地質(zhì)樣品中錫元素的測定lCP-OES法

李俏麗

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

從地質(zhì)樣品中提取錫的過程，需要利用科學(xué)的技術(shù)手段，測定地質(zhì)樣品中錫的具體含量，但是傳統(tǒng)的測定方法效率較差，且測定準(zhǔn)確性不足，已經(jīng)無法滿足地質(zhì)樣品測定工作的實(shí)際需求，在此背景下，ICP-OES測定方法被提出并開始應(yīng)用，在實(shí)踐應(yīng)用中具有良好的效果，相比于常規(guī)測定方法而言，ICP-OES測定方法能夠提升整體工作效率，最為重要的是能夠促進(jìn)測定結(jié)果準(zhǔn)確性提升，還不會(huì)出現(xiàn)傳統(tǒng)測定方式中存在的污染問題，整體測定技術(shù)流程較為簡單，為此，需要準(zhǔn)確掌握ICP-OES測定方法的正確應(yīng)用方式。

1 ICP-OES以及錫簡要介紹

1.1 ICP-OES

ICP-OES是指電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀技術(shù)，在生物、化學(xué)以及地質(zhì)等多個(gè)領(lǐng)域與行業(yè)中具有廣泛的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)樣品中超過70余種金屬元素以及一些非金屬元素的定性與定量分析工作。ICP-OES儀器設(shè)備的系統(tǒng)主要包括霧化器、霧室、炬管以及蠕動(dòng)泵等，霧化器一般為標(biāo)準(zhǔn)石英同心霧化器，霧室一般采用標(biāo)準(zhǔn)石英旋流霧室，炬管一般采用可拆卸、低氣流以及低功率管的石英炬管，蠕動(dòng)泵可以通過計(jì)算機(jī)對(duì)其進(jìn)行控制，一般采用雙道12滾柱，能夠更加準(zhǔn)確地對(duì)流速進(jìn)行控制，從而提升測定精確性；在氬氣控制方面，通過計(jì)算機(jī)對(duì)流速進(jìn)行控制，應(yīng)用質(zhì)量流速控制，精確度能夠達(dá)到0.001L/min。在ICP-OES技術(shù)應(yīng)用過程中，包括如下幾項(xiàng)特征：①ICP-OES技術(shù)在應(yīng)用過程中，具有功效穩(wěn)定的特征，還能夠完成快速、連續(xù)地對(duì)多項(xiàng)元素測定，且測定結(jié)果精確性較好。②ICP-OES儀器設(shè)備的中心氣化溫度較高，在對(duì)樣品進(jìn)行檢測過程中，能夠使得樣品充分氣化，從而確保滿足相關(guān)檢測需求。③ICP-OES測定方法的應(yīng)用，能夠與計(jì)算機(jī)軟件充分融合，利用計(jì)算機(jī)軟件對(duì)測定流程進(jìn)行控制，還能夠直接獲取測定結(jié)果，從而能夠提高測定工作效率，證明ICP-OES測定方案綜合效果較好[1]。

1.2 錫簡要介紹

錫是一種銀白色、低熔點(diǎn)的金屬元素，主要是氧化物的形式存在。錫元素金屬較為柔軟，容易彎曲，熔點(diǎn)為231.89℃，沸點(diǎn)為2260℃；錫在空氣中表面會(huì)生成二氧化錫保護(hù)膜，該物質(zhì)較為穩(wěn)定；錫在常溫下具有延展性，尤其是在100℃條件下，展性較好，可以展成較薄的錫箔，為此在包裝等領(lǐng)域具有應(yīng)用。金屬錫在現(xiàn)代化工等領(lǐng)域中具有廣泛的應(yīng)用，為“五金”之一，我國對(duì)金屬錫的利用歷史較早，早在商周時(shí)期就有使用錫器的傳統(tǒng)。在現(xiàn)代生產(chǎn)領(lǐng)域中，錫是生產(chǎn)、制造電子產(chǎn)品的重要原材料，電子產(chǎn)品的大量使用，使得金屬錫的市場需求不斷提高，但是金屬錫開發(fā)獲取具有一定難度，礦產(chǎn)資源中的錫元素測定為開采基礎(chǔ)，所以需要做好錫元素的測定工作，從而能夠?yàn)榻饘馘a開發(fā)工作提供支持[2]。

2 ICP-OES在地質(zhì)樣品錫元素測定中的應(yīng)用

采用ICP-OES測定方法，對(duì)地質(zhì)樣品中的錫含量進(jìn)行測定，由于在測定過程中能夠獲得更低的檢出限，且該技術(shù)應(yīng)用流程較為簡單，結(jié)果更為可靠，在地質(zhì)樣品錫含量測定工作中得到較為廣泛的應(yīng)用。結(jié)合對(duì)地質(zhì)樣品的分析可以明確，地質(zhì)樣品中，錫主要以氧化錫的形式存在，且氧化錫的化學(xué)性質(zhì)較為穩(wěn)定，不易在無機(jī)酸中溶解，如果直接采用HF對(duì)地質(zhì)樣品進(jìn)行處理，會(huì)導(dǎo)致地質(zhì)樣品中的錫元素出現(xiàn)損失[3]。在采用ICP-OES對(duì)地質(zhì)樣品中錫進(jìn)行測定時(shí)，需要做好前期處理工作。

2.1 儀器以及參數(shù)設(shè)定

儀器型號(hào)：Optima 8000 ICP-OES（電感耦合等離子體質(zhì)譜儀）；儀器參數(shù)：射頻功率：1300W；等離子體氣流量：15L/min；輔助氣流量：0.5L/min；霧化氣流量：0.8L/min；泵進(jìn)樣量：1.5ml/min；進(jìn)樣沖洗時(shí)間設(shè)定為20s；氬氣純度設(shè)定為99.99%。

2.2 實(shí)驗(yàn)試劑準(zhǔn)備

儀器型號(hào)：Optima 8000 ICP-OES（電感耦合等離子體質(zhì)譜儀）；儀器參數(shù)：射頻功率：1300W；等離子體氣流量：15L/min；輔助氣流量：0.5L/min；霧化氣流量：0.8L/min；泵進(jìn)樣量：1.5ml/min；進(jìn)樣沖洗時(shí)間設(shè)定為20s；氬氣純度設(shè)定為99.99%。

2.3 實(shí)驗(yàn)方法

（1）在地質(zhì)樣品分解方面，精確稱量0.1g地質(zhì)樣品放置在高鋁干鍋內(nèi)，并計(jì)入1g過氧化鈉；在充分?jǐn)嚢韬?，覆蓋一層0.5g過氧化鈉；

（2）將高鋁干鍋放在750℃的馬弗爐內(nèi)，使其充分熔融8min；加入10mL鹽酸，在電熱板中對(duì)其進(jìn)行加熱處理，加熱低溫溶解鹽類物質(zhì)之后，將高鋁干鍋去除并處理，在充分冷卻后取溶液100mL；為了防止霧化器受到高溫鹽的影響出現(xiàn)問題，從中提取清液5mL，并加入鹽酸1mL，最后定容到50mL。

（3）在標(biāo)準(zhǔn)溶液的配置中，準(zhǔn)確稱量錫標(biāo)準(zhǔn)溶液25mL，將其放置在250mL的容器內(nèi)，加入鹽酸5mL后定容，將其作為本次實(shí)驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)曲線母液，濃度設(shè)定為100微克/mL；

（4）準(zhǔn)確稱量標(biāo)準(zhǔn)母液0mL、0.5mL、1mL、2mL以及4mL，將其放在100mL容器內(nèi)，加入2mL鹽酸溶液，定容到100mL，將其作為Sn的標(biāo)準(zhǔn)系列，濃度分別為0微克/mL、0.5微克/mL、1微克/mL、2微克/mL以及4微克/mL[4]。

（5）在分析方法中，應(yīng)用ICP-OES測定方法時(shí)，需要準(zhǔn)確選擇分析物的波長，因?yàn)榈刭|(zhì)樣品基體元素與分析物之間的發(fā)射波長會(huì)受到光譜的影響，為了能夠提升測定結(jié)果準(zhǔn)確性，本次實(shí)驗(yàn)采用4條Sn元素的波長，分別為189.926、235.484、283.997以及242.170對(duì)其進(jìn)行測定，結(jié)合相關(guān)分析，需要選擇受到影響最低的部分，且需要保證靈敏度，為此選擇錫189.926作為分析波長；

（6）對(duì)于ICP-OES連續(xù)背景以及光譜影響產(chǎn)生的強(qiáng)度，采用對(duì)記錄波長長度進(jìn)行校正的方式，從而確定分析物的測量波長與背景校正，具體為：分析物為Sn，波長為189.926nm，觀察下限為189.840，觀察上限為190/012，背景校正為-0.025。

在數(shù)據(jù)處理工作中，在對(duì)Sn進(jìn)行測定前，采用試樣信息編輯器，將識(shí)別碼、試樣原始重量、試樣體積、稀釋前體積以及稀釋后體積輸入，并做好數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)與管理工作，本次實(shí)驗(yàn)采用Data Manager程序?qū)?shù)據(jù)導(dǎo)出為其他格式，最后創(chuàng)新數(shù)據(jù)報(bào)告[5]。

3 ICP-OES在地質(zhì)樣品中錫測定的應(yīng)用效果分析

3.1 過氧化鈉用量選擇

高鹽酸融合會(huì)對(duì)進(jìn)樣系統(tǒng)造成損壞，使得霧化器發(fā)生堵塞問題；在樣品分解過程中，采用過氧化鈉和過量的鹽酸，能夠生成鹽類物質(zhì)，所以樣品分解過程中采用的過氧化鈉總量需要做好控制，通常情況下不能超過2g，并且在測定金屬錫之后，需要立刻采用10%稀鹽酸對(duì)進(jìn)樣系統(tǒng)進(jìn)行清洗，從而能夠避免霧化器出現(xiàn)堵塞問題[6]。

3.2 檢出限分析

在ICP-OES儀器設(shè)備工作條件固定的情況下，將讀數(shù)時(shí)間調(diào)整為50s，將樣品空白溶液作為常規(guī)樣品進(jìn)行分析測定，重復(fù)次數(shù)設(shè)定為20次，按照3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差對(duì)測量區(qū)域波長處的背景強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算，得到方法檢出限為0.001%。

3.3 精密度與準(zhǔn)確性

在ICP-OES儀器設(shè)備工作條件固定的情況下，測定方法的準(zhǔn)確性與精密度依據(jù)地質(zhì)礦產(chǎn)實(shí)驗(yàn)室測試質(zhì)量管理規(guī)定對(duì)其進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，分別按照國家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)樣品GB207240、GBW07282以及GBW07284進(jìn)行5次檢測，具體測定數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 精密度與準(zhǔn)確度實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

在上述表格中，準(zhǔn)確性計(jì)算公式為：（測定值-標(biāo)準(zhǔn)值）/標(biāo)準(zhǔn)值＊100%（i=1,2,3,4,5）；精密度計(jì)算公式為：（測定值-平均值）/平均值＊100%（i=1,2,3,4,5）；相對(duì)誤差允許限計(jì)算公式為：（14.37標(biāo)準(zhǔn)值-0.1263-7.659）/20.5；相對(duì)偏差允許限計(jì)算公式為：14.37平均值-0.1263-7.659。

結(jié)合上表數(shù)據(jù)可以明確，準(zhǔn)確性與精確度都在相對(duì)誤差允許限與相對(duì)偏差允許限范圍內(nèi)，滿足地質(zhì)礦產(chǎn)實(shí)驗(yàn)室測試質(zhì)量管理相關(guān)工作的要求[7]。

3.4 加標(biāo)回收率結(jié)果

在ICP-OES儀器設(shè)備工作條件固定的情況下，對(duì)國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW07282以及GBW07240進(jìn)行加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)，采用兩次不同加入量的實(shí)驗(yàn)方法，得到如下表所示的結(jié)果。

表2 加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn)結(jié)果

結(jié)合上表的數(shù)據(jù)可以看出，加標(biāo)回收率在95%到195%的允許限范圍之內(nèi)，說明符合地質(zhì)礦產(chǎn)實(shí)驗(yàn)檢測的相關(guān)管理規(guī)定[8]。

3.5 方法對(duì)比與不確定度實(shí)驗(yàn)

選擇不同礦區(qū)的十種地質(zhì)樣品，應(yīng)用苯芴酮比色測定方法與ICP-OES測定方法對(duì)其進(jìn)行檢測，得到如下表所示的結(jié)果。

表3 不同測定方法的對(duì)比結(jié)果

結(jié)合上表的數(shù)據(jù)可以明確，采用苯芴酮比色測定方法與ICP-OES測定方法之間的數(shù)據(jù)允許限A≤1，為此ICPOES與苯芴酮比色技術(shù)的測定結(jié)果基本相同，符合地質(zhì)礦產(chǎn)實(shí)驗(yàn)室測試質(zhì)量管理的相關(guān)規(guī)定，且ICP-OES測定方法效率更高、污染更小，綜合效果優(yōu)于苯芴酮比色技術(shù)，所以可以采用ICP-OES代替常規(guī)的苯芴酮比色測定技術(shù)，將ICP-OES測定技術(shù)的優(yōu)勢全面發(fā)揮出來，是提高錫元素測定工作質(zhì)量的有效方式[9]。

4 ICP-OES在地質(zhì)樣品中錫測定的應(yīng)用評(píng)價(jià)分析

通過上表的數(shù)據(jù)可以明確，將ICP-OES應(yīng)用在地質(zhì)樣品中錫元素的測定，能夠有效提升錫元素測定結(jié)果準(zhǔn)確性，相比于傳統(tǒng)的苯芴酮測定技術(shù)而言，苯芴酮測定技術(shù)的成本較高，且測定流程較為復(fù)雜，還會(huì)產(chǎn)生一定的污染，對(duì)人體以及環(huán)境產(chǎn)生影響，ICP-OES測定方法具有成本較低、測定效率較高以及環(huán)保等優(yōu)勢，是地質(zhì)樣品測定技術(shù)發(fā)展的主要趨勢，為此需要加強(qiáng)對(duì)ICP-OES測定技術(shù)的應(yīng)用[10]。例如：將ICPOES測定方法應(yīng)用在銅尾礦中錫含量測定工作中，采用過氧化鈉溶液對(duì)銅尾礦樣品進(jìn)行熔融分解處理，之后利用ICPOES測定方法進(jìn)行處理，能夠有效提高測定準(zhǔn)確性?，F(xiàn)階段，ICP-OES方法已經(jīng)在多項(xiàng)金屬元素的測定工作中取得應(yīng)用，都取得了較為良好的效果，使得地質(zhì)樣品中金屬元素測定工作技術(shù)水平得到提高，且ICP-OES方法還處于不斷完善的過程中，可以預(yù)見的是，隨著ICP-OES方法的不斷完善，在地質(zhì)樣品中金屬元素測定工作中將會(huì)發(fā)揮出更好的效果，為此需要加強(qiáng)對(duì)ICP-OES方法的應(yīng)用優(yōu)化，創(chuàng)新ICP-OES方法應(yīng)用流程，確保ICP-OES方法的優(yōu)勢能夠最大化發(fā)揮。

5 結(jié)語

綜上所述，本文簡要闡述了ICP-OES測定方法與金屬錫的基本內(nèi)涵，并通過實(shí)驗(yàn)的方式對(duì)ICP-OES的具體應(yīng)用方式進(jìn)行分析，結(jié)果證明ICP-OES在地質(zhì)樣品中錫的測定具有良好的應(yīng)用效果，相比于傳統(tǒng)的測定方法而言，不僅能夠保證測定結(jié)果準(zhǔn)確性，還能夠提升測定效率，且測定工作成本更低，還不會(huì)產(chǎn)生污染，希望能夠?qū)ο嚓P(guān)領(lǐng)域起到一定的借鑒與幫助作用，不斷提升ICP-OES測定方法應(yīng)用技術(shù)水平。