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四酸分解-电感耦合等离子体质谱法同时测定地质样品中20种杂质元素

abcpgf

2016/08/10

四酸分解-电感耦合等离子体质谱法同时测定地质样品中20种杂质元素

摘要：样品经盐酸+硝酸+氢氟酸+高氯酸四酸敞开体系分解，高倍稀释后，电感耦合等离子体质谱法测定Li、Be、Sc、Ti、Co 、Ni、Cu、Ga、Rb、Sr 、Ag、Cd、In、Sb、Cs、Ba、W、Th、U、Te，通过对有证标准物质验证测定，其结果表明：方法检出限低，精密度、准确度均满足DZ/T0130-2006要求。该方法操作简单、快速、准确，方法也可用于铅矿石、锌矿石、铜矿石、铅锌硫化矿及多金属矿石样品批量多元素的测定。
关键词：四酸分解，电感耦合等离子体质谱地质样品
引言

电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）分析是一项快速精准的多元素分析技术，已发展成为地质和环境样品中微量和痕量元素常规分析技术，与其他仪器相比，具有以下优点：检出限低、谱线干扰少、能同时测定多种元素、线性范围宽等。由于地质矿物样品基体的复杂性，ICP-MS在矿物分析的报道并不多见。为充分发挥ICP-MS在地质样品等金属矿物领域的作用，本文在反复试验的基础上，对电感耦合等离子体质谱法同时测定铅锌矿中20元素进行了方法论证。试验采用国际有证标准物质，用盐酸、硝酸、高氯酸、氢氟酸溶解样品，选用¹⁰³Rh作为内标元素，对仪器的测定参数进行了优化。试验证明该方法检出限低、精密度高、准确度高，分析速度快，已经用于实际样品的分析测试。
1 实验部分

1.1 仪器
7700X型电感耦合等离子体质谱仪（Agilent），

仪器主要工作参数见表一。

电子天平

电热炉

移液器

特氟龙试管

1.2 主要试剂

盐酸、硝酸、氢氟酸、高氯酸均为优级纯，广州试剂厂生产。水为满足GB/T6682-2008标准实验室一级用水。
1.3 标准溶液

1.4 样品分解

1.4.1 准确称取0.2~0.25g（精确至0.001g）样品于Teflon试管中，并将试管置于试管架上；
1.4.2用瓶顶移液器准确向每根试管中加入1.5mL的浓硝酸和1.0mL高氯酸,轻摇试管架使样品充分润湿，待其稳定约5分钟；
1.4.3将试管放入已恒温至115±5℃的电热炉上，加热消解样品5分钟；
1.4.4将试管取下并放在试管架上，冷却约5分钟；
1.4.5用瓶顶移液器向每根试管中准确加入2mL的氢氟酸，再返回至115±5℃的电热炉上加热消解30分钟；
1.4.6将试管转移至185±10℃的电热炉上继续消解2.5小时，此时溶液应蒸发至近干；
（注：如果溶液被完全蒸干，则此样品应重新称量并消解）
1.4.7取下试管，待其冷却5分钟；
1.4.8向每根试管中加入5mL50%盐酸,再将试管放回至185±5℃的电热炉上，加热15分钟；
1.4.9取下试管并立即加入9.5 mL11%盐酸，此时溶液的体积应为12.5mL（具体以量筒确认后为准）；
1.4.10用塑料薄膜将试管盖住，然后放在溶液混合器上并固定，反复摇晃10~15 分钟，使溶液充分混匀；
1.4.11取下试管架，静置并作记录，待仪器分析。
2.结果与讨论
2.1 分析元素的干扰及校正方程
虽然ICP-MS有较好的选择性，但是在实际测试中，由于氧化物、多原子离子干扰的存在，需要对被测元素进行干扰校正。
本文采用IEC干扰校正和校正方程来消除元素之间的干扰。
IEC干扰校正：在测试样品过程中，在样品序列中添加IEC-A和IEC-B进行测试，在数据处理系统中，系统自动计算并校正。
校正方程有以下：

Cd

Mc（114）=M（114）*1-M(118)*0.02725

In

Mc（115）=M(115)*1-M(118)*0.014038

其中Mc（114）表示质量数为114的浓度，M(118）表示质量数为118的离子或原子。
2.2基体效应和内标补偿作用

样品溶液中元素间含量差异会引起基体效应，对复杂的矿物样品而言尤为突出，加入内标元素可以有效监控和校正分析信号的短期和长期漂移，对基体效应有明显的补偿作用。实际中根据质量数的不同选择不同的元素作为内标，以¹⁰³Rh单元素标准溶液作为内标校正全质量范围内基体效应，可以有效补偿待测样品元素由于基体效应引起的误差，已被许多实验室采用。本文采用¹⁰³Rh单标溶液作为内标溶液，浓度为100µg/L。
2.3 分析元素的检出限

按照消解样品同样流程制备出的空白溶液连续测定11次，其结果标准偏差的3倍所对应的浓度值，即为方法的检出限。本实验方法的元素检出限见下表：
各元素检出限均低于地质矿产实验室测试质量管理规范DZ/T0130-2006的要求。

2.4 精密度和准确度

精密度数据

准确度实验数据

3.结语

本文在大量的实验基础上，确立了采用HCl-HNO3-HF-HClO4四酸混合体系消解样品，电感耦合等离子质谱法同时测定Li、Be、Sc、Ti、Co 、Ni、Cu、Ga、Rb、Sr 、Ag、Cd、In、Sb、Cs、Ba、W、Th、U、Te。测试结果精密度好，测试结果的相对标准偏差RSD%在0.00~3.20%，标准物质回收率在97.3%~101.7%之间，结果表明：方法检出限，精密度、准确度均满足DZ/T0130-2006要求。该方法操作简单、快速、准确，方法也可用于铅矿石、锌矿石、铜矿石、铅锌硫化矿、多金属矿石以及化探样品等地质样品批量多元素的测定。

4参考文献

尹明，李家熙，何红蓼，周金生，李冰等，岩石矿物分析：3，2011.2.
李冰，杨红霞.电感耦合等离子体质谱原理和应用.北京；地质出版社，2005：146.
刘颖，刘海臣，李献华。用ICP-MS准确测定岩石样品中的40余种微量元素，地球化学，1996，25（6）：552-558.
胡圣虹，陈爱芳，林守麟等，地质样品中40个微量、痕量超痕量元素的ICP-MS分析研究。中国地质大学学报，200025（2）：186-190.
章新泉，易永，姜玉梅等，电感耦合等离子体质谱测定地质样品中多种元素.分析实验室。2005，24（8）：58-61.
康建珍，段太成，郭鹏然等，微量进样/ICP-MS体系中的集体效应研究高等学校化学学报。2004.25：252-255.

分
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abcpgf

第1楼2016/08/10

应助达人

ICP-MS菜鸟又来请教了，欢迎各位专家批评指正，你的宝贵意见或者建议是我进步的阶梯。

0

zyl3367898

第2楼2016/08/10

应助达人

为何不用微波消解，在电热炉上消解样品，需要多长时间？同事用电热炉消解样品，一整天才能消解完，酸味很大，整个楼层都有味。

0

envirend

第3楼2016/08/10

应助达人

感谢分享，有几个问题请教：
1.您测试的地质样品为矿石吗？不包括土壤样品吧？
2.您的消解过程，能否解释一下每个步骤的作用及原因？
3.对各个元素都是在碰撞模式xia测试的吗？低质量数的偏差有多大（仪器默认的测试三次相对偏差）？

建议楼主透漏更多信息。

0

vm88

第4楼2016/08/10

文章写的很详细，好原创。

0

zyl3367898

第5楼2016/08/10

应助达人

矿石比土壤消化的时间要长吧。

0

abcpgf

第6楼2016/08/11

应助达人

有通风櫥呀，时间比较久，差不多要4小时。微波消解不一定完全，加高氯酸有爆炸危险。
zyl3367898(zyl3367898)发表:为何不用微波消解，在电热炉上消解样品，需要多长时间？同事用电热炉消解样品，一整天才能消解完，酸味很大，整个楼层都有味。

0

abcpgf

第7楼2016/08/11

应助达人

其实我们是程序化的，理论上土壤比矿石要容易消解，土壤有的用王水就好了，时间短很多的。
zyl3367898(zyl3367898)发表:矿石比土壤消化的时间要长吧。

0

abcpgf

第8楼2016/08/11

应助达人

土壤可以用王水消解，1个小时就可以了。消解过程的作用原理晚上有时间电脑详细补上。测试读数三次，低质量偏差会大点，一般不会超过5,%
envirend(envirend)发表:感谢分享，有几个问题请教：
1.您测试的地质样品为矿石吗？不包括土壤样品吧？
2.您的消解过程，能否解释一下每个步骤的作用及原因？
3.对各个元素都是在碰撞模式xia测试的吗？低质量数的偏差有多大（仪器默认的测试三次相对偏差）？

建议楼主透漏更多信息。

0

zhengbang17

第9楼2016/08/11

好详细的介绍，又学习了新知识，十分感谢

0

阶前尘

第10楼2016/08/11

应助达人

能看一下你各个元素的标准曲线吗？

0

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