摘要：建立电感耦合等离子体发射光谱法测定岩石矿物中 17 种金属元素的分析方法。采用王水– 氢氟酸–高氯酸对样品进行前处理，17 种元素的分析谱线为213.857～766.49 nm，射频功率为750～1 300 W，雾化气流量为0.7～1.2 L／min。各元素的质量浓度在0～4 μg／mL 范围内与谱线强度呈良好的线性关系，r ≥ 0.999，方法检出限为0.006～0.42 μg／g。用该方法对国家一级标准物质进行测定，测定结果的相对误差在±16% 之内，相对标准偏差为0.08%～4.15% (n=6)。该方法操作简单、准确度高，适用于岩石和矿物中金属元素的测定。
关键词：ICP-AES法；；金属元素；岩矿分析
由于岩石矿物种类繁多，成分和结构复杂，需要有针对性的分析技术。电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP–AES) 抗干扰能力强、检出限低、精密度高，已在地质分析领域得到广泛应用［2–14］，成为现代地矿多元素分析的重要手段。目前，沉积岩中金属元素测定通常采用石油行业标准SY／T 6404-1999，该标准采用硝酸– 氢氟酸– 高氯酸消解体系进行样品前处理，消解速度较慢，且对一些特殊样品不易溶解完全。笔者采用王水– 氢氟酸– 高氯酸的消解体系对样品进行处理，用ICP–AES 法同时测定岩石中K，Na，Ca，Mg，Sr，Ba，Mn，Cu，Fe，Al，Ni，Li，Co，V，Zn，Ti，Cr 17 种金属元素。方法溶样用酸量少，测定元素种类多，对于较难消解的岩石样品具有更快的消解速度，适用于基体成分复杂的岩石矿物样品的分析检测。
1 实验部分
1.1 主要仪器与试剂
等离子发射光谱仪：Icap6300Radial型，赛默飞世尔科技（中国）有限公司；
纯水仪：Milli-Q 型，美国Millipore 公司；
电子天平：赛多利斯BSA124S-CW型，感量0.1 mg，赛多利斯科学仪器（北京）有限公司；
烘箱：DGB/20-002 型，重庆试验设备厂；
可调式电热板：EH35B 型，北京LabTech 公司；
HC1，HNO3，HF，HClO4 ：分析纯；
Al，Cu，Fe，Mg，Mn，Ni，Co，Sr，Ba，Ca，Na，K，Li，V，Zn，Ti，Cr 元素标准储备溶液：100 mg／L，上海市计量测试技术研究院；
氩气：纯度99.99%。
1.2 仪器工作条件
等离子气流：15 L／min ；辅助气流：0.2 L／min ；雾化气流：0.7~1.2 L／min ；氮气：1.5 L／min ；溶液提升量：1.5 mL／min ；测量积分时间：5～10 ms 或自动积分。
1.3 样品前处理
将样品粉碎至粒径小于100 μm，取适量置于烘箱中在105℃下烘2～3 h，取出后置于干燥器中冷却至室温。称取0.1 g 烘干后的样品置于聚四氟乙烯烧杯中，加约1 mL 去离子水润湿后，加入10 mL王水摇匀，加入2 mL HF 于130℃加热4 h，加入1 mL HClO4，升温至200℃，待高氯酸冒烟，加入2mL HNO3 溶液(1+1) 继续加热溶解盐类，冷却后移至10 mL 比色管中，用水稀释至标线。同样条件下进行样品空白试验。
2 结果与讨论
2.1 仪器工作参数的选择
2.1.1 分析线
由于ICP 光源具有比一般化学火焰更高的温度，激发能量高，具有大量发射谱线，几乎每种元素的分析谱线均会受到不同程度的干扰。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆需综合考虑响应信号与共存元素干扰等影响因素，选择峰形好、干扰少、灵敏度高的谱线作为测定元素的最佳分析线。
2.1.2 射频功率
由元素的谱线强度与射频功率的关系可知，多数元素的谱线强度都随射频功率的增加而增加，只是增加的幅度有所不同。K，Na，Li 等碱金属元素的响应强度随着射频功率增加，没有明显变化，可选用较低的功率，而Co，Ca，Ni 是较难激发的元素，其响应值随着功率增加，出现较大幅度的增加，需要考虑功率过大带来的背景干扰，综合考虑选择射频功率为750～1 300 W。
2.1.3 雾化气流量
雾化气流量的大小直接影响雾化气提升量、雾化效率、雾滴粒径、气溶胶在通道中的停留时间、中心通道温度、电子密度等。调节流量从0.2 L／min 逐渐增加至1.6 L／min，观测元素强度随雾化气流量的变化趋势。结果显示，雾化气流量在0.2～0.4 L／min时，雾化效率过低，所测17 种元素几乎没有响应，检测器无法检测；雾化气流量在0.6～1.6 L／min范围时，元素响应信号良好。
K，Li 等元素的响应强度随着雾化气流量的增加而增加，Co，Cu，Fe，Mg 等较难激发的元素，当雾化气流量不断增加时，气溶胶停留时间变短，导致雾化效率降低，因此响应强度在不断增强后，又出现下降趋势。
2.2 酸度
试样消解完全之后，采用HNO3 浸取，在体积分数0～10% 的HNO3 介质中测量17 种元素的发射强度。结果表明，在0～10% 酸度范围，响应信号几乎没有变化，在酸度加大至30% 时，响应信号明显降低。考虑到酸度过小不利于试样的浸取，会导致某些两性元素的水解沉淀［16］；而酸度过大时，溶液粘度加大，导致雾化不完全，还会对仪器有腐蚀作用，因此实验选择酸度为10%。
2.3 方法精密度和准确度
用该方法对国家一级标准物质GBW 07106，GBW 07107，GBW 07108 进行6 次分析，计算检测结果的相对误差和相对标准偏差。所测3 种标样中17 种元素相对标准偏差均小于5%，测定值与标准值之间的相对误差在±16% 之内。
3 结语
采用王水– 氢氟酸– 高氯酸消解体系溶解样品，用电感耦合等离子体原子发射光谱法同时测定岩石矿物样品中17 种元素，该法用酸量少，快速，测定结果的精密度和准确度满足分析检测要求。
参考文献
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论文作者:崔国红
论文发表刊物:《基层建设》2019年第1期
论文发表时间:2019/4/2
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