原子荧光仪在地质矿物硒元素测定中的应用

赵忠良(广东省地质局第五地质大队，广东 肇庆 526000)

0 引言

目前，应用比较广泛的硒元素测定办法主要包括墨炉原子吸收法以及离子质谱法等。但是因为硒元素本身存在着离子化效率比较低的情况，所以在使用这些比较传统的方法进行测量时，很容易就会导致最终的精准度无法得到保障。在硒元素的准确测量当中，其实存在着非常明显的局限性。基于此，本文主要尝试将原子荧光仪使用在硒元素的测量中，原子荧光仪测量具有非常明显的便捷性，操作起来比较简单，而且测试的灵敏度也比较高。因为其一系列的优点，原子荧光仪测量法经常会使用在各种元素的测量中[1]。

1 材料与实验

众所周知，硒元素对矿床以及矿产进行研究开发有着非常重要的影响，可以为我们的研究以及开发提供很好的数据依据。在地壳中，硒元素含量非常的少，同时硒元素也是人体所需要的一种必不可少的微量元素，可以说有着不可替代的作用。不论是人还是动物，都没有办法缺少这种元素，因为如果缺少了这种元素，就会出现克山病。但是如果这种元素含量过高，同时也会导致出现中毒的现象。地下矿床当中每一个不同的矿床所包含的硒元素都是不一样的，因此也可以选取硒元素来帮助识别矿产的具体种类，这也能够为日后的矿产开发提供很大的帮助。准确地测量出矿产当中的硒元素的含量，现在已经成为了地质找矿中非常重要的工作内容之一。

1.1 实验仪器以及相关原理

在本次实验的过程中，所选取的原子荧光仪是XGY2020A原子荧光光谱仪，主要的理论就是利用特种空心阴极灯作为激发光源，原子荧光仪在应用时可以富集元素，然后针对这些元素进行测量，这样能够有效提升整体测量精准度[2]。

1.2 实验所需试剂

在本次实验的过程当中，所需要的一些主要的试剂如下：

硒标准储备液、使用液、KBH4溶液、HCl载流溶液、三价铁盐溶液，本次实验当中所选取的硒标准储备液是由实验室试剂配制组提供的，使用液依据相关的酸度介质，对于标准储备液进行稀释而成，混合消解溶液为4HF+4HClO4+HNO3+H2O，其中HCl、 KOH、 HClO4、 HNO3都属于GR级试剂。除此之外，其他试剂都是AR级，经离子交换之后的蒸馏水是实验室用水。

1.3 实验的方法以及相关步骤

根据原子荧光仪在使用过程当中的具体应用情况，我们在做实验的时候，首先完成样品的溶解，获得稀释之后的硒元素溶液，在原子荧光仪的作用下对其进行溶液测量，具体的步骤为以下三点。

(1)把加工混匀的0.500 g样品，准确称取出来放置在聚四氟乙烯坩埚中，然后加入少量水，将样品润湿，再将20 mL混合消解溶液放到里面，盖上表面皿，将其放置在低温电热板上面进行分解，等到分解出大量棕色NO2气体之后，把电热板的温度提升到150 ℃左右，继续进行分解，一直到样品没有棕黄色气体为止。然后把表面皿取下来继续分解，直到样品出现了白色HClO4烟雾为止，这个时候给予溶液体积一定的重视，将其控制在1～2 mL之间，禁止把溶液蒸干，以防对硒造成不利的影响。将样品取下来冷却到室温，使用少量水对烧杯壁进行冲洗，然后把8～10 mL浓HCl+0.5 mL三价铁盐溶液放到试验品中，将其放回已经关闭了电源的电热板上，进行2～5 min温热，取下来冷却，直到变为室温为止，之后将其放入25 mL的比色管中进行定容，等到样品变澄清之后，跟标准曲线一起对于硒进行测定[3]。

(2)为了能够达到更好的实验效果，因此我们需要针对原子荧光仪进行参数设定，在本次实验研究过程中所采用的参数设定是灯电流主电流是55 mA，辅助电流是50 mA，除残时间为15 s，原子化温度是130℃，负高压是-230 V，驱气设置为每分钟210 mL，搅拌器流量是每分钟650 mL，干燥器流量则是每分钟300 mL。需要注意的是，在本次实验中，对于间歇进样泵的程序进行了相关的优化以及调整，最佳条件为试样吸入量1.2 mL，具体条件如表1 所示。

表1 间歇泵进样程序

(3)第三步就是要利用原子荧光仪进行测量，通常来讲，在针对金属元素进行测定的时候，原子荧光光谱法使用的还是比较多的，把样品放到硼氢化钾溶液中，然后在灯光的作用下对其进行研究，激发出原子，然后形成原子荧光，因为原子荧光的强度跟元素之间呈现着一个正比例的关系，所以说在测定的时候，根据原子荧光的具体光照强度就能够推断出元素的浓度。把样品的溶液进行测定与不同浓度下的硒元素标准溶液进行荧光度对比，这样就可以获取我们所选取的样品当中的具体硒元素浓度[4]。

2 结果与分析

2.1 精密度与检出限分析

在本次实验过程中，为了能够确保整体实验的科学性，所以我们选取了十批次的地质样品来进行测试，目的就是为了能够有效地减少误差，在本次实验当中，所选取的所有样品都经过了六次测试，取得了平均值，所有的结果都显示原子荧光法的标准偏差以及检出限，包括回收率都是能够满足相关科学要求的，具体的分析结果如下所示。

(1)标准偏差。利用原子荧光法来针对硒元素含量进行测定，经研究之后发现其标准差是0.99%～1.03%，其范围是在0.98%～1.51%的允许范围之内的，所以说具备统计学要求。在多次测量之后选取平均值，这样可以减少在实验过程当中所产生的误差性，能够提升整个实验的精准度，使用原子荧光法本身就具有非常好的精准度，所以说最终的结果是完全能够符合相关要求的。(2)检出限。在进行实验时，为了能够确保精准度，可以进行12次空白实验，计算出实验过程当中产生的标准偏差，然后完成检出限计算，依据相关研究发现，使用了原子荧光光谱法所得出来硒元素检出限每克为10 ng，也是满足于数据要求的。(3)为了能够更好地验证我们在本次实验过程当中的所有数据，选择在同样一批样品中，插入了不同浓度的硒元素标准样品，并且使用了同样的方法来对其进行测量，最终发现所得到的样品的合格率是能够满足于科学实验要求的。

2.2 进行样品处理方法的选择

在进行硒元素检测的过程中，样品的处理也是一个非常重要的环节。想要得到更好的检测效果，那么首先就需要使用酸来针对所选取的样品进行消解，然后再检测，利用不同的酸针对样品进行消解的过程也会得到不同的结果，具体的影响如下：

(1)进行消解方法的选择。使用原子荧光法来进行测定，消解是非常重要的一个步骤。首先需要把样品取出来，研磨成粉末状，然后再对其进行消解处理。在选择进行消解的酸溶液时，首先可以选择硝酸或者是硫酸，然后利用常温或者是加热的办法来对样品进行消解。使用不同的方法所得到的具体的数据也是不一样的。为了能够更好地去消解样品，应该在里面加入大体积的酸，才能够让地质样品得到真正的溶解。加热时很容易出现溅射等一系列的情况，最终影响我们检测的结果。所以，当在检测时，可以适当使用硫酸或者是高氯酸来对样品进行初步的低温溶解之后再对其进行加热溶解，有利于样品完全溶解在溶液里面，确保最后的精准度[5]。(2)测定介质造成的影响。在本次实验当中，所选取的介质主要包括盐酸，硝酸以及王水等，主要目的就是为了能够查看各种不同的介质会对最终的检验结果造成怎样的影响。经过研究之后，发现在所有的介质当中，盐酸介质测定硒元素的精准度还是比较高的，而且也有着很高的灵敏性。通过各个数据的对比研究可以发现，盐酸的浓度对于最终的检测结果并不会造成非常严重的影响。(3)在本次实验当中，样品当中的还原剂是硼氢化钾。硼氢化钾可以有效地把四价态的硒元素进行还原，在选择时，还选择了不同的硼氢化钾的浓度。经研究之后发现，硼氢化钾浓度小于0.4%时，是无法产生荧光信号的。而硼氢化钾的浓度如果大于1.0%，此时的荧光信号又非常的不稳定。所以通过研究，选择了一个使荧光信号最为稳定的硼氢化钾浓度即0.7%。

2.3 测试条件的选择

研究发现，负高压以及灯电流会对原子荧光仪的测试最终结果产生影响，具体情况如下所示。

(1)第一点就是负高压的影响，使用原子荧光分析进行测量的时候不难发现，不同的负高压对于最终效果的影响是不一样的，增大负高压也会导致整体的灵敏度得到有效的提升，但是随之而来的也是在测量的过程中，火焰噪声会越来越大，最终影响到测量的精度。在本文中所使用的原子荧光仪为了能够减少在测试过程中的火焰噪声所带来的影响，选择负高压为-230 V。事实证明，使用该参数值，在测量的过程中，能够得到灵敏度高且不影响测量精度的最终测量值。(2)其次就是在实验的过程当中，灯电流所造成的影响，对于荧光的强度来说灯电流的具体情况会造成非常直接的影响，经过研究不难发现，荧光信号会随着电流的增大而不断地加大，因此在针对硒元素进行精度测定的时候，也会因为灯电流的增大而出现一定的影响，为了确保最终结果的准确性，所以在实验过程中，将灯电流的数值选取为55 mA，辅助灯电流是50 mA[6]。

3 讨论

早在20世纪60年代的时候，我国的地方系统就开始进行了针对性的研究，并且开始探索性的去寻找应用一些非金属矿产资源。在1991年，地矿部门就已经将其分析方法编入了专著当中，非金属矿属于黏土类矿物，无论是在石油、建材还是在医药领域，都得到了非常广泛的应用。伴随着科学技术的不断发展以及社会的不断进步，现在人们针对健康以及环保问题看得越来越重。就目前来看，已经有了相关的报道，称其在生化以及矿石等样品当中是存在的，但是仍然没有相关的报道，针对综合利用非金属矿过程当中所伴生的微量有害以及有益元素的分析方法进行相关的研究。

伴随着硒元素在各个领域当中的应用变得越来越广泛，对样品当中的硒元素的含量进行测定开始变得越来越重要。就现阶段来看，分子荧光法以及电感耦合等离子质谱法包括石墨炉原子吸收法等都是非常好的使用于硒元素含量测定当中的主要方法。在所有的方法当中，电感耦合等离子质谱法的设备价格非常昂贵，同时因为硒元素自身有较低的离子化效率，所以说在测试过程当中使用电感耦合等离子质谱法的精准度会比较低。而石墨炉原子吸收法在应用的过程当中，灵敏度也同样是比较低的，分子荧光法具有比较复杂的处理样品过程，较低的元素测试回收率，同时会有致癌成分存在于试验当中，因此并没有得到非常广泛的使用。原子荧光法的试验成本会比较低，而且灵敏度也比较高，操作起来非常的方便，非常值得深入地去研究以及推广。

4 结语

综上所述，在进行地矿开采的过程当中，元素测量是非常好的应用方法之一，通过针对矿物质当中的元素进行分析能够更好地为未来的开采工作提供一定的帮助。硒元素是非常特殊的一种矿物元素，在应用的过程中起着无可替代的作用，但是硒元素在矿产当中的含量非常的少，通过定量分析硒元素的含量，就能够有效地去认识矿物质。在本文中，所选取的方法为原子荧光光谱法。使用这样的方法针对矿物当中所含有的硒元素进行分析以及研究，通过研究可以发现，这样的方法可以有效针对硒元素进行定量分析，并且检测的精准度非常的高，而且分析效率也比较高，检出率比较低，能够有效地满足不同含量的硒元素的分析。虽然说原子荧光法能够非常准确地测量出低矿物质当中所包含着的硒元素的含量，但是在实际测量的时候，必须选择合适的原子荧光仪以及相对应的办法，选择合适的消解方法以及合适的参数，只有这样，才能够保证最终的样品检测的精准度，减少出现误差的情况，从而获得更加可靠的数据。