任夢陽

(長春科技學(xué)院，長春130400)

前言

鋰、銣、銫同屬于堿土金屬，具有相似的物理和化學(xué)性質(zhì)，在自然界中相互伴生存在，分離富集較為困難，也給分析測試帶來了不便。作為稀有金屬，它們目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于原子能、航空航天、空間技術(shù)、電子制造和光電子等行業(yè)。隨著科技的不斷進步，鋰、銣、銫需求量越來越大，因此也成了近年來找礦的熱點。準確測定地球化學(xué)樣品中的鋰、銣、銫對礦產(chǎn)的發(fā)現(xiàn)是非常重要的。目前多以原子吸收光譜法[1-4]、電感耦合等離子體光譜法[5-6]、X射線熒光光譜法[7-8]、電感耦合等離子體質(zhì)譜法[9-10]來測定。上述方法采用酸溶或者堿熔，會造成銣和銫的揮發(fā)損失，影響測定結(jié)果的準確度；對于難溶礦物不能完全分解，也會影響測定結(jié)果的準確度。本文利用氟化氫銨-電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)法測定地球化學(xué)樣品中的鋰、銣、銫能夠圓滿解決上述問題。

1 實驗部分

1.1 主要儀器及工作條件

電感耦合等離子體質(zhì)譜儀XⅡ(美國賽默飛世爾科技公司)，主要參數(shù)列于表1。

表1 ICP-MS測定鋰銣銫的工作參數(shù)

控溫石墨電熱板和15 mL PFA坩堝，江蘇正紅塑料廠生產(chǎn)。

1.2 主要試劑

氟化氫銨、硝酸均為西隴化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn)，優(yōu)級純；水為去離子水。

鋰、銣、銫、銦、銠、錸標準儲備溶液(1 000 μg/mL)，國家有色金屬及電子材料分析測試中心生產(chǎn)。

GBW07402、GBW07404、GBW07301、GBW07305土壤和水系沉積物標準參考物質(zhì)，廊坊地球物理地球化學(xué)勘查研究所生產(chǎn)。

1.3 實驗方法

稱取0.10 g(精確至0.000 1 g)樣品于干燥的15 mL PFA坩堝內(nèi)，加入氟化氫銨0.60 g，蓋上坩堝蓋后，搖晃使試劑與樣品充分混合。然后壓緊蓋子后置于控溫石墨電熱板上。在石墨電熱板上240 ℃溫度下消解2 h。打開蓋子，加入2 mL硝酸，160 ℃溫度下蒸至近干狀態(tài)。加入1 mL硝酸(1+1)，蓋上蓋子，160 ℃溫度下加熱1 h。取下，冷卻至室溫，將溶液移入25 mL容量瓶中，稀釋至刻度，搖勻，備測?？瞻兹芤菏褂孟嗤姆椒ㄍ瑫r消解。

2 結(jié)果與討論

2.1 氟化氫銨用量的選擇

分別稱取GBW07402標準參考物質(zhì)7份，每份0.1 g(精確至0.000 1 g)于干燥的15 mL PFA坩堝內(nèi)，分別加入0.10、0.20、0.30、0.40、0.50、0.60、0.70 g氟化氫銨，以下步驟同實驗方法。通過實驗考察氟化氫銨的用量，結(jié)果見表2。結(jié)果表明，在氟化氫銨用量不小于0.50 g時，樣品分解完全，為了使用量具有更大適宜性，氟化氫銨用量選為0.60 g。

表2 氟化氫銨按用量的選擇

2.2 消解溫度的選擇

分別稱取GBW07402標準參考物質(zhì)5份，每份0.1 g(精確至0.000 1 g)于干燥的15 mL PFA坩堝內(nèi)，各加入氟化氫銨0.60 g，分別于180、200、220、240、260 ℃下進行消解，其余同實驗方法?？疾煜鉁囟葘y定的影響，結(jié)果見表3。結(jié)果表明，當溫度大于等于240 ℃時，樣品分解完全，考慮坩堝熔點和測試成本選擇實驗溫度為240 ℃。

2.3 消解時間的選擇

分別稱取GBW07402標準參考物質(zhì)5份，每份0.1 g(精確至0.000 1 g)消解時間分別為1.0、1.5、2.0、2.5、3.0 h，其余同實驗方法?？疾煜鈺r間對測定的影響，結(jié)果見表4。結(jié)果表明，當時間不小于2 h時，樣品分解完全，考慮測試成本選擇消解時間為2 h。

表3 消解溫度的選擇

表4 消解時間的選擇

2.4 內(nèi)標元素的選擇

電感耦合等離子體質(zhì)譜法在分析測定過程中經(jīng)常采用內(nèi)標法來校正儀器的漂移，消除溶液中的基體元素對待測元素的影響。內(nèi)標元素選取原則為：一是樣品中所含有的內(nèi)標元素可以忽略不計；二是內(nèi)標元素本身不受樣品基體或待測元素的干擾；三是內(nèi)標元素與待測元素有相近的電離能；四是內(nèi)標元素要與待測元素質(zhì)量數(shù)相近。表5給出了待測元素和內(nèi)標元素的質(zhì)量數(shù)和電離能。

表5 內(nèi)標元素和待測元素的質(zhì)量數(shù)和電離能

根據(jù)表5和內(nèi)標的選取原則，再結(jié)合樣品的實際情況，采用內(nèi)標元素In來校正基體效應(yīng)和儀器的漂移。

2.5 方法檢出限

按照樣品分解方法，消解樣品的同時制備11個空白溶液。按照相應(yīng)儀器條件進行測定，計算各元素的標準偏差，然后按各元素的標準偏差3倍得出檢出限，鋰為0.012 μg/g、銣0.038 μg/g、銫0.045 μg/g。

2.6 方法準確度實驗

對4個標準參考物質(zhì)進行消解，在選定的實驗條件下進行測定，結(jié)果見表6。所測結(jié)果與標準參考物質(zhì)的參考值之間的相對誤差滿足地質(zhì)實驗室測試質(zhì)量要求。

表6 方法準確度

2.7 方法精密度實驗

對4個標準參考物質(zhì)進行消解，在選定的實驗條件下進行11次測定，結(jié)果見表7。所測精密度滿足地質(zhì)實驗室測試質(zhì)量要求。

表7 方法精密度

3 結(jié)論

方法經(jīng)國家土壤和水系沉積物標準參考物質(zhì)驗證，方法的檢出限、準確度和精密度能夠滿足地球化學(xué)樣品分析測試的質(zhì)量要求。并且有效地避免了銣和銫在樣品消解過程中的揮發(fā)損失。方法具有操作簡便、測試成本低、分析效率高等特點，適合于批量樣品的分析測試。