ICP-AES 测定地质样品中铍，硼和镓

赖 琼

（江西省地质矿产勘查开发局赣西北大队，江西 九江 332000）

传统的地质样品测定方法主要为化学测定法以及粉末发射光谱法。但是这样的测定方法往往具有一定的不准确性。测定时间较长，且测定过程中极易收到外界因素干扰导致测定结果不准确，而且测定花费的成本较高。经过对测定方法的研究，ICP-AES 可以满足上述测定需求，同时对于硼的挥发以及污染问题也可以很好解决。为此本文中通过进行实验，进一步说明ICP-AES 测定地质样品中铍，硼和镓测定价值，旨在为相关测定实践提供理论支撑。

1 测定实验内容

（1）本次实验涉及的设备。实验仪器主要选择Thermo Fisher 7000型电感耦合等离子体发射光谱仪。对于仪器的使用需要先将仪器预热，而后进行波长校正，校正结束后自动在最终偏差项中给出光栅偏移位置，保证仪器使用的初步设置。而后对仪器铍测定进行相关参数设置。参数设置过程中需要主要注意的有4点：其一，载气流量设置为0.4L/min。其二，冷却后气流量为15L/min；其三，样品提升量控制在1.1ml/min；其四，雾化器压力为10Pa。将这些仪器参数设置完成后，接下来就可以选择测定实验过程中需要用到的化学制剂。

（2）该实验涉及到的溶剂。根据实验需求，在溶液中各种金属元素含量需要进行科学的控制，比如硼含量为0.2μg/ml，铍0.2μg/ml，镓2μg/ml。并且对于H3PO4，H2SO4等化学试剂需要使用优级纯低空白试剂，将前两种化学试剂使用等比例配合，配合结束后，将配合完成的试剂放入到密封的塑料瓶中进行保存。注意，本次实验中用到的水，均是二次蒸馏水，防止水中元素影响实验准确性[1]。

（3）地质样品测定操作过程。完成上述的实验的准备工作，接下来就可以进行实验测定的重要环节。首先，需要取少量的地质样品，注意需要使用精准称称取，称取量控制为0.1g即可，将称取后的地质样品放入装有聚四氟乙烯的装置内，同时在装置内放入上述准备的1:1剂量的H3PO4溶液，溶液量控制在1ml 即可。1:1 剂量的H2SO4溶液，溶液量也是1ml，在放入HF溶液，溶液剂量为6ml。将装有这些物质的装置放置到相应的设备上进行加热处理。加热的目的主要是将地质样品分解。通过观察H2SO4冒白烟，白烟持续2min-3min左右，停止对装置加热，将装置进行冷却处理，带其冷却后，将之前准备的HCL化学试剂与蒸馏水混合试剂倒入其中。而后将装置内的物品倒入比色管，倒入量控制在10ml，作为本次实验研究的制备试剂。而后使用测定仪器进行测定。

2 实验结果

（1）地质样品分解。①分解注意事项。经过不断研究显示硼具有一定的挥发性，且在实际实验过程中有极大的空白值，而且化学物质较为不稳定，可以使用化学试剂磷酸来进一步控制硼的挥发。对于这样的情况主要说明HF 在实验过程中并没有全部清除干净，还有存留。所以在使用仪器测定过程中，仪器中会出现硼，导致仪器测定过程中出现污染情况[2]。②分解污染处理。想要保证硼污染的有效控制，就需要完全清楚实验中的HF，通过在样品加热分解过程中，加大加热程度同时替换原本的HCLO2试剂，使用H2SO4进行实验。传统的地质样品分解环节往往不能达到这样的效果，特别是对于地质样品中的硅酸盐物质的分解。所以在本次研究中地质样品的分解主要使用H3PO4与H2SO4进行处理，这样来，一定程度上提升地质样品分解效率，提升铍的空白值，还可以有效避免在仪器测定过程中出现的硼污染情况发生。

（2）分析线选择。测定过程中分线选择可以在一定程度上提升的实验测定的灵敏度。在正常的实验测定过程中，一般会选择249.7nm 的分析先进行测定。但是由于地质样品中含有一定的铁离子，铁离子对于实验测定铍有干扰，而且操作起来具有一定的难度，对于这样的情况，硼分线为209.8nm。镓分线采用294.7nm，铍分线313.0nm。

表1 14 种样本中铍含量的情况

表2 14 种样本中硼含量的情况

表3 14 种样本中镓含量的情况

（3）样品检出限。测定实验中的检出限情况往往是通过的分析线数值进行测定的，在实验中以0.1g 样本为基准进行参考，计算出实际数据，本次实验中硼检出限为0.2μg/mL。铍检出限为0.2μg/mL，镓检出限1μg/mL。本次地质样品测定过程中，三种物质的检出限都可以满足ICP-AES 的测定标准以及测定分析需要。

（4）铍的化学性质。2017 年，世界卫生组织国际癌症机构就已经公布了致癌物质清单，铍在一类致癌清单中。对于铍的这一特点在进行实验测定过程中需要尤为注意，在制备过程中，需要做好相应的防护措施，同时尽量不使用含铍的玻璃容器，防止被辐射。

（5）地质样品分析。本次实验测定过程中，对国家地球化学标样的14 个样本进行分析，分析铍，硼和镓测定情况如表1，表2，表3 所示。本次实验测定过程中，通过表1 数据可以很好的发现，在不同地质样本的测定过程中铍的测量值与标准值相差不多，且相对误差较小。说明使用ICPAES 对地质样本的测定具有一定的精准性，同时对一份溶液进行重复测定，验证了测定方法的精密情况，可以很好的满足的仪器测定地质样本中的铍物质。

3 实验测定难点分析

本次地质样本的铍测定使用的是ICP-AES 电感耦合等离子距作为激发光源的光谱分析法。该种方法在测定过程中具有一定测定难点，其一，在进行化学药剂使用制备测定药剂过程中，使用加热的方式进行处理，由于地质样品中含有的化学种类较多，存在的化学物质也较多，在一定程度上存在危险有毒物质。受到极高温度会产生挥发，极易导致出现实验测定人员中毒情况。同时地质样本中的B 制备环节极易出现损耗，这些在测定过程中都需要全面考虑，在传统的测定过程中，对于制备溶液过程中出现的B 损耗没有办法解决。但是使用电感耦合等离子距作为激发光源的光谱分析法可以解决。在制备环节中在样本中加入硫酸，就可以很好的抑制B 的挥发，减低了地质样本测定中数据的不稳定性。其二，利用电感耦合等离子距作为激发光源的光谱分析法，可以实现在地质样品测定中的大批量铍的测定，这是传统测定方式不能满足的，而且在大批量测定过程中，也不会因为数量的增多导致测定数据的不稳定。同时该种仪器除了可以测定地质样品中的铍情况，还可以测量其他金属或者非金属物质，比如硼与镓等物质。测定范围较广，测定准确性较高，测定安全性较好，测定精密程度更是相较于传统测定方式更为优质。可以进一步在工业地质样本金属测定中推广使用。

4 总结

综上所述，本次研究中使用电感耦合等离子距作为激发光源的光谱分析法对地质样本中的铍进行测定，测定结果显示该测定技术具有很好的精密性，本次实验中对14 个不同的国家地球化学标样进行测定，测定结果均显示铍的含量与标准含量相接近。这充分说明了ICP-AES 测定地质样品中铍的精准度较高，同时还具有一定的精密度，且测定过程较为便捷，且测定花费的成本较低可以将ICP-AES 测定方法在工业生产过程中推广使用。