電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測(cè)定銅等元素分析探討

李東玉

（吉林省第四地質(zhì)調(diào)查所，吉林 通化 134001）

近幾年來，對(duì)土壤的檢測(cè)已經(jīng)成為生態(tài)項(xiàng)目研究的重點(diǎn)，在研究的基礎(chǔ)上。保證能夠獲得更好的生態(tài)平衡和經(jīng)濟(jì)收益。在實(shí)際應(yīng)用過程中，由于電感耦合等離子體（ICP）法優(yōu)越的分析特性，使其廣泛應(yīng)用于地質(zhì)礦產(chǎn)分析測(cè)試中[1-3]。針對(duì)水和土壤中無機(jī)元素如銅、鎘、鎳、鈮、鈷等的分析有很大的幫助。其對(duì)于環(huán)境，半導(dǎo)體以及化學(xué)化工項(xiàng)目具有重要的數(shù)據(jù)研究意義。電感耦合等離子體（ICP）是目前用于原子發(fā)射光譜的主要光源。ICP具有環(huán)形結(jié)構(gòu)，高溫度，電子密度高，惰性氣氛等特點(diǎn)，用它做激發(fā)光源具有檢出限低，線性范圍廣，電離和化學(xué)干擾少，準(zhǔn)確度和精密度高等分析性能[4]。

1 方法分析

1.1 儀器與試劑

電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀，氬氣：高純級(jí)，純度大于或等于99.99%，分析天平：感量0.1mg，銅鎘鎳鈮的標(biāo)準(zhǔn)試劑（國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心采購(gòu)），硝酸（優(yōu)級(jí)純）、鹽酸（優(yōu)級(jí)純）、高氯酸、氫氟酸，所有實(shí)驗(yàn)用水均為二次去離子水。

1.2 測(cè)定原理

土壤樣品由載氣（高純氬）帶入霧化系統(tǒng)進(jìn)行霧化后，以氣溶膠的形式進(jìn)入等離子體的軸向通道，在高溫和惰性氣氛中被充分蒸發(fā)，原子化，電離和激發(fā)，發(fā)射出所含元素的特征譜線。根據(jù)特征譜線的存在與否，鑒別樣品中是否含有某種元素（定性分析），根據(jù)特征譜線的強(qiáng)度確定樣品中相應(yīng)元素的含量（定量分析）。

1.3 樣品處理

由地質(zhì)人員采集提供的土壤樣品放在陰涼干燥處風(fēng)干，直到基本成干沙狀，通過大孔徑的篩子將大的雜質(zhì)篩出，將樣品用球磨機(jī)充分研磨，再用200目分樣篩篩出末狀的土壤。

稱取0.1g（精確至0.0001g）試樣（粒徑小于0.075mm，經(jīng)室溫干燥后裝入磨口小玻璃瓶中備用）至于30mL聚四氟乙烯坩堝中，加幾滴水潤(rùn)濕。加入0.5mL～1.0mL高氯酸，3mL硝酸，5mL氫氟酸，于電熱板上由低溫開始加熱至200℃，恒溫加熱直到蒸發(fā)至白煙冒盡，用坩堝鉗取下聚四氟乙烯坩堝，并趁熱加入3mL（1:1）王水，經(jīng)王水溶解后冷卻，移至25mL比色管中，用水稀釋至刻度，搖勻，靜置后上機(jī)待測(cè)。

1.4 儀器工作條件

按照儀器操作說明書規(guī)定條件啟動(dòng)儀器，儀器點(diǎn)火后至少穩(wěn)定30min，進(jìn)行工作條件的最佳化調(diào)整見表1。各元素分析波長(zhǎng)，背景校正及主要干擾元素校正系數(shù)見表2。

表1 等離子體質(zhì)譜儀工作條件

表2 元素分析波長(zhǎng)，背景校正及主要干擾元素校正系數(shù)

1.5 標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

1.5.1 標(biāo)準(zhǔn)溶液的配置

銅標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液p（Cu）=100?g/mL稱取0.1000g金屬銅（純度99.95%）。置于100mL燒杯中，加入20mL（1+1）HNO3微熱溶解，移入1000mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻。

鎘標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液p（Cr）=1.00mg/mL稱取2.8289g已經(jīng)150℃干燥2h的基準(zhǔn)重鉻酸鉀，置于250mL燒杯中，加水溶解后，移入1000mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻。

鎳標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液p（Ni）=100?g/mL稱取0.1000g金屬鎳（純度99.95%），置于100mL燒杯中，加入20mL（1+1）HNO3微熱溶解，移入1000mL容量瓶中，用水稀釋至刻度。搖勻。

鈮標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液p（Nb）=100?g/mL稱取0.1431g已經(jīng)800℃灼燒1h的光譜純五氧化二鈮，置于帶釉質(zhì)光滑的瓷坩堝中，加4gK2S2O7及幾滴硫酸，加瓷坩堝蓋后，放在圍有耐火圈電爐上，蓋上耐火板熔融15min，用坩堝鉗將瓷坩堝取出搖勻熔融體，再加4滴硫酸，加蓋后再放入圍有耐火圈的電爐上熔融15min。取出冷卻，將瓷坩堝放入250mL燒杯中，加200mL40g/L酒石酸溶液，在加熱情況下不斷攪拌溶液直至溶液清亮，冷卻，移入1000mL容量瓶中，用40g/L酒石酸溶液稀釋至刻度，搖勻。

鈷標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液p（Co）=100?g/mL稱取0.1000金屬鈷（純度99.9%），置于250mL燒杯中，加入20mL（1+1）HNO3微熱溶解后，移入1000mL容量瓶中，用水稀釋至刻度，搖勻[5]。

標(biāo)準(zhǔn)系列由各元素的標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液混合稀釋配制，以（5%）HNO3為介質(zhì)，用水稀釋至刻度，搖勻。配成0.00，0.10?g/mL，0.20?g/mL，0.50?g/mL，1.00?g/mL，2.00?g/mL，3.00?g/mL的銅、鉛、鈷、鎳、鈮、鈷標(biāo)準(zhǔn)系列。用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測(cè)定銅、鉛、鈷、鎳、鈮、鈷，繪制相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)曲線。銅、鉛、鈷、鎳、鈮、鈷的標(biāo)準(zhǔn)曲線見表3。

表3 銅；鎘；鎳；鈮；鈷的標(biāo)準(zhǔn)曲線

1.5.2 標(biāo)準(zhǔn)曲線的制作

將上述一起工作條件下測(cè)定的銅、鉛、鈷、鎳、鈮、鈷的標(biāo)準(zhǔn)系列溶液，由計(jì)算機(jī)處理后得出回歸方程y=a+bx和相關(guān)系數(shù)R見表4。

表4 元素回歸方程和相關(guān)系數(shù)

2 結(jié)果與分析

在分析測(cè)定過程中，采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心的 標(biāo) 準(zhǔn) 樣 品GBW07403，GBW07404，GBW07405，GBW07407，GBW07408作跟蹤分析。

樣品分析結(jié)果。

樣品分析結(jié)果見表5、表6。

表5 標(biāo)準(zhǔn)樣品

表6 土壤樣品

由上述分析結(jié)果可知，通過高氯酸-硝酸-氫氟酸酸溶法測(cè)量土壤中銅、鉛、鈷、鎳、鈮、鈷元素，采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)研究中心的標(biāo)準(zhǔn)樣品作跟蹤分析，全部合格。土壤中的銅、鉛、鈷、鎳、鈮、鈷元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不是很大。溶液的含鹽量對(duì)電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀測(cè)定信號(hào)穩(wěn)定性有影響[6]。試樣中銅、鉛、鈷、鎳、鈮、鈷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于100?g/mL時(shí)可以通過內(nèi)標(biāo)校正基體效應(yīng)，鹽量濃度高會(huì)對(duì)測(cè)定信號(hào)穩(wěn)定性有一定影響，應(yīng)做適當(dāng)稀釋。