ICP—AES同时测定地质样品中的铜铅锌钴镍

摘 要：本文为避免碱熔地质试样溶液盐分过大堵塞雾化器等问题，介绍和探讨通过利用HCl、HNO3、HF、HClO4四酸溶样后，通过电感耦合等离子体发射光谱法（ICP-AES）在同一份溶液中同时定量测定地质样品中的铜、铅、锌、钴、镍这5种元素。并利用该方法对多金属矿石成分分析标准物质GWB07163等5个国家标准样品进行准确度及精密度的验证。并研究了基体元素Fe、Al、Ca、Mg、Ti、K、Na对铜铅锌钴镍等元素的干扰，通过基体匹配和分析线的选择，优化了ICP工作参数。最终得出了令人满意的数据结果。

关键词：ICP-AES（电感耦合等离子体原子发射光谱仪）；地质样品；铜；铅；锌；钴；镍；干扰

在地质样品元素测量分析中，以往主要以原子吸收光谱法、极谱法、分光光度法为主[1]，这些方法仅能够单元素测定，且分析流程长。然而，随着科学技术和分析手段的发展，大型仪器多元素分析已逐步运用到地质行业的样品分析中，大大提高了分析效率，增加了可测定元素种类，降低了测定下限，ICP-AES法具有灵敏度高，精密度好，方法简便快速、线性范围宽，可选择谱线多，适应不同的基体，多元素同时测定等特点，适合于岩（矿）石、化探等地质试样中主次元素的测定[2]。

1 实验部分

1.1 主要试剂

盐酸（AR）；硝酸（AR）；氢氟酸（AR）；高氯酸（AR）四种酸；实验用水均为蒸馏水。

各元素标准储备液：均为1000μg/mL的部级标准溶液，外购于国家有色金属及电子材料分析测试中心

标准空白：10%盐酸介质

1.2 仪器装置及工作条件

中国江苏天瑞仪器 ICP2000型电感耦合等离子体发射光谱仪

联想品牌电脑 显示器：17英寸液晶显示器 打印机：佳能喷墨打印机

石英矩管：外径20mm三同心矩管 输出工作线圈：内径25mm 3匝 焦距：1000mm

同轴型喷雾器：外径6mm 双筒型雾室：外径35mm 光路：Czerny turner型

工作条件见表1。

由于篇幅限制 ，仅以Zn和Cu为例，测定参数见图1、图2。

图1 Zn的测定参数

图2 Cu的测定参数

1.3 样品处理

准确称取0.1000g试样置于聚四氟乙烯坩埚中，滴入2-3滴蒸馏水润湿，加入5ml HCl、5ml HNO3，置于250°（因聚四氟乙烯在300℃以上开始软化，使以后除氟困难，故溶解温度在250℃-300℃。）电热板上分解约30分钟。再加入5ml HF和5ml HClO，继续加热分解至白烟冒尽。取下冷却，用蒸馏水冲洗杯壁，加入HCl 10ml，微热溶解，再次冷却后移入100ml 容量瓶，用蒸馏水稀释至100ml刻度线位置，摇匀、静置、待测。（在溶样过程中，样品中含有的杂质硫离子被氧化为硫酸根，ICP-AES测定时锌的结果偏高，标准溶液中加入与试样相当含量的硫酸可补偿这种干扰。对于未知试样，难以准确匹配硫酸的加入量，从而影响测定的准确度，先加入HCl和H2O2，将SO2赶出，然后分解可保证锌的准确测定。[3]）

1.4 样品测试

将ICP-AES仪器点火稳定1h后，将待测溶液引入高温等离子矩管中，待测元素被激发成离子及原子，在适合的波长处测量各元素离子及原子的发射光谱强度，由仪器根据标准溶液自动求出各元素的含量。在测量过程中，每隔10个样品测量一次监控样，以检查仪器的稳定性。同时进行空白试验。由计算机打印出各分析元素结果。

2 条件讨论部分

2.1 最佳检测谱线的选择

由于发射光谱中待测物质的各条谱线的灵敏度和干扰元素造成的影响不同，所以选择合适的谱线对测试结果的准确性是非常重要的。因为所分析地质样品的主体元素为铁和钾、钠、钙、镁等，因此配置含铁500μg/mL、钾、钠、钙、镁各200μg/mL的1μg/mL铜铅锌钴镍标准溶液，在Cu的分析谱线324.754nm、224.700nm、219.958nm，Pb的分析谱线220.353nm、216.999nm、261.418nm，Zn的分析谱线213.856nm、202.548nm、206.200nm，Co的分析谱线238.892nm、228.616nm、237.862nm，Ni的分析谱线221.647nm、232.003nm、231.604nm处，测量发射强度，从众多谱线中选择对干扰最小，发射强度与没加基体的标准溶液测量强度最为接近的谱线作为最佳检测谱线，故选表二所列谱线为最佳测试谱线[4]。

由于篇幅限制，仅以Zn和Cu为例，这两种元素在ICP-AES上最佳谱线寻峰图如图3、图4。

图3 Zn的寻峰谱线

图4 Cu的寻峰谱线

2.2 标准曲线的绘制

取标准贮备液1000μg/mL 逐级稀释至相应浓度系列见表3。

由于篇幅限制，仅以Zn和Cu为例，标准曲线见图5、图6。

图5 Zn的标准曲线

2.3方法检出限

对空白溶液进行11次测定，计算出标准差σ，以3σ为理论检出限[5]，结果见表4。与原子吸收、极谱法、分光光度法相比，本方法的检出限更低。

表4 元素检出限

2.4 加标回收试验

按照测定方法，同时对国家标准物质锑矿石GBW07279样品做了加标回收实验，回收率结果见表5。回收率在90.7%-105.0%，方法回收率好[6]。

2.5 本方法的精密度

按测定方法对GBW07163（GSO-2）多金属矿石的铜铅锌、GBW07283（GSO-Ni Co-1）的钴镍元素进行11次单独测定，测定结果及相对标准偏差（RSD）见表6 。样品相对标准偏差

2.6 本方法的准确度

按照本方法同时对5个国家一级标样进行测试，结果见表7。本方法的测定结果与标准样品的标值测定结果相一致，说明本方法具有很高的准确度。

从表中可看出，本方法对5个国家标样测试结果与标准值比值对数值的绝对值都小于0.10.

3 结论

实验结果表明，对地质样品基体组成复杂的情况下，采用四酸溶样，电感耦合等离子体原子发射光谱法同时测定地质样品中Pb、Zn、Cu、Co、Ni等元素，方法简便、快捷、准确，相对标准偏差

参考文献

1.多金属矿石化学分析规程 [S]（DZG93-01）.1993.西安：山西科学技术出版社。

2.北京矿冶研究总院测试研究所。有色冶金分析手册[M] 。北京：冶金工业出版社。2004

3.铜矿石、铅矿石和锌矿石化学分析方法 [S] （GB/T 14353.1-16-93）.1993.北京：中国标准出版社

4.铜、铅、锌、钼矿地质勘查规范 [S] （DZ/T 0214-2--2）. 2002.北京：地质出版社

5.王晓凤，王树松，等。光谱分析中空白与检出限的讨论[J]。光谱实验室，1998，15（2）：76-78

6.金泽祥，郑毅。ICP发射光谱的干扰效应[J]。分析实验室。1998.7.