ICP-MS测定矿物样品中多种金属元素

邝安宏，祁生平

(1.江西省地质矿产勘查开发局 地球物理地球化学实验测试所，江西 南昌 330201；2.虔东稀土集团，江西 赣州 341000）

矿物样品中多种元素的测定,尤其是金属元素的测定方法何其之多,目前主要有ICP光谱方法、ICP酸溶质谱方法、ICP-MS方法等。由于金属元素内部离子结构的特别,它的光谱就变得非常复杂,因此，通常采取的ICP 光谱方法收到的干扰程度就十分严重。而酸溶ICP 质谱方法的操作比较简单、便捷,但由于受到矿物样品多重性质的限制,这种方法就具有一定的限制[1]。恰恰相反的是，虽然ICP-MS方法在碱熔环节中的操作步骤比较麻烦,溶液的离子浓度较大,但是假如说，可以把这些问题一一解决的话,测定矿物样品中金属元素的存在的时候就会变得较为方便。在保障测试水平达到国家标准的前提上,对实验程序进行改良,另外利用“ Y” 同步内标法,对仪器的即时动作进行优化。

1 实验阶段

1.1 实验仪器与药剂

实验所需要的仪器设备是美国hermo 公司出产的X Seris Ⅱ电感耦合等离子体质谱仪，工作性能优良，技术水平领先世界平均水平[2]。实验所需溶剂用水则是由北京两峰多邦科技发展有限公司生产的GN-R-O-101 超纯水质处理系统单独制作的。实验过程之中需要的实验药剂，是由北京化学试剂研究所出产氢氧化钠、过氧化钠和硝酸(B-VII)，并对它们的纯度进行分析，实验要求一般是纯级别以上。国家一级标准物质则是由廊坊世界物理化学勘查研究所生产的[3]。药剂的浓度实验要求是10 mg·L-1,测定元素划为3组,第1组含有15种金属元素,GSB-04-179-204；第2组含有铍、硼等9种金属元素,GS-B04-177-204；第3组含有锆等4种金属元素,GS-B04-177-204。这些金属元素的标准溶液浓度都是由国家金属及电子材料分析科提供的。

1.2 实验方法

分别取含有测定金属元素的各种标准溶剂液体进行逐一混合,配比浓度都是为1.1mg·L-1的标准混合溶液。液体介质一一为4%硝酸,并逐渐进行稀释,配比浓度分别为0.1、1.0、11.0、110.0μg·L-1的标准溶液。取0.10 g的矿物样品放在实验坩埚之中,加入1.0 g Na2O2混合,覆没下方的0.6 g已加温到800℃的高温吊炉内,保证温度，融化时间为20 min,取出待冷却之后,另外放入300 mL溶剂于实验大烧杯之中,之后加入1000 mL的热水加快试验药剂的溶解速度,放置一旁等待过夜。用慢速过滤纸条进行再次过滤,用3%的NaOH溶液进行15次沉淀,再用2%的HNO3将沉淀物加入到预先放有3滴酚酞试剂的烧杯内,将过滤纸洗干净。当烧杯内的溶液变成无色的时候,再滴入3 mL的 浓HNO3 ,用水定置,进行摇匀后待检测。实验设备分析的时候加入国家规定的溶液标准浓度和样品去稀释,之后计算机就会自动进行计算处理。

2 结果与分析

2.1 内标元素的选择

内标元素对测量结果起着非常重要的影响。实际操作中需要充分考虑到测定矿物样品中是否含有多种元素或某种元素含量是否过低,还要考虑加入过多的内标元素又是否会给实验过程带来不利作用。利用实验,确定加入的10 μg ·L-1的R-h 作为内标元素的效果是最好的,内标元素的强度甚至高达3000000s-1,对实验环节中实验设备的条件发生改变的时候产生的影响可以进行有效补偿,当然也有会采取R-h 和R-e的双重内标,但手续却极其繁琐。

2.2 实验溶剂量的选择

通过对国家一级标准矿物质GB-W0-7103 、GBW0-7105 进行熔化条件的实验,分别测试了Na2O2的含量、熔化温度以及融化时间对实验结果产生的影响。在取样本含量为0 .10 g 的基础上,Na2O2放入量是不列入覆盖层面的，是在单独含量1.0 ～ 4 .0 g的基础上进行试验,实验表明药剂毫无变化。不同碱的含量对金属元素镧和铪的影响结果见表1。

表1 不同碱的含量对金属元素镧和铪的影响结果

从表格中，可以看出Na2O2的不同含量对照组，剂量不同结果也不同。如果当Na2O2的放入量要比1.0 g要低的时候,由于溶剂含量较低,样品严重粘锅,这样反而不利于结晶体的摄取；相反,如果药剂的放入量越高，那么就会给实验仪器的洗涤带来较大的麻烦,所以，实验会选择加入2.0g的Na2O2。

3 结语

本文以Na2O2为主要实验药剂,采取高温熔化的方法对矿物样品进行测定,此方法适合于各种矿物样品类型；在矿物样品的处理上一律通过过滤措施进行直接酸化定置,大大节省了再提取的时间和环节,同时检测金属元素由24种提高到29种。通过几年来的研究,数百种矿物样品的测试表明,ICP-MS方法更为稳定、可靠,实验性强,便于操作,手续简单、快捷，大大提高了实验效率。