高铜矿石中微量元素ICP-MS分析方法

樊 丽

（甘肃省地质矿产勘查开发局第四地质矿产勘查院，甘肃 酒泉 735000）

地质样品中存在大量的微量元素，同时这些元素对于地质过程示踪发挥着非常重要的作用，对地质样品展开详细的测量，获取其微量元素信息显得更加的重要起来。电感耦合等离子体法作为一种重要的分析测试技术，近年来获得了巨大的发展，该项技术能够精准的开展多元素的测量工作。在20世纪80年代后，在地质样品以及环境样品测量中发挥了非常重要的作用，成为一种应用最为普遍的微量元素测试技术，相较于其他技术手段，该项测试技术在测试过程中，能够精准的进行样品制备，而且测量起来非常的迅速，具有非常高的灵敏度，能够对测量周期中很多元素开展相应的测量工作。实际工作开展过程中，有效测定地质样品中的有关微量元素，可以更好的指导地质作用的研究工作，对地质环境的演化与物质迁移等情况展开更加详细的了解，成为地质研究的工作重中之重。在不断的研究过程中，高铜矿石测定中电感耦合等离子体质谱法发挥了非常重要的作用，实际测定过程中，不仅在检出限方面比较低，同时具有非常简单的谱线，因此在测定高铜矿石中微量元素时，应用非常的广泛。

1 电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)的工作原理

电感耦合等离子体质谱仪由ICP源(包括气体控制系统、点火装置、ICP发生器和样品引入系统)、MS仪(包括离子透镜系统、质量分析器、检测器和真空系统及电路系统)和两者间的接口三部分组成[1]。工作过程是样品溶液由蠕动泵送入雾室，在常压和约7000K高温的ICP通道中被蒸发、原子化和电离，离子在加速电压作用下，经采样锥、截取锥，被离子透镜系统加速、聚焦后进入质谱仪，不同质核比的离子选择性通过四极杆质量分析器，射到电子倍增器上，输出信号经前置放大器和多道分析器检测，由计算机进行数据处理，给出测定结果。

2 地质样品消解的主要方法

地质样品在长期的演化过程中，其非常的复杂，同时具有很好的耐酸作用，消解比较困难。目前主要的消解方法包括高压密闭消解以及敞开式消解和普通Teflon灌密闭消解等多种消解方法，然而以上这些消解方法在具体应用过程中，都有一些缺陷存在，如利用敞开式溶酸法进行消解，在实际运用过程当中，需要应用大很大量的酸，同时在测试效果以及测试效果方面还不是非常的理想；而同位素Re、Os和一些稀有金属测量过程中主要的消解方法，主要是通过Carius管进行密封消解，实际消解时有一定的危险性存在，而且实际消解过程中，不能够完全的消解掉地质样品；普通Teflon灌密闭消解法在实际的消解过程中，加热方式主要通过电热板进行加热，然而在实际加热时，会造成加热不均匀状况的发生，另外不能承受较大的压力，极易导致酸发生泄漏，影响样品的消解，更影响测定效果；利用传统高压密闭消解手段进行消解样品过程中，空白值相对不高，酸量应用也非常的少，然而实际消解时，由于压力的不断改变，极易导致酸泄漏问题的发生，并且不能对地质样品进行全面的消解，另外对地质样品消解过程中，需要耗费大量的精力进行前期处理，消解过程相对繁琐。针对以上消解地质样品的方法实际应用情况进行分析。文中利用微波消解-电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)针对地质样品内微量元素测定工作展开详细的研究工作，样品进行前处理过程中，主要通过HNO3-HF体系-微波消解来完成，通过进行赶酸，接着以5mL 1：1 HNO3开展提取，消解时不仅操作非常的简单，而且效率高，没有损失。并在此基础上，有效校对多个元素，改进相关技术，通过双内标法，对地质样品非准确定容测试方法进行建立。将Rn内标元素合理的加入到前期处理地质样品中，合理的进行稀释，开展校正，并校正Re内标元素加入定量出现的信号漂移情况，使得稀释定容工作量得到了大幅的环节。

3 试验仪器及试剂

（1）仪器。实际实验过程中，选择美国热电公司生产的icp-Qc型电感耦合等离职质谱进行测量，仪器的实际功率在1500W，0.8L/min的雾化流速和15L/min的冷却气流速，样品锥为铂锥，锥孔时1.1mm；样品消解利用微波仪进行消解，制备超纯水是此次试验的主要用水。

（2）试剂及样品。多元素混合标准溶液为10mg/L、Re单元素标准溶液为1000mg/L，BCR-2为国家地质标准物质，同时还有岩叶标准物质以及BHVO2玄武岩，GSP-2花岗岩以及AGV-2安山岩石油美国地质研究局所研制，优级纯HNO3、HF、1000mg/L的Rh铑元素标准溶液。

（3）样品制备。对试样进行50mg进行准确的称取，并将其进行0.1mg精确，利用PTFE消解管（10 mL）进行盛装，控制和减少挂壁现象的发生，并将2ml的硝酸以及5ml的氢氟酸封闭的加入到其中，将消解盖盖上，对样品进行测定过程中，同时进行2个空白样品以及标准样品1个进行测定。将330ml水以及双氧水30ml与硫酸2ml加入微波消解仪反应罐中消解。样品经过消解之后再置于PFA消解罐（15ml）中，消解管以及其盖子通过清水进行有效冲洗，在消解罐内导倒入洗液，反复的进行几次，通过电热板进行加热，温度控制在180℃，使溶液不断的缩小，直至和黄豆大小一样大时，将5 mL1：1HNO3加入至消解罐内，将盖子盖好，持续进行4h加热提取，完成之后将电热板上的消解罐取下，并进行冷却利用容量瓶(100mLPFA)盛装，并通过清水冲洗盖子以及消解罐，并利用容量瓶盛装洗液，合理定容，并均匀的进行摇晃。

4 试验结果与讨论

（1）标准曲线以及方法检出限。通过2%HNO3在根据逐级进行稀释方法下，合理的稀释标准溶液，进行标准混合溶液0、1.0μg/L、5.0μg/L、10μg/L制备，标准的曲线的有关系数都0.999以上。经11次进行持续试验过程的空白是该方法的主要检测下限，测定值3倍标准差是浓度与定容体积相乘，然后将取样量获取的分析物相除，浓度ug/kg，在检出限下各种元素都处在0.003μg/kg～0.60μg/kg的范围。Ca、Zr、Nb、Hf、Ta是主要的元素，敞口酸溶方法没有稀土元素方法检出下限较好。

（2）质谱干扰校正。多原子离子以及双电荷离子是影响地质样品的主要因素，元素Ba具有较高的含量，因此，氧化物的产生以及稀土元素受到多原子离子影响，存在非常大的干扰。可以利用10mg/L Ba标准溶液测试，对BaO+/Ba+系数进行确定，有效的校正Sm、Eu的干扰，同位素检测可以选择Ga。

5 结论

相较于过去应用的消解法，利用硝酸-氢氟酸体系在微波消解仪内，来对样品进行消解，因密闭条件下进行消解，避免消解过程中存在的污染问题，赶酸是时能够控制稀释氟化物产生，同时提取时加入硝酸，具有较快的速度溶样，试剂消耗小，具有较底的分析本。通过电感耦合等离子质谱，对地质样品稀释元素进行测定，内标元素为铑，能够有效的降低基体效应的发生，操作起来非常的渐变，具有很高的灵敏度，精密度好，而且还有很好的精准度，可以在测定地质样品微量元素广泛的运用。