巖石礦物中稀土等28種金屬元素的測(cè)定

巖石礦物中稀土等28種金屬元素的測(cè)定

許多巖石元素的測(cè)定，尤其是巖石含量的測(cè)定，主要包括sicp光譜法、封閉酸溶sin、開(kāi)放酸溶sin、堿溶sin等。由于稀土元素電子層結(jié)構(gòu)的特殊性,其光譜是異常復(fù)雜的,所以采用ICP光譜法干擾十分嚴(yán)重。酸熔ICP質(zhì)譜法雖然較為簡(jiǎn)便,但受到巖石性質(zhì)的制約,該方法具有局限性。堿熔ICP質(zhì)譜法在堿熔的過(guò)程中顯得步驟亢長(zhǎng),溶液離子濃度加大,如果能有效地解決這些問(wèn)題,應(yīng)該是一個(gè)可行的方法。本工作力求在保證測(cè)試質(zhì)量的基礎(chǔ)上,對(duì)處理步驟進(jìn)行優(yōu)化,同時(shí)采用“Y”同步內(nèi)標(biāo)溶液輸入法,對(duì)儀器的瞬間波動(dòng)進(jìn)行有效控制。1實(shí)驗(yàn)部分1.1化學(xué)、地球化學(xué)XSerisⅡ電感耦合等離子體質(zhì)譜儀:美國(guó)Thermo公司產(chǎn)品,主要工作參數(shù)列于表1。實(shí)驗(yàn)用水(18MΩ·cm):由GN-RO-100超純水處理系統(tǒng)制備,北京雙峰眾邦科技發(fā)展有限公司產(chǎn)品;過(guò)氧化鈉,氫氧化鈉:分析純或以上級(jí)別;硝酸(BV-II):北京化學(xué)試劑研究所產(chǎn)品;國(guó)家Ⅰ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(GBW07103、GBW07105):廊坊地球物理地球化學(xué)勘查研究所產(chǎn)品。標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液濃度為100mg·L-1,所測(cè)元素分為3組,第1組:15種稀土元素,GSB04-1789-2004;第2組:鈹?shù)?種元素,GSB04-1767-2004;第3組:鋯等4種元素,GSB04-1767-2004。以上多元素標(biāo)準(zhǔn)溶液均由國(guó)家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心提供。1.2測(cè)試方法1.2.1標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制分別取含有待測(cè)元素的各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備液進(jìn)行混合,配制成濃度均為1.0mg·L-1的混合標(biāo)準(zhǔn)溶液。溶液介質(zhì)為5%硝酸,逐級(jí)稀釋,配制成濃度分別為0.0、1.0、10.0、100.0μg·L-1的標(biāo)準(zhǔn)系列溶液。1.2.2的熔塊的制備稱取0.1000g樣品于剛玉坩堝中,加入1.0gNa2O2混勻,覆蓋0.5g于已升溫至700℃的高溫爐中,保溫熔融15min,取出冷卻后,放入200mL燒杯中,加入100.0mL熱水使熔塊溶解,放置過(guò)夜。以慢速濾紙過(guò)濾,用2%的NaOH溶液洗沉淀10次,用1%的HNO3將沉淀沖入預(yù)先加有2滴酚酞的容量瓶中,洗滌濾紙。當(dāng)容量瓶中溶液剛好無(wú)色時(shí),加入2mL濃HNO3,用水定容,搖勻待測(cè)。1.2.3計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理編制儀器分析表時(shí)輸入標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度和樣品稀釋因數(shù),計(jì)算機(jī)自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。換算基本公式為:ωM=CV/W,其中,M為待測(cè)元素;C為待測(cè)物濃度/μg·L-1;V為溶液體積/L;W為樣品質(zhì)量/g。2結(jié)果與討論2.1單因素選擇選擇被測(cè)元素同位素本著避開(kāi)干擾和盡可能高豐度值的原則,選擇的結(jié)果列于表2。2.2內(nèi)標(biāo)的加入量?jī)?nèi)標(biāo)元素對(duì)測(cè)量過(guò)程起著重要作用。實(shí)際工作中要考慮到待測(cè)樣品中不含有該種元素或含量極微,又要考慮加入過(guò)多的內(nèi)標(biāo)給工作帶來(lái)的影響。通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定,在線加入5μg·L-1的Rh作為內(nèi)標(biāo)效果較好,內(nèi)標(biāo)強(qiáng)度可達(dá)300000s-1左右,對(duì)測(cè)試過(guò)程中儀器條件變化產(chǎn)生的影響能夠有效補(bǔ)償,也有采用Rh和Re雙內(nèi)標(biāo),但非常繁瑣。2.3干擾校正方程質(zhì)譜干擾分為同量異序素干擾和多原子離子干擾。在本測(cè)試過(guò)程中,主要是后者,工作中利用儀器自身軟件的功能將主要干擾予以扣除,相關(guān)干擾校正方程示于表2。2.4na2o用量的影響利用國(guó)家Ⅰ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW07103、GBW07105進(jìn)行熔礦條件試驗(yàn),分別試驗(yàn)了Na2O2加入量、熔融溫度及時(shí)間對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響。在取樣量為0.1000g的前提下,Na2O2加入量(不計(jì)覆蓋層)由1.0～3.0g進(jìn)行試驗(yàn),結(jié)果表明無(wú)顯著變化。但當(dāng)Na2O2加入量低于1.0g時(shí),由于溶劑太少,樣品粘堝嚴(yán)重,不利于提取;反之,溶劑加入量越多給洗滌帶來(lái)的麻煩越大,因此選擇加入1.0gNa2O2。不同堿量對(duì)典型代表元素鑭和鉿的試驗(yàn)結(jié)果列于表3。2.5閃蝕溫度的選擇熔礦溫度的選擇主要基于使礦樣達(dá)到透明澄清的程度。在700℃保溫15min即可達(dá)到要求。2.6方法與標(biāo)樣的測(cè)量結(jié)果對(duì)標(biāo)樣GBW07105進(jìn)行12次分析測(cè)定,按公式RSD%=Sx√×100%=Sx×100計(jì)算精密度,結(jié)果列于表4,可見(jiàn),本方法的檢測(cè)精密度(1.1%～9.5%)較好;采用國(guó)家Ⅰ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW07103(花崗巖)和GBW07105(玄武巖)進(jìn)行測(cè)量,結(jié)果列于表4,可見(jiàn),本方法與標(biāo)樣推薦值符合較好。檢出限的計(jì)算方法為測(cè)定12種樣品空白溶液,計(jì)算測(cè)得信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)偏差,然后通過(guò)同時(shí)測(cè)得的標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算方法的檢出限,結(jié)果列于表5。計(jì)算公式LD=3S(r-1)V(W-1),其中LD為方法檢出限,無(wú)量綱;S為測(cè)量信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)偏差;r為標(biāo)準(zhǔn)曲線的斜率;V為溶液體積;W為稱樣量。2.7巖石礦物相對(duì)應(yīng)采用的球粒隕石的概念采用上述方法測(cè)試了數(shù)百件巖石樣品中稀土等元素,一次合格率可達(dá)95%以上,特別是稀土元素測(cè)試結(jié)果的球粒隕石圖與其對(duì)應(yīng)的理論圖形相吻合,所體現(xiàn)的巖性與巖礦鑒定定名結(jié)果相一致,球粒隕石圖示于圖1,巖石定名與測(cè)定值列于表6。3采用過(guò)濾后直接催化劑提取的方法本方法以Na2O2為主溶劑,采用高溫熔融法分解樣品,適用于各類地質(zhì)樣品類型;在樣品處理上采用過(guò)濾后直接酸化定容,