1 范围
本方法适用于岩石、土壤,水系沉积物类型样品中37个主、次、痕量元素的同时测定,表1列出痕量元素的测定下限。
表1 各元素测定限(mg/g)
元素 测定限 元素 测定限 元素 测定限 元素 测定限
Ba 0.06 Gd 2.7 Sm 2.4 Ca
Be 0.6 La 2 Sr 0.15 Fe
Bi 10 Li 0.3 Ta 9 K
Cd 0.9 Mo 4 Th 3 Mg
Ce 10 Nb 12 V 1.2 Mn
Cs 1 Nd 5.7 Y 0.24 Na
Cr 3.6 Ni 4 Yb 0.3 Ti
Cu 1.4 P 65 Zn 0.6
Dy 1.2 Pb 13 Zr 1
Ga 6.5 Sc 0.1 Al
2 原理
采用多种酸在不同温度下,较长时间的分解试样。利用ICP光源温度高,检测限低,稳定性好,线性动态范围宽,基体效应少的特点。在60+1通道的分光计和带有自动背景校正,元素间相互干扰校正软件包的计算机,实现了同时测定37个主、次、痕量元素,除个别元素外,分析结果都很好。
3 试剂和材料
3.1 盐酸,硝酸,氢氟酸,高氯酸,王水(VHNO3+VHCl=1+3)。
3.2 聚四氟乙烯坩埚。
3.3 铝电热板(铝板厚25mm,上面有50个坩埚形圆的凹槽,深约20mm)。
4 仪器
4.1 ICP直读光谱仪,0.75mm,光栅刻线2400/mm,通道数60+1,PDP11/23计算机,有光谱移位器,有自动背景校正和进行元素相互间干扰校正系统。
4.2 射频发生器,功率2500W,频率27.12MHZ。
4.3 高盐雾化器,附有蠕动泵,氩气流量:冷却气17L/min,载气0.4L/min,试液提升量3mL/min。积分时间7s。
5 试样的制备
将样品粉碎至粒度74mm,在烘箱内105℃烘2h,待用。
6 操作步骤
6.1 试样溶液的制备
移取0.1g试样(精确至0.0001g),置于聚四氟乙烯坩埚中,加3mL盐酸,2mL硝酸,在特制铝电热板上加热,于110℃保持1.5h。向坩埚中加3mL氢氟酸,1mL高氯酸,加盖,在电热板上利用余热放置过夜。然后在130℃加热分解2h,打开坩埚盖,于150℃赶去氢氟酸至高氯酸白烟冒尽。加1.5mL VHCl+VH2O=1+1盐酸,0.5mL VHNO3+VH2O=1+1硝酸,溶解盐类后移入10mL比色管,用水稀至刻度,此时的酸度为王水(1+9)的溶液。摇匀待用。
6.2 标准溶液的制备
采用光谱纯金属或盐配制单个元素的标准贮备液,然后根据相互有化学或光谱干扰的一些元素不能放在一起的原则,组合成7组酸度为王水(1+9)的标准溶液(见表2)。
表2 标准溶液分组及元素浓度
编号 元素 浓度(mg/mL)
1 王水(1+9)(含所有痕量元素) 0.01
2 Al 500
Fe Ca Mg K 250
Ti Na 100
3 Ba Bi Co Mn Pb Sr Zn 10
4 Be Li Ni Mo Th Zr 10
5 Cd Cr Cu P Sc 10
6 Ce Ga La Nb Ta V Y 10
7 Dy Gd Nd Sm Yb 5
6.3 分析线,背景扣除情况及干扰元素校正因数见表3。
表3 分析线、背景扣除情况及干扰元素校正因数
元素波长(nm) 背景扣除情况 干扰元素校正因数K值
Al 308.215
Ba 493.409
Be 234.261 扣左除 Fe 0.00027
Bi 223.061 扣右边 Fe 0.00008,Mg 0.00007
Ca 317.933
Cd 228.802 扣左边
Ce 418.659 扣右边 Zr 0.0346, Ti-0.0087
Co 228.616 扣两边 T 0.0014
Cr 267.716 扣右边
Cu 324.754 扣右边 Nb 0.0103, Mo 0.00078, Fe 0.00017
Dy 353.171 扣右边 Mn 0.00275, V-0.0017, Ce 0.0012
Fe 259.940
Ga 294.364 扣右边 Mn –0.0094, Ti –0.0034, Fe 0.0002
Gd 364.619 扣右边 Ce-0.022, Ti 0.0014, Cr 0.00034
K 766.490
La 379.477 扣右边 Ce 0.0052, Fe 0.0002
Li 670.784
Mg 279.079
Mn 257.610 扣右边 Fe-0.00032
Mo 202.030 扣左边 Fe-0.00019
Na 588.995
Nb 271.662 Mo 0.015, Zr 0.0079, Fe 0.006 Mn 0.0045, Mg 0.0029, Ti 0.0028
Nd 386.341 扣右边 Th 0.188, Nb-0.0268, Ce-0.008 Ti-0.0038, Mn 0.0025
Ni 231.204 扣左边
P 214.914 Al 0.0037, Mg 0.0019, Fe 0.0019
Pb 220.353 扣右边 Nb 0.017, Cr-0.0013, Al 0.00075 Ti 0.00052
Sc 361.384
Sm 442.434 扣右边 Cr0.0009, Ti 0.00043, Nb-0.0003
Sr 421.552
Ta 240.063 扣左边
Th 401.913 扣左边 Ce 0.0542
Ti 334.941
V 292.402 扣左边 Cu 0.00195, Mo-0.0056
Y 371.030
Yb 328.937 扣左边
Zn 231.856 扣左边 Cu 0.00458
Zr 343.823 扣两边
待仪器稳定后,使软件进入程序,先用标准两点法进行标化,然后分析试样,每隔10个试样,加测一次监控样,对分析过程的质量进行监控。通过软件对原始数据进行背景扣除,谱线干扰校正和稀释因数换算后,由打定机打出分析结果。
7 精密度
经三周内10次独立分析GBW07301-GBW07308标准物质的分析结果统计,主要元素及次要元素的RSD为2%~5%,痕量元素为5%~10%,在接近测定限时约为20%。
8 几点补充说明
8.1 此法用混合酸溶解样品,是为了适应大批样品的多元素同时测定;但对于样品中如含有刚玉,尖晶石,铬铁矿,锆石等难溶矿物,则溶解不完全。
8.2 酸分解样品的优点是操作简便,大量SiO2除去,盐量减少,但Zr往往分解不完全,使测定结果偏低;Al,Nb,Cr等元素因赋存状态不同,分析结果也可能偏低。
8.3 当干扰元素对分析元素的激发是负影响时,校正因数K值为负值。
9 参考文献
9.1 岩石矿物分析编写组. 岩石矿物分析[M]第二分册(第三版).北京:地质出版社,1991,242~244.
9.2 殷宁万等.化探样品的等离子体直读光谱分析