电感耦合等离子体质谱法测定岩石中的稀散元素锗的可行性浅析

2016-08-23孙方强

地球 2016年7期

关键词：质谱法精密度检出限

■孙方强

（新疆地矿局第七地质大队实验室新疆乌苏833000）

电感耦合等离子体质谱法测定岩石中的稀散元素锗的可行性浅析

■孙方强

（新疆地矿局第七地质大队实验室新疆乌苏833000）

选用硝酸-氢氟酸-硫酸体系将样品分解，50%硝酸提取，电感耦合等离子体质谱仪测定岩石中的稀散元素锗。由于在样品前处理过程中不使用盐酸及高氯酸，避免了Cl对Ge造成的影响，确定了溶解样品的最佳条件。方法检出限（3s）为：0.03μg·g-1，精密度（RSD%，n=6）为：1.30%～3.94%。该测定方法具有灵敏度高、精密度好、干扰少、分析速度快、线性范围宽、操作性强等优势。采用该方法对国家一级标准物质GBW07103、GBW07107、GBW07122进行测定表明，其结果与标准值吻合。

电感耦合等离子体质谱岩石稀散元素

1　前言

锗锗（Ge）是一种典型的稀有分散元素，其化学背景偏低，具有金属和非金属的双重性质[1]。锗作为重要的半导体材料，用于制造晶体管及各种电子装置，主要的终端应用为光纤系统与红外线光学，也用于聚合反应的催化剂、电子应用及太阳能电力等。因此，准确、快速、高效地分析地质样品中的锗，对于调查和开发利用这种稀有金属资源具有极其重要的意义。对于样品中高含量的锗[2]，常用的分析方法有分光光度法和容量法；对于微量锗[3，4]的分析，常用的方法有分光光度法、原子荧光光谱法、分子荧光法、X-射线荧光光谱法、化学发光法、催化极谱法和溶出伏安法；对于样品中痕量锗的分析方法，近年来在文献报道中呈递增趋势，主要包括原子吸收光谱法、原子荧光光谱法、光度法、电化学法、电感耦合等离子体发射光谱法和电感耦合等离子体质谱法等。目前，最常用到的方法为原子荧光光谱法和电感耦合等离子体质谱法，其中原子荧光光谱法由于其检出限较高、分析灵敏度低等缺点，无法满足现阶段地质工作的测定需求，而电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）法因其能够同时检测多种微量元素，并且具有检出限低、精度高、分析速度快、线性范围宽等特点，在地质样品分析测定方面体现了其较强的竞争优势和发展潜力。因此，本文采用电感耦合等离子体质谱法对岩石样品中的稀散元素锗进行测定，大大降低了锗的检出限，提高了分析精密度。

含锗样品的分解及试液的预处理方法和条件是影响稀散元素锗分析结果准确度的重要环节之一，分析地质样品中锗的预处理方法，主要包括碱熔法、微波消解法、密闭罐消解法及电热板消解法等。其中，传统的碱熔法由于加入试剂较多，含盐量高，基体干扰严重，且容易引起锥孔逐渐堵塞，导致分析信号的严重漂移；而微波消解法和密闭罐消解法，操作过程较为繁琐，且每次分析样品数量较少，效率较低，不适用于实际大批量样品的分析应用。锗元素在含有盐酸及Cl-的溶液的体系中，温度高于86℃时，Ge4+与盐酸中的Cl-形成易挥发的GeCl4而损失，导致分析结果偏低，因此本文选用硝酸-氢氟酸-硫酸体系在电热板上对样品进行消解的方法进行分析研究。本文采用硝酸-氢氟酸-硫酸体系，对国家一级标准物质花岗岩GBW07103、页岩GBW07107、斜长角闪岩GBW07122进行测定，实验表明其测定结果与标准值吻合。2.3质谱干扰ICP-MS质谱的重叠

虽不像原子发射光谱中的谱线重叠那么普遍，但某些质谱干扰也是痕量分析的严重障碍。由于ICP-MS不是在封闭的真空系统中进行检测，所以在测定过程中，气体及水、酸产生的氩、氧、氮、氯、氢、碳等离子有可能进入检测系统，对某些元素的测定造成干扰。其中，72Cl2对72Ge会产生严重的干扰，因此，尽量避免使用含有Cl的试剂，如盐酸、高氯酸及王水等，使Cl产生的干扰降到最低。

2　仪器测定条件优化

电感耦合等离子体质谱仪的入射功率、载气流速和采样深度是影响待测元素的单电荷离子、氧化物离子、双电荷离子等多原子离子产率的主要因素，仪器工作参数优化的目的是为了获得最高的单电荷离子，以提高仪器分析灵敏度，尽可能降低各种干扰，达到分析测试的最佳状态。点燃等离子体，仪器预热30min后，选用2μg/L 的Li、Co、In、U调谐液对仪器的灵敏度、氧化物及双电荷进行调谐，在仪器的灵敏度、氧化物及双电荷满足要求的条件下，调谐液中所含元素的信号强度的相对标准偏差≤5%，然后在涵盖待测元素的质量范围内进行质量校正和分辨率校验，使仪器的测定条件达到最佳。

3　方法检出限

检出限是对全流程空白连续多次测定结果标准偏差的3倍所对应的浓度值。按照样品处理方法的步骤，对全流程空白溶液连续12次测定，所得各元素的检出限见表。

准确度、精密度及回收率实验：

对岩石标准物质（GBW07103、GBW07107、GBW07122）平行测定6次，考察方法精密度和准确度。由表可以得出结论，本方法所测得的结果与标准物质的标准值基本相符，所得平均值与标准值的对数误差（ΔlgC）的绝对值均小于0.1相对标准偏差（RSD）均小于5%，回收率在97.6%～102.6%，分析方法精密度和准确度良好。对以上3个国家一级标准物质进行加标回收试验，所得结果见表。