电感耦合等离子体质谱法测定地质样品中多种元素

赵延庆（新疆地矿局第六地质大队实验测试中心　哈密　839000）



电感耦合等离子体质谱法测定地质样品中多种元素

赵延庆
（新疆地矿局第六地质大队实验测试中心哈密839000）

摘要以115In为内标，建立了电感耦合等离子体质谱仪在线加入测定地质样品中的多种元素的方法，确定了最佳仪器测定条件，优化了仪器工作参数，实验表明测定结果的相对标准偏差一般在0.54%～5.12%之间，大部分元素RSD＜2%。方法用于分析国家一级水系沉积物标准物质GSD1a、GSD5、GSD10中的多种元素，测定值与标准值吻合。方法的检出限为0.1 μg/g，该方法速度快、准确度好、操作简便，可应用于大批量地质样品的测定。

关键词电感耦合等离子体质谱法地质样品多元素测定

1　试剂

HCl（西安化学试剂厂）；优级纯HNO3（西安化学试剂厂）；HClO4（西安化学试剂厂）；氢氟酸；氩气（Ar）=99.9%；Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Mo、Li、Be、W、Pb、Bi、La多元素标准储备液ρ=100 μg/mL，介质为2.5 mol/L HNO3（国家有色金属及电子材料分析测试中心）；单元素In标准溶液ρ=1000 μg/mL，介质为1.0 mol/L HNO3（国家有色金属及电子材料分析测试中心）。

2　仪器及测量条件

⑴仪器XSeries 2型电感耦合等离子体质谱仪（美国热电公司）；

⑵ 仪器测量条件：功率1 250 W，采样深度150Step（步），冷却气流量（Ar）13 L/min进样泵速100 rpm辅助气流量（Ar）接口0.7 L/min，进样冲洗时间20 s，φ采样锥（Ni）1.0 mm，单个元素积分时间30 ms，φ截取锥（Ni）0.7 mm，扫描方式跳峰。

3　测定

3.1样品处理

称取0.1000 g水系沉积物试样于25 mL聚四氟乙烯坩锅中，用少量去离子水润湿。依次加入1 mL HNO3、5 mL HF和1 mL HClO4的混合溶液5 mL，将聚四氟乙烯坩锅放置于220℃电热板上蒸发至HF烟冒尽，用盐酸提取冲洗至聚乙烯试管定容至10 mL，摇匀，移取样品溶液0.80 mL于聚乙烯试管中，冲洗至10.0 mL，摇匀后与标准系列在最佳条件下和内标按1∶1混合进入雾化器。

3.2工作曲线的绘制

标准化工作溶液均采用标准混合元素储备液逐级稀释配制而成。介质为5%的HNO3。将100 μg/ mL的混合元素标准溶液，逐级稀释为0、0.5、5、20、50 μg/mL的标准系列，5%的HNO3溶液作为空白，摇匀后上机绘制相应的工作曲线，各元素校准曲线的线性相关系数r＞0.9999。

4　结果与讨论

4.1测定同位素的选择

本文测定的多种元素中除钴、铋只有一个质量数外，其他元素都有多个同位素。考察了由样品和试剂引入的H、N、Cl、O等元素形成的复合离子对待测元素的影响，选用相对丰度较大，干扰可忽略不计的53Cr、208Pb、209Bi，选择结果见表1。

表1　测定元素同位素质量数

4.2内标元素的选择

本文考察了Rh、In、内标在岩石矿物中的基体补偿作用。从表3可以看出，不加入内标测定元素的回收率较差；Rh、In两种内标补偿方式都能得到较好的回收率，本文选择In作内标元素补偿基体效应和灵敏度漂移。

表2　不同内标元素下测定元素的回收率%

4.3方法质量水平

4.3.1方法检出限和线性范围

按照样品分析程序制备11份空白溶液，在选定的仪器参数最佳化条件下绘制工作曲线，对11个空白溶液进行测定，按3倍标准偏差计算检出限，结果见表3。

表3　方法的线性范围及检出限　μg/g

实验结果表明:ICP-MS测定多种元素方法的检测限达到0.1 μg/g。本方法具有极高的灵敏度。

4.3.2方法准确度和精密度

按照实验条件，分析测定了国家一级水系沉积物标准物质（GSD1a、GSD5、GSD10等），同时进行了11次平行测定，结果表明测定值与推荐值均在国家标准允许范围之内，结果见表4。

表4　方法准确度和精密度

由表4数据表明，测定结果RSD一般在0.54%～5.12%之间，且大部分小于2%。本方法具有较高精密度；标准样品的测定值与标准样品参考值基本一致，具有较好的准确度。

5　干扰校正

⑴65TiO对65Cu的干扰校正。用于测定所选择的Cu的同位素是65Cu，会受到65TiO的双原子离子重叠干扰。通过47Ti定量测定样品溶液Ti的浓度后进行数学校正，可得到65Cu的准确结果。

校正公式为：CCu=C表观-K*CTi

式中，C表观为测定溶液中Cu的直接测定结果；CTi为Ti的测定结果；K是65TiO对65Cu的干扰校正系数，每次通过实验计算得到；CCu再乘以稀释因子就得到样品中Cu的含量。

⑵Cl、O所形成的复合离子对53Cr有干扰，选用硝酸避免了此干扰。

6　实际标品测定

利用建立的方法对新疆地质水系沉积物二级标样29GRD-2、29GRD-5进行11次的平行测定，结果见表5。

表5　样品分析结果

由表5数据表明，实际地质样品各元素含量在（0.12～743）×10-6μg/g之间，测定范围较宽；RSD（n= 11）为0.97%～4.67%之间，与方法的精密度实验有较好的吻合性。

参考文献

［1］GB/T14353.3-93.铜矿石、铅矿石和锌矿石化学分析方法［S］.

［2］DZG93-09.金银矿石分析规程［S］.

［3］岩矿物分析编写组.岩石矿物分析（第一册）［M］3版.北京：地质出版社，1991:409-446.

［4］北京矿冶研究总院分析室.矿石及有色金属分析手册［M］.北京：冶金出版社，2001:180-194.

［5］金秉慧.岩矿分析与经典法［J］.岩矿测试，2002，21 （1）：37-41.

［6］朱良漪.分析仪器手册［M］.北京：化学工业出版社，1997:297.

［7］袁玄晖，曾慧芳.等.离子体直读光谱法分析单矿物初探［J］.中国地质科学院院报，1990（14）：125-127.

［8］夏月莲，温宏利.辉锑铋单矿物的主次痕量元素分析［J］.岩矿测试，1995，14（2）：81-112.

［9］常平，王松君，孙春华，苏维娜，王丽娟.电感耦合等离子体原子发射光谱法测定黄铁矿中微量元素［J］.岩矿测试，2002，21（4）：304-306.

［10］叶家瑜，江宝林.区域地球化学勘查样品分析方法［M］：北京：地质出版社，2004:119-125.

［11］王松君，常平，王璞珺，侯天平，侯悦.ICP-AES测定闪锌矿中9种元素的方法［J］.吉林大学学报：理学版，2006，44 （6）：993-996.

［12］王松君，常平，王璞珺，侯天平，侯悦.ICP-AES测定铅矿中多种元素的方法研究［J］.分析实验室：理学版，2007，26 （3）：39-42.

［13］冯宝艳.ICP-AES测定铜精矿中As、Sb、Bi、Ca、Mg、Pb、Co、Zn和Ni［J］.分析实验室，2008，27（ZI）:67：68.

［14］周丽萍，李中玺.王水提取-电感耦合等离子体质谱法同时测定地质样品中微量银、镉、铋［J］.分析实验室，2005，24（9）：20-25.

［15］范凡，温宏利屈文俊，曹亚萍.王水溶样-等离子体质谱法同时测定地质样品中砷锑铋银镉铟［J］.岩矿测试，2009，28（4）：333-336.

［16］刘虎生，邵宏翔.电感耦合等离子体质谱技术与应用［M］.北京:化学工业出版社，2005:120-121.

收稿：2016-03-09

DOI:10.16206/j.cnki.65-1136/tg.2016.03.034