电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP－AES）测定硫化物矿石中的14种常微量元素

2014-08-06宋晓红段伟亚杨桂香谷口

中国无机分析化学 2014年2期

宋晓红冯旭段伟亚杨桂香谷口理

（1岛津企业管理（中国）有限公司北京分析中心，北京100020；2岛津制作所全球应用开发中心，日本京都604－8511）

0 引言

多金属矿石对地质环境和成矿条件有标识作用，是矿物学领域的重要研究对象。地质研究中对矿产评价、选矿、矿产品检验不仅要求分析硫化物矿石中的主量元素和成矿元素，而且要求准确测定多种微量元素。它们的分布、分配和含量变化常常反映出一般难以观察到的潜在规律，可以为成矿预测和普查勘探研究提供相关信息。ICP－AES法是地质样品中多元素，尤其是主、次元素同时分析的重要技术［1－2］，因此广泛应用于硫化物矿石的分析。采用高压消解罐法消解硫化物矿石［3－5］，用岛津公司全谱型电感耦合等离子体原子发射光谱仪ICPE－9000（CCD检测器）测定了多金属矿石GBW07163标准物质中的14种常微量元素的含量。测定元素的精密度和准确度符合《地质矿产实验室测试质量管理规范》（DZ/T 0130—2006）的要求。

1 实验部分

1.1 仪器

ICPE－9000全谱发射光谱仪（岛津企业管理（中国）有限公司）：ICPE solution Launcher操作软件。

1.2 实验器皿及试剂

实验所用玻璃器皿均用硝酸溶液（1＋1）浸泡24 h后，用去离子水冲洗，干燥备用；实验所用HNO3，HF和HCl均为优级纯，实验用水为超纯去离子水。

各元素标准溶液及混合标准溶液：由单元素标准储备溶液（1 mg/mL，购自accustandar d公司）逐级稀释，组合配制为标准工作溶液（见表1）。

表1 各元素标准溶液浓度及波长Table 1 Concentrations of the calibration curve and wavelength of spectralline for each element /%

1.3 样品的前处理

准确称取0.100 0 g试样于封闭溶样器的聚四氟乙烯内罐中，加入1 mL HNO3，2 mL HF，盖上聚四氟乙烯上盖，装入钢套中，拧紧钢套盖。将高压消解罐放入烘箱中，190℃下保持48 h。冷却后，取出聚四氟乙烯内罐，在电热板上于165℃蒸发至干。然后再加入1 mL HNO3蒸发至干，此步骤再重复一次。最后，加入5 mL HCl（6 mol/L），再次封闭于钢套中，150℃保持5 h，冷却后定容至25 mL，待测。样品稀释4倍后测定。

1.4 仪器参数

ICPE－9000全谱直读等离子体光谱仪高频频率：27.12 MHz；高频发生器功率：1.2 k W；等离子气流速：10 L/min；辅助气流量：0.6 L/min；载气流量：0.7 L/min；矩管类型：Mini；雾化器类型：同心；观测方向：轴向和纵向自动切换。

1.5 标准溶液配制

使用盐酸（5%）配制混合标准溶液，如表1。

利用仪器轴向、纵向观测一次性进样并测定的功能，根据不同元素的灵敏度和在样品中的含量，确定各元素选用观测方式等仪器参数。

2 结果与讨论

2.1 提取试剂的选择

在地质样品的处理过程中，王水是一种很好的复溶提取剂，它不仅有强的氧化性，而且还有Cl－的络合作用，被广泛用于ICP－AES法测定地矿样品中的多元素。但在实验中发现，密封酸溶中，使用王水复溶提取，在高温高压状态下会产生大量气体并溢出，严重影响密封效果，因此本文选用盐酸作为复溶提取剂。

2.2 测定的矿物中S含量适应范围

对于含高S的样品（S含量大于10%），在溶解、蒸干过程中S会挥发损失，或者由于反应过快来不及氧化而造成单质S沉淀，从而使测定值偏低［4］。所以本文只适应用于测定含S小于10%的样品。

2.3 光谱干扰

在ICP－AES法测定中会存在光谱干扰，光谱干扰又称光谱谱线重叠干扰现象。如果待测元素各分析线均有光谱干扰或者当元素浓度很低，必须使用最灵敏线进行测试而该灵敏线又存在谱线干扰时，此时需要光谱干扰校正即IEC（Interference Element Correcttion）校正。实验中，尽管某些分析元素的波长会存在光谱干扰，但经过实验后，各个元素都可以找到能够准确定量的无光谱干扰的分析谱线。如图1所示，Cu（50 mg/L，Cu元素在样品溶液中的大约含量）对Zn 202.548 n m产生光谱干扰，但对Zn 206.200 n m处无光谱干扰，所以可以选择Zn 206.200 n m作为分析谱线。