碱熔ICP-MS分析硅酸盐中15种稀土元素含量
摘要:
建立了碱熔-酸化-ICP-MS测定硅酸盐中15种稀土元素含量的分析方法,探讨了消解条件、仪器工作条件等因素对测定的影响。结果表明,选择Rh和Ir作为内标元素,可有效消除基体效应一级补偿信号漂移;引入He气可有效消除多原子例子干扰。该方法检出限低,精密度高(RSD<4%),回收率高(95%~105%),用有证标准物质试验,结果与标准参考值吻合很好。
关键词:碱熔,电感耦合等离子体质谱仪,稀土元素
0 引言
稀土是化学元素周期表中镧系元素:镧(La)、铈(Ce)、镨(Pr)、钕(Nd)、钷(Pm)、钐(Sm)、铕(Eu)、钆(Gd)、铽(Th)、镝(Dy)、钬(Ho)、铒(Er)、铥( Tm)、镱(Yb)、镥(Lu),以及与镧系的l 5个元素密切相关的两个元素:钪(Sc) 和钇(Y)共l 7种元素。稀土元素已广泛应用于电子、石油化工、冶金、机械、能源、轻工、环境保护、农业等领域。应用稀土可生产荧光材料、电池材料、永磁材料、催化材料、激光材料、超导材料、光导纤维等。
电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)技术是20世纪80年代发展起来的新的分析测试技术,具有检出限低、线性范围宽、干扰少、精密度高,可进行多元素同时快速分析,能适应复杂体系的痕量或超痕量元素分析等特点;已经广泛应用于药物、食品、环境、化妆品、矿物和地球化学等领域的分析检测,但是有关碱熔ICP-MS法测试硅酸盐中稀土元素的报道并不多见。本文采用硼酸锂/偏硼酸锂混合物熔融,熔出物经过酸化后,用ICP-MS同时测试溶液中的15种稀土元素的含量。
1.实验部分
1.1仪器及工作条件
ICP-MS7700x (美国,安捷伦),
高温马弗炉带可调温控设备(天津,中环),
石墨坩埚及托盘,
电子天平(精确至0.1mg,赛多利斯),
UP超纯水机(Exceed-Ab-16,成都,艾柯)
仪器工作条件:使用仪器调谐液(内含浓度10μg/L的Ba、Be、Cd、Co、Cu、Ge、In、Mg、Pb、Rh、Sc、U等元素)对仪器进行自动调谐,优化后的仪器参数见下表:
1.2 主要试剂
混合硼酸锂盐(12:22):35.3%硼酸锂和64.7%偏硼酸锂,盐酸、硝酸、氢氟酸均为优级纯,高纯氩气(99.999%),高纯氦气(99.999%)。标准储备溶液
1.3 试验部分
1.3.1 标准溶液的制备
采用5%的硝酸介质将混合标准溶液配置成浓度为1.0mg/L的混合标准溶液,然后逐级稀释,配成浓度分别为0、10、100、500μg/L的标准系列溶液。在优化好的条件下,按照编辑好的方法程序采集数据,
仪器自动绘制出工作曲线。
1.3.2 样品消解
准确称取0.1000g样品于玻璃试管中,用1.0g塑料勺添加1.0g硼酸锂盐,充分混匀后,按顺序将每个样品转移到相应的石墨坩埚中;将放有石墨坩埚的托盘放入已恒温至1025°C的马弗炉中熔融15分钟,取出冷却后,将熔珠转移至已加入100ml混合稀酸(2%HNO3,4%HCl,0.5%HF)的带盖塑料瓶中,放置在振荡器上震荡2-2.5小时,直到珠子完全溶解,用PP试管取15ml左右溶液,用ICP-MS分析测试。
2.结果与讨论
2.1 基体效应和内标补偿作用
加入内标元素可以有效监控和校正分析信号的短期和长期漂移,对基体效应有明显的补偿作用。事件中常根据质量数的不同选择不同的元素作为内标,常用的有双内标法(如103Rh-191Ir)和单内标法。本文采用双内标法(103Rh-191Ir)选用100 µg/L103Rh,10µg/L 191Ir做内标,能够很好的补偿仪器条件变化产生的影响。
2.2 质谱干扰和校正
2.2方法检出限
按样品处理方法制备10份试样空白溶液,进行10次测定,以3倍标准差计算作为方法的检出限,各元素的检出限如下:
2.3方法的准确度
选取SY-4、OREAS120、TRHB三种不同岩性的矿物有证标准物质,每个做5次,各元素测定值与标准值相吻合,准确度见下表:
2.4 方法的精密度
选取SY-4标样,称取10份按方法条件消解测试,精密度数据如下:
各元素相对标准偏差RSD均小于4%,表明方法的精密度好。
3.结语
综上,采用硼酸锂盐碱融,选择Rh、Ir为内标,通过标准物质实验,结果满意。方法的检出限、准确度和精密度均满足矿物测试规范要求,可用于大批量硅酸盐样品中稀土元素含量的分析测试。本方法也可以用于土壤、水系沉积物和海洋样品的分析测试。
4.参考文献
李冰,电感耦合等离子体质谱原理与应用.北京,地质出版社,2005.
王蕾,何红蓼,李冰.2003.碱融沉淀-等离子体质谱法地质样品的多元素.岩矿测试,22(2):86-92.
刘湘生.1995.电感耦合等离子体质谱法测定稀土元素的状况与展望.分析化学,23(10):1218-1224.
尹明,周金生,李冰等.2011.2.《岩石矿物分析》.第二分册,岩石、非金属和黑色金属矿石分析.
侯振辉,王晨香.2007.电感耦合等离子体质谱法测定地质样品中35种微量元素.中国科技大学学报,37:940-944.
原文由 timstoICPMS(timstoICPMS) 发表:
文章瑕疵很多:
(1) He是碰撞气,不是反应气。
(2) 方法检出限低(RSD<4%)—— 关公战秦琼的感觉!?
(3) 硅酸盐地质样品,不需要碱熔-酸溶方式,HNO3+HF酸溶+高温溶样弹 就能彻底释放出稀土元素;使用碱熔法,因为碱中某些元素杂质高,反而会影响这些元素的测定。
(4) 自然界稀土元素含量具有以下特征:
4.1 原子序数(质子数) 为奇数的元素,比 原子序数为偶数的元素,含量低:例如 57La含量 比 58Ce低,59Pr含量 比 60Nd低,63Eu含量 比 64Gd低 等等
4.2 在对数坐标下,稀土元素分布呈现一高一低(或者说是一峰一谷)的折线。
你有三种 稀土混标,本可以配制出 【与待测样品单个稀土元素范围贴近】的工作曲线梯度。结果,你还是把它们配制成 等浓度梯度……
RE-A: Gd Tb Dy Ho Er
RE-B: Sm Tm Yb Lu
RE-C: La Ce Pr Nd Eu Y
(5) 说是配制 0、50、100、500ppb 浓度梯度 的工作曲线,可是1楼的贴图却是 两点一线(一个CalBlk,一个CalStd)
原文由 abcpgf(abcpgf) 发表:
刚接触稀土测试这块,文字的确还是水平有限,请多多指教。针对你说的(3)用酸溶,结果会严重偏低,只能参考,这个我们有做过实验的,碱熔也是我们实验室的一个方法,不存在你说的情况,这个有方法验证数据的。
(5),我们是用2点来做曲线的,配制好的标液50,100是用来做QC的,就是画完曲线,用50和100的来当做QC样品来监测曲线的,每隔40隔样品或者一个批次(哪怕是一个样品)都要最后加入QC的。