地化样品中碱金属检测方案(ICP-AES)

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校准线性 使用 5100 SVDV ICP-0ES对地化样品中的碱金属进行超快速测定 应用简报 地球化学、金属、采矿 作者 John Cauduro 安捷伦科技公司 澳大利亚马尔格雷夫 前言 过去一直使用火焰原子吸收系统 (FAAS)或配备垂直炬管的径向 ICP-OES分析地质样品。 但是这些技术却难以实现低成本、高通量地分析地化样品。地化样品中元素众多且浓度不一，需要多次稀释，尤其是使用 FAAS 时更是如此。此外，样品中还含有高浓度的总溶解固体(TDS)，从而导致需要频繁清洗样品引入系统。 本应用简报使用 Agilent 5100 同步垂直双向观测 (SVDV) ICP-OES 来分析含有最高2.5% TDS 的地化样品。本文展示了该仪器的准确度和灵活性，还测定了样品测量速率和每个样品的氩气消耗量。 实验部分 仪器 5100 SVDV ICP-OES 可在同步垂直双向观测 (SVDV)、垂直双向观测(VDV)、径向或轴向模式下运行，具有充分的灵活性，完全适应建立的方法和应用的不同要求[1]。在本研究中，5100 ICP-OES 在 SVDV 模式下运行并与 Agilent SVS 2+ 切换阀系统联用，以最大程度提高样品通量以及减少每个样品的氩气消耗量。 SVDV 模式可以使垂直等离子体的紫外波长在水平方向读取。对于地化样品等高基质样品，该模式非常理想，因为它能提供比通常用于地化样品的径向观测模式低得多的方法检测限(MDL)。 本研究使用5100 ICP-OES 配备的标准样品引入系统。该系统包括SeaSpray 雾化器、双通道玻璃旋流雾化室以及标准5100 双向观测炬管(可拆卸，石英材质，1.8mm 进样器)。仪器的即插即用炬管载架可自动完成炬管定位并连接气体，任何操作者都能实现快速启动，重现性好。仪器运行条件列于表1中。 表 1. Agilent 5100 SVDV ICP-OES 操作参数 参数 设置 炬管 标准双向观观测管(1.8mm 内径进样器) 雾化器 标示 SeaSpray 雾化室 标准双通道玻璃旋流雾化室 读取时间 (s) 5 重复次数 3 样品提升延迟(s) 0 稳定时间(s) 10 冲洗先间 (s) 3 快速泵(80 rpm) 是 背景校正 左侧或右侧背景校正 RF 功率(kW) 1.4 雾化器流速(L/min) 默认值：0.70 等离子体流速(L/min) 默认值：12.0 辅助气流速(L/min) 默认值：1.0 观测高度(mm) 默认值：8 新型 SVS 2+ 是一个七通切换阀，通过有效缩短样品提升、稳定时间和清洗延时，使得5100 ICP-OES的分析效率提高一倍以上。 SVS 2+包括一个正向置换泵，其转速高达 500 rpm， 可将样品快速输送通过样品环。它还配备了一个气泡注射管，有助于样品冲洗。 SVS 2+ 操作参数如表2所示。 表 2. SVS 2+操作参数 参数 设置 定量环吸入延迟时间(s) 4.5 进样泵泵速((灌注， rpm) 375 进样羊泵速(进样， rpm) 130 样品定量环环积(mL) 0.5 样品停留时间(s) 3.5 气泡注射时间 (s) 4.3 标准品和样品前处理 使用地化碱金属有证标准物质 (CRM) OREAS 45e (澳大利亚维多利亚州的 ORE Research & Exploration P/L公司)验证本方法。 样品前处理过程包括将样品置于电热板上的王水(AR)中消解。将1.0g样品于 12 mL AR 中在 60°℃下回流0.5小时，然后在110°℃下回流2.0小时。用 Milli-Q水将溶液配制成总体积40mL， 得到最终酸浓度为30%的AR， 相当于2.5% TDS。 使用 30% AR 处理所有的校准标样溶液。 使用通过T型接头连接至白色/白色取样管 (SVS2+上的端口7)的橙色/绿色管吸取 20 ppm Lu 和200 ppm Rb 的内标溶液。地化样品基本上不含 Lu，因此它是理想的内标之选。 Lu 261.541 nm 波长用于校正紫外波长。 Rb 780.026 nm 波长适用于K校正，因为它是具有相似性质的第1组元素。 使用 ICP Expert v7 软件设置干扰元素校正 (IEC)因子来校正光谱干扰。参数确定后将其存储到模板中，在后续分析中重复使用。 结果与讨论 方法检测限和 CRM 回收率 方法检测限(MDL)是基于1g稀释到 40mL的样品稀释率。表3所示的结果是分别在3天中进行的3次测定的平均值。对于地化样品，5100中的轴向观测垂直炬管能够实现比径向观测等离子体低得多的MDL。 结果表明，使用5100 ICP-OES 分析 CRM OREAS 45e得到了优异的回收率。表4列出了分别在3天中进行3次测定的平均值。采用加标回收率实验测定未标示标准值的元素。所有元素的加标回收率均在±10%内(表5)。使用3次重复分析结果的平均值确定加标回收率。 表5.未在 CRM OREAS 45e 中认证的其他元素的加标回收率实验 元素 Ag Cd Mo Ti Zr 波长(nm) 328.068 214.439 202.032 334.188 343.823 加标量(mg/L) 0.25 4 5 20 0.5 加标回收率(%) 104.3 90.9 97.8 107.0 108.9 表3.目标元素的MDL(mg/kg) 元素 Ag Al As Ba Ca Cd Co Cr Cu Fe K 波长(nm) 328.068 236.705 188.980 233.527 370.602 214.439 228.615 266.602 222.778 273.358 766.491 MDL (mg/kg) 0.025 0.81 0.37 0.013 0.17 0.011 0.048 0.109 0.21 3.5 8.0 元素 Mg Mn Mo Na Ni P Pb S Ti Zn Zr 波长(nm) 277.983 294.921 202.032 588.995 230.299 213.618 220.353 181.972 334.188 334.502 343.823 MDL (mg/kg) 0.48 0.021 0.072 1.9 0.057 0.34 0.23 2.7 0.03 0.9 0.015 表 4. CRM OREAS 45e 中碱金属的回收率 元素 Al As Ba Ca Co Cr Cu Fe K 波长(nm) 236.706 188.981 233.528 370.603 228.616 266.603 222.779 273.359 766.492 标准值(mg/kg) 33200 11.4 139 320 52 849 709 226500 530 测定定(mg/kg) 33395 11.8 138 306 48 880 717 245789 487 SD (mg/kg) 2329 0.6 2 6 1 17 27 4139 20 %回收率 100.6 103.5 99.6 95.5 91.7 103.6 101.1 108.5 91.9 元素 Mg Mn Na Ni Pb S Zn 波长(nm) 277.984 294.922 588.996 230.3 213.619 220.354 181.973 334.503 标准值(mg/kg) 950 400 270 357 290 14.3 440 30.6 测定值 (mg/kg) 974 398 244 341 301 12.9 426 29.0 SD (mg/kg) 37 10 5 15 10 0.4 16 1.6 %回收率 102.5 99.4 90.4 95.6 103.8 90.1 96.9 94.9 5100 ICP-OES 中使用的 Vista Chip ll 检测器的处理速度比 ICP-OES 中使用的任何电荷耦合器件 (CCD) 的速度都要快(高达1MHz)，它能够降低出现像素饱和以及信号溢出的可能性，从而提供8个数量级的线性动态范围。 所有校准曲线表现出优异的线性，相关系数大于0.999。图1显示了 Fe的校准曲线，每个校准点的重读误差小于0.5%。这表明5110的27MHz 固态射频(SSRF) 系统在宽浓度范围内(溶液中 Fe 高达10000mg/L)所有波长下保持线性的能力。这种能力使得分析人员能够进行单点校准，从而简化操作。 Intensity=133.51 *Concentration+ 11.17 Correlation coefficient： 1.00000 标样 浓度(ppm) 误差(%) 空白 0 不适用 标样1 100 0.05 标样2 400 0.08 标样3 2000 0.39 标样4 10000 0.47 图 1. Fe 273.358 nm 波长的校准曲线 长期稳定性(LTS) 5100 ICP-OES 中的 27 MHz SSRF 能够提供稳定的等离子体，即使对于复杂的样品也具有出色的长期分析稳定性。 为了评价本方法的长期稳定性，在8个小时内运行矿石样品。根据第一个样品将结果归一化至100，结果显示于图2中。长期 RSD%均低于2.1%。样品用 Cd加标，因为其原始浓度小于 MDL。 图2.8小时的长期急定性 高样品通量和低氩气消耗量 5100 ICP-OES 的样品通量通过以下优势得以显著提高： 可一次测量所有波长的 SVDV 模式 有效缩短样品提升、稳定时间和清洗延时的SVS 2+ 在单次测定中读取所有波长的快速 Vista Chip 2检测器 样品引入系统的巧妙设计，包括尽量缩短管线的长度。从而有效减少样品提升时间和稳定时间 这些因素使本研究中样品分析时间缩短至40秒。这相当于每小时可分析90个样品，或每天8小时可分析720个样品。每个样品的总氩气消耗量仅为14L。 当运行未配备 SVS 2+ 的 5100 SVDV 时，额外冲洗时间(45秒)和提升时间(12秒)导致样品分析时间延长至96秒。在双向观测模式下运行时，分析时间为113秒。 同一仪器的不同操作模式之间的样品分析时间列于表6中。 表 6.同步垂直双向观测 (SVDV) 和垂直双向观测 (VDV) 操作模式的比较 SVDV +SVS 2+ SVDV VDV+SVS 2+ VDV 样品间隔时间(秒) 40 96 57 113 结论 配备垂直垂管的 Agilent 5100 SVDV ICP-OES 具有分析复杂地化样品所需的稳定分析性能，同时实现了快速样品通量和低氩气消耗量。 ( 使用王水消解法对地化碱金属标准物质 OREAS 45e 进行前处理。然后使用5100 ICP-OES 在 SVDV 模式 下对其进行分析。 ) 除了出色的 MDL、加标回收率和线性之外，使用SVS 2+ 切换阀还实现了每个样品40秒的样品通量，并且分析性能同样出色。这意味着每小时可以测量90个样品，并将每个样品的氩气消耗量减少至14L。 ( 参考文献 ) ( 1.“垂直管管的优势一快速提供准确结果，轻松应 对复杂样品”，安捷伦出版物(2014)， 5991-4854CHCN ) 查找当地的安捷伦客户中心： www.agilent.com/chem/contactus-cn 免费专线：800-820-3278，400-820-3278(手机用户) 联系我们： LSCA-China_800@agilent.com 在线询价： www.agilent.com/chem/erfq-cn www.agilent.com安捷伦对本资料可能存在的错误或由于提供、 展示或使用本资料所造成的间接损失不承担任何责任。 本资料中的信息、说明和指标如有变更，恕不另行通知。 @安捷伦科技(中国)公司， 20152015年7月20日，中国出版出版号：5991-5932CHCN Agilent Technologies Agilent Technologies 前言过去一直使用火焰原子吸收系统 (FAAS) 或配备垂直炬管的径向 ICP-OES 分析地质样品。但是这些技术却难以实现低成本、高通量地分析地化样品。地化样品中元素众多且浓度不一，需要多次稀释，尤其是使用 FAAS 时更是如此。此外，样品中还含有高浓度的总溶解固体 (TDS)，从而导致需要频繁清洗样品引入系统。本应用简报使用 Agilent 5100 同步垂直双向观测 (SVDV) ICP-OES 来分析含有最高 2.5% TDS 的地化样品。本文展示了该仪器的准确度和灵活性，还测定了样品测量速率和每个样品的氩气消耗量。结论配备垂直炬管的 Agilent 5100 SVDV ICP-OES 具有分析复杂地化样品所需的稳定分析性能，同时实现了快速样品通量和低氩气消耗量。使用王水消解法对地化碱金属标准物质 OREAS45e 进行前处理。然后使用 5100 ICP-OES 在 SVDV 模式下对其进行分析。除了出色的 MDL、加标回收率和线性之外，使用 SVS 2+ 切换阀还实现了每个样品 40 秒的样品通量，并且分析性能同样出色。这意味着每小时可以测量 90 个样品，并将每个样品的氩气消耗量减少至 14 L。