探析ICP-AES测定地质样品中铍、硼和镓

2019-02-11胡超进

世界有色金属 2019年16期

关键词：标准值坩埚检出限

胡超进

（江西省地质矿产勘查开发局赣东北大队实验室，江西上饶 334000）

从以往地质样品中的铍、硼和镓测定角度来说，最为常见的测定方法有化学方法和粉末发射光谱法。但上述两种方式操作较为复杂，投入成本也较高。

1 实验部分

1.1 实验仪器及主要工作参数

本次实验过程中的实验仪器主要为ThermoFisher6300型电感耦合等离子体发生光谱仪，对于工作参数的选择和控制，本次实验主要涉及到的设备工作参数包括以下几方面：第一，载气流量，规格为0.4L/min；第二，冷却气流量，规格为15L/min；第三，样品提升量，规格为1.1mL/min；第四，雾化压力器，规格为10Pa。

1.2 标准液制备及实验试剂选择

该实验开展时，标准液来源于几种不同溶液的混合配置，即H3BO3、BeSO4、4H2O、Ga2O3，另外，标准液之中的B、Be、Ga含量分别为0.02ug/ml、0.2ug/ml、2ug/ml。值得注意的是，H3BO3、BeSO4在配置过程中，属于优级纯低空白的试剂，当配置工作结束之后，工作人员可以将其封装在塑料瓶之中。

在HCl配置上，应借助于蒸馏水直接配成（1+1），在配置好之后将其转移到塑料瓶内封装。一般来说，该类实验中所使用的水以二次蒸馏水为主。

1.3 样品分析方法

在实验开始之前，工作人员应精确称取样品0.1000g，随后将其放置到聚四氟乙烯坩埚之中，之后加入1mlH3BO3、1mlH2SO4和6mlHF。当上述步骤全部结束之后，工作人员便会将坩埚转移到电热板上，开展有序的加热操作，确保样品得到全面分解操作，当温度达到一定程度时，H2SO4便会分解，并出现明显的白烟，当白烟出现的3min左右时应停止加热操作，将坩埚取下并冷却。当达到温度标准后，工作人员还需将一定量的HCl加入到坩埚之中，并借助于比色管进行比对操作，总容量为10ml。为了强化研究的科学性，工作人员还可以将制备好的溶液进行上机测定，记录好最终结果。

2 结果与讨论

2.1 样品分解

（1）分解过程。在整个化学处理分解样品过程中，极容易受到挥发问题影响，增加B的损失量，很多研究人员表示，可以借助于在样品中加入磷酸形式来避免B出现严重的挥发损失，尤其是在HF溶液之中，上述理念应用显得十分重要。整个样品分解步骤如下：称取0.1000g样品，并确保称取操作的准确性，之后将样品放置到铂金坩埚之中，之后用亚沸水湿润样品，将HF和H3PO4加入其中，具体加入量为3ml和1ml。当上述操作全部结束后，实验人员便会将坩埚转移到电热板之中进行加热操作，开展样品分解操作，当坩埚内部出现粘稠状态时，便可以将坩埚从电热板上取下，冷却一段时间后加入3mlHF和2mlHClO4，该项分解工作的执行，应根据样品实际分解的难以程度来确定消化液的最终加入数量，当得到结果后，实验人员需要对坩埚进行继续加热，待到出现粘稠状态时取下，向其中加入一定试量的亚沸水。此时，溶液之中会出现明显的残渣，实验人员可以通过继续加热方法，将残渣全部溶解，当溶液变得清亮时停止加热操作，取下坩埚定进行转移定容操作。

（2）分解结果。通过实际测定分析，在该种分解方法的作用下，B的空白值会进一步扩大，而且存在极不稳定的特点，从最终的实验验证得知，HF并没有消除干净，这也使得ICP进样系统之中含B的玻璃器皿之中出现了B，污染现象越老越明显。为了将HF清除干净，除了提升试样的分解温度之外，工作人员还要在溶液之中加入H2SO4，用来代替HClO4。更为重要的是，H2SO4和H3PO4组合后，能够将电气石和绿柱石等物质中难溶解物质进行有效分解，而且从之前研究过程中也可以看出，其他组合形式无法展示出上述溶解效果，尤其是在硅酸盐样品分解过程中，所展示出的分解能力更为有限。

因此，为了让本次实验能够顺利开展，工作人员选择了HF+H2SO4+H3PO4的组合形式，实现地质样品的有效溶解，并将产品的分解能力提升，弱化B的空白值，避免测定不准确问题出现。

2.2 分析线选择

在实际B的分析线研究过程中，分析线灵敏度最高值处于249.7nm处，但在很多情况之下，Fe会对最终结果产生很大程度的干扰，而且在实际分析过程中也难以实现本质性操作。因此，人们可以选择B209.8nm开展有效的测量操作。更为重要的是，相关工作人员还可以结合多方因素进行综合考量，对合适的实验分析线进行确定和应用了，最终得到的分析线结果如下：B的分析线为209.8nm；Be分析线为313.0nm；Ga分析线为294.7nm。

2.3 检出限

在实际测定实验开展过程中，实验人员可以按照实际分析线将分析元素的检出限内容展示出来，并称取0.1g样品开展基准计算操作，最终得到B的检出限结果，即0.1ug/ml。除此之外，Be的检出限结果为0.2ug/ml，Ga的检出限结果为1ug/ml。另外，在整个ICP-AES测定过程中，实际B、Be、Ga的检出限均与相关标准要求相符，还能为后续操作创造更多有利条件。

2.4 硼的污染及空白处理

为了将B污染问题彻底解决，维护其空白值处于稳定状态，最为常见的措施主要包括以下几种形式：第一，在实际地质样品分解过程中，能够将样品分解温度进一步提升，放弃使用HClO4，改用H2SO4，通过该种操作的有序执行，除了能够将B污染消除之外，还能将空白值保持在稳定状态。除此之外，在HClO4和H2SO4的配合下，还能将具体电气石和绿柱石中的B等难溶解物质进行全面的分解操作。第二，在实际实验工作执行过程中，应尽可能避免对含B玻璃器皿进行应用，避免为整个装置带来新的污染机会。第三，在实际实验操作开闸时，所选择的空白试剂尽量不包含B，只有这样，才能满足后续实验的操作需求。

2.5 样品分析

为了提升研究的针对性，实验人员对国家地球化学部分标样进行了深入性测试和分析。从研究结果中可以看出，通过ICP-AES进行地质样品中铍、硼和镓测定，自身准确度能够得到全面提升，而且还能对同一份溶液进行多次测定。从实际测定结果中可以看出，由于测定的精密度较高，可以满足具体的实验分析需求。另外，该实验中的测定方案具备明显的快捷性和成本低等优势，尤其是在大批量的生产测试之中，应用前景极为良好。如在B的测量过程中，GSR-1的测量值为2.5，标准值为2.4，相对误差为4.2%。而Be的测量值为11，标准值为12.4，相对误差为-11.3%。Ga测量值为17，标准值为19，相对误差为-10.5%。在样品GSR-2测量中，B的测量值为4.8，标准值为4.7，相对误差为2.1%。Be的测量值为1.2，标准值为1.1，相对误差为0.01%。Ga的测量值为17，标准值为18，相对误差为-5.6%。