微量元素，是相對(duì)主量元素劃分的，根據(jù)寄存對(duì)象不同，可以分為多種類(lèi)型。目前，比較受關(guān)注的主要有兩類(lèi)，一種是生物體中的微量元素，另一種是非生物體中（如巖石中）的微量元素。針對(duì)礦石微量元素的檢測(cè)方法主要包括電子探針?lè)治龇ā⒅凶踊罨治龇ā⒌入x子體光譜法及質(zhì)譜法。通過(guò)分析研究微量元素，可以得出礦床中的稀有元素礦物的分布規(guī)律。
本文參考國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局、國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)發(fā)布的《GB/T 6730.81-2020鐵礦石 多種微量元素含量的測(cè)定 電感耦合等離子體質(zhì)譜法》，采用7mLHCL+1mLHF+2.5mLHNO3對(duì)鉛礦石標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（GBW07236）進(jìn)行微波消解，選取Ge、Rh、In、Tb、Lu作內(nèi)標(biāo)，校正儀器漂移及樣品基體所帶來(lái)的影響和波動(dòng)。利用ICP-MS 2000E進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果表明該方法能夠快速、準(zhǔn)確地分析礦石樣品中的多種微量元素。
1.儀器簡(jiǎn)介
ICP-MS 2000E是江蘇天瑞儀器股份有限公司自主研發(fā)的電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（如圖1），采用PRC碰撞反應(yīng)池技術(shù)，有效消除多原子離子干擾，該款儀器具有靈敏度高、檢出限低、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)。
圖1. ICP-MS 2000E電感耦合等離子體質(zhì)譜儀外觀(guān)圖
2.測(cè)試原理
樣品經(jīng)微波消解處理，通過(guò)霧化器霧化后送入高溫等離子體中，干燥、原子化、電離，元素離子經(jīng)接口室進(jìn)入質(zhì)譜儀，通過(guò)離子透鏡系統(tǒng)、質(zhì)量分析器及檢測(cè)器，檢測(cè)器對(duì)相應(yīng)元素離子做出響應(yīng)（每秒離子計(jì)數(shù)cps（counts per second）），利用響應(yīng)強(qiáng)度與待測(cè)元素離子濃度成正比關(guān)系進(jìn)行定量分析。
3.實(shí)驗(yàn)部分
3.1 實(shí)驗(yàn)所用設(shè)備及試劑
ICP-MS 2000E(帶碰撞反應(yīng)池，江蘇天瑞儀器股份有限公司)；
微波消解儀(WX-8000，上海屹堯)；
實(shí)驗(yàn)所用超純水(電阻率達(dá)18.25MΩ·cm,
默克密理博，德國(guó)）；
硝酸（質(zhì)量比為65%,G.R，薩勞，西班牙）；
鹽酸（質(zhì)量比為37%,G.R，薩勞，西班牙）；
氫氟酸（質(zhì)量比為40%，G.R，國(guó)藥集團(tuán)）；
元素標(biāo)準(zhǔn)溶液(10μg/mL，Inorganic
Ventures，美國(guó))；
氬氣（純度99.999% ，Air Products，美國(guó)）。
3.2 樣品前處理
稱(chēng)取兩個(gè)平行試樣（GBW07236）各0.1g（精確至0.0001g）于事先洗好的微波消解罐中，分別加入7mLHCL+1mLHF+2.5mLHNO3，預(yù)反應(yīng)20分鐘后，蓋上消解蓋，同時(shí)做試樣空白。將預(yù)處理好的消解罐置于微波消解儀中進(jìn)行消解（表1）。待消解完成、冷卻后，打開(kāi)消解罐，并用超純水沖洗蓋子至少兩次，在趕酸儀上80℃進(jìn)行趕酸處理，待黃煙冒盡，取下冷卻至室溫，定容至100mL塑料容量瓶中（所有實(shí)驗(yàn)用器皿均用酸浸泡過(guò)夜），沖洗消解罐2~3次，同時(shí)分別加入50μg/L Ge、10μg/L（In、Rh、Tb、Lu）混合內(nèi)標(biāo)，用2%硝酸定容至刻度搖勻。
表1. 微波消解儀工作參數(shù)
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步驟
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溫度/℃
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壓力/atm
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保持時(shí)間/min
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1
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120
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10
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3
|
|
2
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150
|
12
|
10
|
|
3
|
180
|
18
|
10
|
|
4
|
200
|
25
|
30
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3.3 標(biāo)準(zhǔn)溶液配制
配制不同濃度梯度Co、Cu、Y、Cd、Sb、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Dy、Ho、Tm、Yb、W多元素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液，于一系列100mL的容量瓶中，同時(shí)分別加入50μg/L Ge、10μg/L（In、Rh、Tb、Lu）混合內(nèi)標(biāo)，用2%硝酸定容至刻度搖勻以待備用（表2）。
表2. 各元素標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度（μg/L）
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元素
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標(biāo)液1
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標(biāo)液2
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標(biāo)液3
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標(biāo)液4
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標(biāo)液5
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標(biāo)液6
|
|
Co、La、Ce、Ho
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1.0
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2.0
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5.0
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10.0
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20.0
|
50.0
|
|
Cu、Y、Cd、Sb、Nd、Dy、Tm、W
|
5.0
|
10.0
|
20.0
|
50.0
|
100
|
200
|
|
Pr、Sm
|
0.50
|
1.0
|
2.0
|
3.0
|
4.0
|
5.0
|
3.4 儀器參數(shù)優(yōu)化
采用10μg/L Li、Co、In、Ce
、U調(diào)諧液對(duì)儀器進(jìn)行優(yōu)化（表3）。
表3. 儀器工作參數(shù)
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儀器參數(shù)
|
工作條件
|
儀器參數(shù)
|
工作條件
|
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RF電源功率
|
1300W
|
等離子氣
|
13L/min
|
|
輔助氣
|
1.06
L/min
|
載 氣
|
1.2L/min
|
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采樣深度
|
16
|
掃描方式
|
跳 峰
|
3.5 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)
待儀器熱機(jī)完成后，在標(biāo)準(zhǔn)模式下對(duì)試樣進(jìn)行平行測(cè)定6次。將6次測(cè)定結(jié)果取其平均作為試樣測(cè)定值，同時(shí)計(jì)算其精密度（表4）。
表4. 鉛礦石標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（GBW07236）測(cè)定值及精密度（n=6）
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元素
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同位素
|
標(biāo)準(zhǔn)值
mg/kg
|
測(cè)定值
mg/kg
|
精密度 （%）
|
|
Co
|
59
|
15.7±2.3
|
17.25
|
1.45
|
|
Cu
|
65
|
350±20
|
337.61
|
0.48
|
|
Y
|
89
|
16.2±2.1
|
15.44
|
2.64
|
|
Cd
|
111
|
2.6±0.4
|
2.85
|
1.60
|
|
Sb
|
121
|
12±1.3
|
11.88
|
1.09
|
|
La
|
139
|
31.2±1.5
|
31.00
|
1.30
|
|
Ce
|
140
|
66.8±1.8
|
67.43
|
1.23
|
|
Pr
|
141
|
6.2±0.7
|
6.88
|
1.08
|
|
Nd
|
146
|
23.4±1.2
|
24.23
|
1.55
|
|
Sm
|
147
|
4.6±0.3
|
4.58
|
1.92
|
|
Dy
|
163
|
3.1±0.4
|
3.45
|
2.47
|
|
Ho
|
165
|
0.65±0.08
|
0.63
|
2.90
|
|
Tm
|
169
|
0.26±0.02
|
0.25
|
2.88
|
|
Yb
|
172
|
1.7±0.3
|
1.99
|
2.01
|
|
W
|
182
|
30.6±2.6
|
31.37
|
0.88
|
4. 結(jié)論
利用微波消解法，采用HCL-HF-HNO3三酸體系對(duì)樣品進(jìn)行前處理，以Ge、Rh、In、Tb、Lu作內(nèi)標(biāo)，校正儀器漂移和基體的影響，使用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀ICP-MS 2000E測(cè)定了國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)鉛礦石（GBW07236）中15種微量元素，其測(cè)定值與標(biāo)準(zhǔn)值完全吻合，精密度在0.46%~2.90%之間。綜上所述，該方法可以滿(mǎn)足礦石樣品的微量元素檢測(cè)，包括稀土元素。
5.參考文獻(xiàn)
[1]
國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局/國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì) GB/T
6730.81-2020鐵礦石 多種微量元素含量的測(cè)定，電感耦合等離子質(zhì)譜法，全國(guó)鐵礦石與還原鐵標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)，2020。
