电感耦合等离子质谱法(ICP-MS)测定岩石、土壤、水系沉积物中的微量银
2013-07-26史军
史 军
(国土资源部沈阳矿产资源监督检测中心,辽宁 沈阳 110032)
银是一种有较好延展性的白色金属,具有较好的导电性和热传感性。银也是重要的工业原料,广泛应用于电子电气、感光材料、医药化工、饰品等领域。
银的分析方法有发射光谱法[1]、火焰原子吸收法及石墨炉原子吸收法[2-4]、比色法、电感耦合等离子发射光谱法[5],质谱法是近几年发展起来的方法,与传统的分析方法相比,具有较高的灵敏性和低的检出限,分析速度快,线性范围宽等优点,因而不仅能满足地质样品的分析,同时在环保、化工等方面也得到了广泛的应用。本文围绕地质样品 Ag的分析,建立了分析方法,解决分析中主要干扰因素校准方法,可较好的满足岩石、土壤、水系沉积物中的微量银的分析。
1 实验部分
1.1 主要仪器
Thermo Fisher X-2 质谱仪;
电子天平 BT124S(赛多利科学仪器(北京)有限公司);
调温电炉。
1.2 主要试剂
盐酸:优级纯(西陇化工有限公司);硝酸:优级纯(西陇化工有限公司);
Ag、Nd、Zr标准储备液:ρ(Ag、Nd、 Zr)=1 mg/mL,为国家地质实验测试中心提供;
实验用水为无氯去离子水;
标准工作液:见表1。
1.3 校准标准系列的配制
1.3.1 标准工作液的配制
准确移取ρ(Ag、Nd、 Zr)=1 mg/mL的银标准溶液5 mL于50 mL容量瓶中,用无氯去离子水稀释至刻度,摇匀,此标准工作液浓度为ρ(Ag、Nd、Zr)=100μg/mL。
1.3.2 校准标准溶液的制备
以标准工作液逐级稀释,得到表1的浓度。
1.4 样品分析
1.4.1 样品的预处理
称取0.500 g样品,置于100 mL烧杯中,加少量水润湿,加入30 mL盐酸,加热煮沸约10 min后,加入10 mL 硝酸,继续加热保持微沸,至湿盐状,取下,加入(1+1)盐酸 10 mL,加热至可溶性盐溶解,取下,冷却,用无氯去离子水将溶液转移至50 mL容量瓶中,定容,摇匀,已备测定。
表1 校准标准溶液浓度Table 1 The concentration of the series of calibration standards ng/mL
1.4.2 仪器工作条件的选择
通过优化仪器选择仪器各参数见表2。
1.4.3 测 定
仪器的真空度小于6.0×10-7,开启冷却水,氩气,点火,优化仪器各参数,按先测校准标准系列,样品流程空白,样品的顺序进行测定,通过仪器软件进行数据处理。
2 结果与讨论
2.1 仪器优化
ICP-MS测定Ag时仪器的优化尤为重要,在不影响仪器的全质量数(7Li-238U)范围内的分辨率前提下,采用相对低的物化压力,相对远的进样距离,可有效增加Ag的稳定性、重现性。Focus的选择采用25μg/mL Li Co In U 混合标准溶液,观测7Li 59Co 115In 238U的基线强度,选择基线宽度变化区间相对小的Focus值。
2.2 同位素的选择
Ag的同位素有107Ag和109Ag两个质量数,经过测定两个质量数的标准曲线和标准物质对照比较,选择107Ag同位素。同时选择93Nb、 90Zr、187Re几个质量数。
2.3 内标元素的选择
为了有效的降低基体对结果的影响,采用内标物质与待测样品在线分析,能得到相对理想的分析结果,本法采用187Re作为内标物质。
2.4 雾化压力对测定的影响
当物化压力为 1.05bar时,7Li 59Co 115In 238U的相对强度最高,但Ag的重现性并不是最好的,适当降低物化压力,Ag的重现性变好,本方法选择雾化压力为0.90BAR,Ag的灵敏度与重现性比较理想。 测得标准曲线见图1。
图1 Ag的标准曲线Fig.1 Ag standard curve
2.5 干扰与校正
ICP-MS测Ag 主要有两种干扰,一种是质谱干扰,一种是非质谱干扰。由于方法引入试剂较为简单,非质谱干扰较弱,不予考虑。
质谱干扰的消除:14N+93Nb与 17OH+90Zr产生的多原子质谱干扰,其累加的质量数与107Ag相同,因此在分析中除了要优化仪器条件外,还应扣除相应的质谱干扰,使分析结果更加趋近与真值。
按仪器条件测试Ag标准系列,得到107Ag的标准曲线,然后按相同的质量数(107)及仪器条件,测试Nb Zr标准系列,同样得到一条线性的标准曲线,证明14N+93Nd 17OH+90Zr对Ag的测定产生线性干扰。
从表3中可以看出,Nb、Zr对107Ag的测定值均有贡献,要得到准确的 Ag的分析结果,需要扣除Nb、Zr的干扰。在分析软件中选择:-0.032 4×93Nb-0.026 3×90Zr,则Ag的分析结果得到改善。
表3 与Ag相同浓度的Nb Zr在107Ag质量数下测得值Table 3 The determining results of Nb and Zr with the same concentration of Ag ng/mL
从表4可以看出,采用扣除Nb Zr对107Ag的干扰,Ag的分析结果比较满意。
表4 扣除干扰后测定结果比对Table 4 The comparison of determining results before and after deducting the interference ng/mL
2.6 分析方法的质量水平
2.6.1 检出限
采用流程空白溶液测定12次,算出相对标准偏差,标准偏差的3倍为方法检出限,本方法银的检出限为0.01×10-6。
2.6.2 方法比对实验
选用国家一级标准物质 GBW07301、GBW07305、GBW07307、GBW07405、GBW07162 分别用本法、发射光谱法,原子吸收光谱法测定 Ag的含量,每个样品平行做5次,所得平均值见表5。
2.6.3 精密度和回收率实验
选用上述5个国家一级标准物质,平行分析5次结果平均值进行加标实验所得结果见表6。
3 结 论
试验结果表明,电感耦合等离子质谱法测定岩石、土壤、水系沉积物中的微量银具有低检出限,高灵敏度和高准确度,干扰少,线性范围宽,操作简单等优点,是测定银的好的分析方法。
表5 方法比对结果Table 5 The comparison of determining results with different methods ×10-6
表6 精密度和回收率Table 6 Results of test for precision and recovery
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