟

根據(jù)原子熒光儀的應(yīng)用，首先需要將地質(zhì)礦物樣品進(jìn)行溶解，獲得稀釋后的硒元素溶液，在原子熒光的作用下進(jìn)行測(cè)量。具體的實(shí)驗(yàn)方法如下：

（1）地質(zhì)礦物樣品分解：將地質(zhì)礦物樣品進(jìn)行研磨，獲得地質(zhì)樣品粉末，并且將地質(zhì)樣品粉末經(jīng)過(guò)200目的篩子進(jìn)行篩選混勻后，稱取0.5g粉末狀樣品進(jìn)行消解；將稱好的粉末樣品置于25mL的聚四氟乙烯的消解罐中，采用少量去離子水進(jìn)行濕潤(rùn)后，利用硝酸和氫氟酸的混合液作為消解溶液，將樣品在消解罐中進(jìn)行溶解后，加入高氯酸進(jìn)行加熱，分解樣品中的鹽類物質(zhì)，持續(xù)加熱直到樣品濃白煙剛冒盡；往消解罐中加入去離子水，沖洗消解罐的內(nèi)壁后，加入鹽酸和鐵鹽溶液，將樣品移入到25mL比色管中，采用去離子水定容至刻度，搖勻后作為測(cè)量溶液[2]。

（2）原子熒光儀參數(shù)設(shè)定，為了達(dá)到最好的檢測(cè)效果，本文的研究所采用的參數(shù)設(shè)定為，燈電流主電流為55mA、輔助電流為50mA；除殘時(shí)間為15S；原子化溫度為130℃；負(fù)高壓為-230V；驅(qū)氣設(shè)置為210mL/min，攪拌器流量650mL/min,干燥器流量為300mL/min；該參數(shù)能夠滿足硒元素的測(cè)定需求。

（3）原子熒光儀測(cè)量，原子熒光光譜法主要使用于金屬元素的測(cè)定，將消解后的樣品加入硼氫化鉀溶液，在載氣的作用下帶入原子化器，形成氬氫火焰，在燈光的作用下激發(fā)原子，生成原子熒光，由于原子熒光強(qiáng)度和元素濃度成正比，通過(guò)測(cè)量原子熒光強(qiáng)度，能夠獲得元素濃度；通過(guò)將樣品溶液進(jìn)行測(cè)量，與不同濃度下的硒元素標(biāo)準(zhǔn)溶液的熒光強(qiáng)度進(jìn)行對(duì)比，能夠獲得樣品中的硒元素濃度。

2 結(jié)果與分析

2.1 精密度與檢出限分析

選用10批次的地質(zhì)樣品作為樣品進(jìn)行測(cè)試，為了減少誤差，所有樣品均經(jīng)過(guò)6次測(cè)試取平均值。所得到的結(jié)果顯示，原子熒光法的標(biāo)準(zhǔn)偏差、檢出限與回收率能夠滿足要求，具體的分析如下：

（1）標(biāo)準(zhǔn)偏差，采用原子熒光法分析硒元素的含量，其標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.99%～1.03%，其標(biāo)準(zhǔn)偏差的范圍在0.98%～1.51%范圍內(nèi)，能夠滿足統(tǒng)計(jì)學(xué)的需求。經(jīng)過(guò)多次測(cè)試取平均值，能夠盡量減少實(shí)驗(yàn)誤差的影響，提升測(cè)量精度，而且原子熒光分析法具有較好的測(cè)量精度，滿足測(cè)量需求。

（2）檢出限，通過(guò)對(duì)空白樣品進(jìn)行12次測(cè)試，計(jì)算測(cè)試的標(biāo)準(zhǔn)偏差，采用標(biāo)準(zhǔn)偏差進(jìn)行檢出限的計(jì)算，數(shù)據(jù)顯示。原子熒光光譜法所得到的硒元素的檢出限為10ng/g，檢出限能夠滿足檢測(cè)的需求。

（3）國(guó)家一級(jí)標(biāo)樣，通過(guò)在同一批樣品中插入不同濃度的硒元素標(biāo)準(zhǔn)樣品，采用相同的方法進(jìn)行測(cè)量，所得到的樣品合格率滿足需求。

2.2 樣品處理方法的選擇

樣品處理方法是影響硒元素檢測(cè)的重要因素之一，通常原子熒光法采用酸對(duì)樣品進(jìn)行消解，然后在載氣的作用下進(jìn)行分析檢測(cè)，采用不同的酸進(jìn)行處理，所得到的結(jié)果也會(huì)有所不同，具體的影響如下：

（1）消解方法的選擇，消解是原子熒光法的關(guān)鍵步驟之一，需要先將樣品研磨成為粉末，然后采用酸溶液進(jìn)行消解；通?？梢赃x擇硝酸和硫酸、硝酸和高氯酸等溶液，也可以選擇常溫和加熱等方式進(jìn)行消解，不同的方式得到的效果不同，為了充分消解地質(zhì)樣品，需要加入較大體積的酸進(jìn)行充分溶解；加熱過(guò)程容易發(fā)生濺射等情況，影響測(cè)量結(jié)果；因此本文采用硝酸和高氯酸進(jìn)行低溫初步溶解之后，再使用高氯酸進(jìn)行加熱溶解，有助于將樣品全部溶解于溶液中，保證檢測(cè)的準(zhǔn)確度。

（2）測(cè)定介質(zhì)的影響，研究中采用鹽酸、硝酸和王水作為測(cè)定介質(zhì)，分析不同的介質(zhì)對(duì)于檢測(cè)結(jié)果的影響；分析結(jié)果顯示鹽酸介質(zhì)中硒元素的測(cè)量精度最高，靈敏度高，通過(guò)對(duì)比不同的鹽酸濃度，顯示鹽酸濃度對(duì)于檢測(cè)結(jié)果無(wú)明顯影響；在樣品中不同價(jià)態(tài)的硒元素共存，采用鹽酸能夠?qū)⑺膬r(jià)態(tài)的硒元素進(jìn)行還原，從而提升測(cè)量準(zhǔn)確度。

（3）硼氫化鉀的濃度，硼氫化鉀是樣品中的還原劑，能夠?qū)⑺膬r(jià)態(tài)的硒元素進(jìn)行還原；研究中選擇不同的硼氫化鉀濃度，研究顯示硼氫化鉀濃度＜0.4%時(shí)無(wú)熒光信號(hào)，而＞1.0%時(shí)則熒光信號(hào)不穩(wěn)定；通過(guò)研究下選擇硼氫化鉀濃度為0.7%。

2.3 測(cè)試條件的選擇

原子熒光儀的負(fù)高壓和燈電流對(duì)測(cè)試結(jié)果存在影響，具體的影響如下：

（1）負(fù)高壓，在原子熒光分析測(cè)量過(guò)程中，不同的負(fù)高壓對(duì)于熒光影響不同，增大負(fù)高壓能夠提升測(cè)量靈敏度，但是隨之而來(lái)的火焰噪聲也不斷增大，影響測(cè)量精度；本文所用的原子熒光儀為了減少火焰噪聲的影響，選擇負(fù)高壓為-230V即得到靈敏度高的測(cè)量值。

（2）燈電流的影響，燈電流會(huì)熒光強(qiáng)度具有直接的影響，相關(guān)研究顯示，熒光信號(hào)隨著燈電流增大而加大，因此硒元素的測(cè)量精度也隨之加大，為了確保最佳測(cè)試效果，選擇主燈電流為55mA，輔助燈電流為50mA。

3 討論

地礦元素測(cè)量是地礦開(kāi)采的關(guān)鍵過(guò)程，通過(guò)分析地礦物質(zhì)中的相關(guān)元素含量，能夠?yàn)楹罄m(xù)的礦產(chǎn)分析和開(kāi)采提供依據(jù)[3]。

硒元素作為重要的礦物元素之一，在當(dāng)前的工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著重要的作用。

硒元素在地礦中含量較少，通過(guò)定量分析硒元素含量，能夠?yàn)檎J(rèn)識(shí)地礦物質(zhì)提供依據(jù)。在本文的研究中，采用原子熒光光譜法分析地礦物質(zhì)中的硒元素，結(jié)果顯示該方法能夠用于硒元素的定量分析中，而且具有檢測(cè)精度高、分析效率高、檢出率低等特點(diǎn)，能夠滿足不同含量的硒元素的分析，從而為認(rèn)識(shí)礦產(chǎn)提供依據(jù)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，原子熒光法能夠準(zhǔn)確測(cè)量地礦物質(zhì)中的硒元素含量。但是在測(cè)量過(guò)程中，需要選擇合適的原子熒光儀以及相應(yīng)的方法，選擇合適的消解方法、原子熒光參數(shù)，從而確保樣品測(cè)試精度，減少誤差的影響，從而獲得真實(shí)可靠的硒元素含量。