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太平洋海底淤泥中稀土光谱分析

周锦帆教授专版

  • 一.事由

    《参考消息》2010年6月30日再次报道,日本发现大型海底稀土淤泥。东京大学学者研究表明,稀土泥沙中稀土平均值为1070PPM,稀土总储量为680万吨,泥矿特征是富含用途广泛的重稀土,例如镝。

    二.建议分析方法

    事者早期曾写过《太平洋海底淤泥中稀土光谱分析》的难题征答,未见网友回音。这次《参考消息》又提起稀土泥矿的问题,现介绍本人对分析方法的设计,与网友讨论。

    1.两个方案

    一个方案是样品溶解后用ICP-MS测定。该方法的优点简便快速、实用。缺点是样品组份可能复杂,例如,可能含量达大量铁或其他干扰ICP—MS测定的元素。

    另一方案是ICP-AES法。该方法是采用阳离子交换分离,然后再用ICP—AES测定。优点是可以清除所有干扰,保证准确;缺点是费时,且要求操作者有一定实验技巧。

    2.阳离子交换分离- ICP-AES法步骤

    (1)样品碱溶

    此时铝及金属、碱土金属不沉淀;

    稀土及重金属(铁、镍、铜、锌等)形成氢氧化物沉淀。如果沉淀不够多,可加适量铁,使铁与稀土共沉淀,以保证稀土沉淀完全。

    (2)稀土与非稀土重金属的分离

    氢氧化物沉淀用小量稀盐酸溶解,溶解后酸度控制在小于1.0M盐酸。

    样品液上柱(小型阳离子交换柱,内装1.0毫升Bio-Rad 50w-X8阳离子交换树脂,100-200目)。样品液过柱时,稀土元素此时的Kd是大于100,定量吸附於阳离子交换树脂;而非稀土元素有部分吸附部分不吸附。

    用1.75mol/L HCL淋洗非稀土(铜、铁、镍和锌等),此时这些元素的Kd~10,不吸附;而RE的Kd>40,强吸附,两者定量分离。

    再 用4.0mol/L HCL洗下稀土。此时稀土的Kd<10,不吸附。

    最后ICP-AES测定。

    三.说明

    1.为验证上述推荐方法,可用矿石/岩石标样验证。

    2.经济价值高的镝,光谱性能好。所谓光谱性能好,是采用此前的照相式光谱测定,可看到镝的灵敏线‘锐’且标准曲线斜率好。另一个经济价值高的铕,照相式光谱显示,灵敏度稍差且标准曲线斜率低。其他重稀土元素,光谱性能均好。

    3.由于太平洋海底淤泥中稀土品位较高,若取样1.0克样品(未见干燥处理原样),即可获15种稀土元素的良好检测数据(同时包括钪和钇)。

    四.此外

    1.我曾在网上提到〝不同材料中15种稀土元素的光谱分析〞。不同与钢铁、岩石、矿石、茶叶、铀、铝、及铝金属。它们的光谱分析不是采用同一种分离方法;

    钢采用阴离子交换树脂或萃淋树脂,其他采用阳离子交换树脂。

    钢中稀土元素的光谱分析见发表在《理化检验-化学手册》2010年4期386页。

    2.欢迎指教。
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  • 容百川

    第1楼2012/07/10

    作为研究,慢点就慢点,但要真实为好。
    不过我想起另一个问题,如果海底稀土矿客观的话,海领争夺势必加剧!我国应早作准备,现在已经风声鹤唳了

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  • 玉米馒头

    第2楼2012/07/12

    应助达人

    1.0 g样品中Fe、Mn等过渡金属的含量确实有可能对ICP-MS(多原子分子)/ICP-OES(光谱干扰),GFAAS可能用于这种情况还可以?但是效率实在不高。
    但是碱溶处理这类样品回收率不知如何,也许通过微波辅助能有所帮助?我倒是有一想法:硼酸熔矿(某些稀土矿物使用常规酸溶可能无法溶解完全),稀盐酸/硝酸提取熔块,氢氟酸除硅/硼(这一过程耗时,为了避免生成溶解度低的氟化物可能需要加入盐酸/硝酸除氟),对于二氧化硅含量高的样品应该可以处理,况且现在新一代的ICP-OES检出限做得也不错,应该可以满足这一含量水平的分析需求;或者先使用氢氟酸除硅,过氧化钠熔融(除硅后这类样品的熔剂用量应可大大减少),而后酸提,直接上机分析(对锡含量在100ppm以下且可能以锡石形态存在的样品我是这么处理过)

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  • 大陆

    第3楼2012/08/07

    请教老周:
    不同金属元素的Kd值差异,尤其是稀土元素与过渡元素之间的差异的机制是什么?
    稀土元素之间的分离使用您的离子交换方法是否还奏效?

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  • 小猫熊

    第4楼2012/12/14

    地球上有的东西都被人类搞完用光,然后一起玩儿完.

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