本文作者:徐进力 邢 夏 郝志红 刘 彬 白金峰 单位:中国地质科学院地球物理地球化学勘查研究所
铊是一种高度分散的稀有贵金属元素,在自然界中的丰度较低,但差异较大。例如,淡水中铊的丰度为0.01 ~ 0.05μ;G/L,海水中铊的丰度低至0.019μ;G/L,饮用水中铊的丰度通常低于0.3μ的可检测水平G/L,很少高于1μ;总帐.同样,不同地区、不同性质的岩石、矿物、化探、环境等地球化学样品中铊的背景值较低,含量差异较大。为了准确测定大量勘查地球化学样品中的铊含量,新一轮国土资源大调查对分析方法的检出限和检测速度提出了更高的要求,因此需要建立高效、准确、可靠的痕量铊富集分离分析技术。吸附法[1-2]是分离富集痕量铊的重要手段之一。常用的吸附剂有泡沫塑料(简称泡沫塑料)和活性炭。近年来,用于铊吸附分离的主要泡沫是聚氨酯泡沫和聚酰胺泡沫,它们在稳定性、耐氧性、耐渗透压性、耐摩擦性和使用寿命等方面都优于离子交换树脂。目前,王水体系中聚氨酯泡沫吸附是分离富集的主要手段,具有一定的分离选择性和较高的富集倍数,为地球化学样品中痕量铊的测定奠定了基础。微量铊的定量分析包括化学光谱法1实验部分、分光光度法1.1仪器及工作参数X-Seriesⅱ等离子体质谱仪(美国Thermo公司)。仪器的工作参数见表1。元素测定选用同位素205Tl和187Re。、原子吸收光谱法[5-9]、电感耦合等离子体光谱法2.3内标ICP-ms的选择用于测定地球化学样品中的205Tl。聚氨酯泡沫吸附技术虽然可以去除大量基体元素的干扰,但不能完全消除溶液中的基体元素。同时,在测定过程中,由于等离子火焰、电压等环境因素的变化,仪器会产生漂移。为了有效减少仪器漂移带来的误差,可以在测定过程中加入内标元素来修正仪器漂移带来的误差。根据实验方法,选用地球化学标准物质GBW07309配制成溶液,在1小时内测定100次。比较了187Re和103Rh在测定过程中对仪器的补偿效果以及不使用内标元素时仪器的长期稳定性。图1结果表明,187Re具有良好的补偿效果,1h内100次测定的精度为1.24%;而103Rh的补偿效果相对较差,1h内100次测定的精度为4.15%。不使用内标元素时,1h内100次的精密度为7.97%。因此,本方法选用的内标元素为187Re。和电感耦合等离子体质谱法[11-13]等。AAS是一种主要的测试方法,但其检出限、准确度和精密度不能满足大量样品分析测试的需要,ICP-MS 2.7方法的准确性为了验证方法的准确性,按照本文制定的分析方法步骤,测定了国家一级标准物质中铊的含量。每个样品与3个样品平行,取平均值。表4和表5的分析结果表明,测量值与标准值一致,证明该方法是可靠的。成为地球化学样品分析技术的首选。本文将聚氨酯泡沫的吸收、分离和富集与ICP-MS技术相结合,使地球化学样品中较低含量铊的测定成为可能。
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1.2主要试剂和材料的标准储备液:1mg/mL(国家有色金属及电子材料分析测试中心)。HCl、HNO3、HClO4、HF、H2O2都是极好的纯度。Fe2O3(纯光谱,配制成FeCl3溶液)。水是去离子水(电阻率18Mω;&公牛;厘米).GBW07309(水沉积物)、GBW07401(土壤)和GBW07101(超基性岩,中国地质科学院物化探研究所研制)。聚氨酯泡沫(每片约0.2g,5% HCl浸泡30min,洗净)。
1.3样品分解步骤准确称取0.2500 g样品于50mL聚四氟乙烯烧杯中,加入少量水使其湿润。依次加入5.0mLHNO3 HNO3、10mL of和2ml hclo 4,将聚四氟乙烯烧杯在电热板上以200℃加热至冒出白烟,然后低温蒸干。静置冷却一段时间后,加入10mL新配制的王水,在电热板上加热至溶液体积约为5mL,用10ml去离子水冲洗杯壁,低温加热几分钟。取下烧杯,冷却,转移至100mL三角瓶中,加入去离子水至溶液体积约为50mL,再加入2mLH2O2和1mLFeCl3溶液,放入一块处理好的泡沫塑料,放在往复振荡器上振荡,取出泡沫塑料,用去离子水反复挤压,挤出泡沫塑料,准确放入装有5.0ml溶液的25mL比色管中,用玻璃棒挤压泡沫塑料至无气泡,放入往复振荡器中。
2结果和讨论
2.1仪器工作条件的优化:选择GBW07309(水沉积物)、GBW07401(土壤)、GBW07101(超基性岩)作为国家一级标准物质,按照样品分解步骤将标准物质配制成溶液,Rh(10ng/mL)、Re(10ng/mL)、Ba(10ng/mL)。用于优化雾化气体流量、射频功率、辅助气体流量、采样深度等工作条件。以获得最大计数率、最小氧化物干扰和双电荷干扰等最佳条件。仪器确定的工作条件见表1。
2.2干扰元素及消除在ICP-MS分析中,由于样品的常规酸分解,引入大量的氯和氮,与等离子体中大量的氩、氧、氢结合形成多原子离子,产生同位素干扰。应尽可能消除或避免这些多原子离子的干扰[15-17]。如果分析205Tl,理论上会受到多原子离子40Ar165Ho,12C193Ir,14N191Ir,16O189Os,160188OS,1H204Hg,12C192Os,36Ar189Tm,18O187Re的干扰。实验结果表明,这些多原子离子对205Tl的干扰很小,可以忽略不计。同时,由于聚氨酯泡沫的吸收、分离和富集作用,可以分离出大量的基体元素和干扰元素。
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2.4方法按照样品分解步骤制备12份样品空白色溶液,测定检出限,并计算相应的标准偏差&σ;。使用3 & sigma计算,并考虑稀释因子,该方法的检出限为0.003μ;克/克(见表2)。
2.5方法制备标准系列的线性范围:0.00、0.05、0.10、0.20、0.50、1.00、2.00μ;G/mL,在计算机上测定,并绘制标准曲线。标准曲线的线性范围为0~2μ。G/mL,拟合方程为y = 6×g/mL;0-8x+0.0072,相关系数为0.9999。与前面的方法[9]相比,线性范围更宽。
2.6方法精密度选择11种国家一级标准物质,按照本文提出的分析方法分解样品,测定铊含量,计算相对标准偏差(RSD)。从表3的测定结果可以看出,各元素的精密度(RSD)为2.50% ~ 4.98%。
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3结论
为了满足地球化学勘查的需要,建立了聚氨酯泡沫吸附-电感耦合等离子体质谱法测定地球化学样品中铊的方法,降低了方法的检出限,提高了测定的灵敏度。该方法在总结前人工作的基础上,结合了聚氨酯泡沫吸附和电感耦合等离子体质谱的优点,使得分析检测过程更加简单快捷,能够为分析检测工作提供更加有效的服务。这种方法已被应用于科学研究。