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摘 要:当前地质样品中微量金的检测技术一般采用活性炭吸附—火焰原子吸收法(FAAS),由于此方法分离富集过程流程长,我们尝试使用不经分离富集,直接稀释原溶液,ICP-MS测定方法来检测地质样品中微量金含量,并对两种方法的检测结果进行了对比,结果显示,样品溶解后定容澄清,稀释一定比例,可以满足ICP-MS测定微量金的要求,一种更简单快速的分析方法。
关键词:活性炭吸附;电感耦合等离子质谱;基体效应
目前,实验室检测地质样品中金的方法主要有活性炭吸附萃取原子吸收法[1]、泡沫塑料分离富集石墨炉原子吸收法[2]以及火试金法。金在样品中含量都很低,通常需要富集才能满足仪器的测定要求。邹爱兰等[3]采用三正辛胺棉富集金,原子吸收测定,也能获得和泡沫塑料吸附相同的效果。活性炭吸附-FAAS法,是一种比较成熟可靠的测定微量金的方法,检出限可达到0.05ppm。不足的是该方法的前处理过程相对烦琐,耗费时间较长,分析者的劳动强度较大。电感耦合等离子质谱(ICP-MS)仪在分析痕量元素上具有天然的优势,徐红梅,童绍先等[4]人利用该仪器测定过地球化学样品中痕量金,检出限可达0.04×10-9,且重现性好,准确度高。电感耦合等离子体质谱仪本身具有分析低含量元素能力,因此,如果能够消除干扰,就可以直接用来测定低含量元素。基于此,我们利用ICP-MS在测定地质样品中微量金做了一些试验。
1 试验方法
1.1 活性炭吸附-FAAS法测定金
1.1.1 方法步骤
称取10克矿样置于瓷皿中,在高温炉内低温升至700℃灼烧1小时,除去样品中硫、碳并使硫化物充分氧化,冷却后,移入250毫升烧杯中,用水润湿,加入25-50毫升盐酸,盖上表面皿,在电热板上加热15分钟,取下稍冷却,加入10-20毫升硝酸,继续加热微沸1小时,使体积约30毫升时取下,用水吹洗表面皿及杯壁,加水至200毫升左右,安装好活性炭吸附过滤装置,将烧杯内滤液倒入装置中进行过滤,用5%的盐酸洗涤7-8次,然后用水再洗涤2-3次,最后等滤液彻底抽干后,将活性炭同滤纸转移到瓷坩埚中,置于高温炉内,开炉门,升温待烟冒完后,再升温至700℃灰化完全,取出冷却,残渣加入2.5毫升王水,在水浴上加热至金溶解,移入10毫升带塞比色管中,用水稀释至刻度,摇匀,放置澄清,上机测定。
1.1.2 仪器和试剂
王水:3份盐酸和1份硝酸混匀(现用现配);活性炭:粒度200目;金标准溶液: ρ(Au)=100μg/mL;Thermo SLAAR M6原子吸收仪。
1.2 直接定容稀释-ICP-MS测定金
1.2.1 方法步骤
称取10克矿样置于瓷皿中,在高温炉内低温升至700℃灼烧1小时,除去样品中硫、碳,并使硫化物充分氧化,冷却后,移入250毫升烧杯中,用水润湿,加入25-50毫升盐酸,盖上表面皿,在电热板上加热15分钟,取下稍冷却,加入10-20毫升硝酸,继续加热微沸1小时,使体积约30毫升时取下,用水吹洗表面皿及杯壁,冷却后将溶液转移至250毫升容量瓶中,用去离子水稀释至刻度,摇匀,静置澄清,吸取上层清液稀释一定比例后ICP-MS仪测定。
1.2.2 仪器和试剂
王水:3份盐酸和1份硝酸混匀(现用现配);金标准溶液:ρ(Au)=100μg/mL;Thermo XSeries 2 ICP-MS仪。
1.3 上述两种方法检测能力对比(见表1)
1.4 ICP-MS仪器参数
X Series 2电感耦合等离子质谱仪,仪器参数:功率为1200W,雾化气流量为0.92L/min,辅助气流量为0.70L/min,冷却气流量为13.0L/min,采样锥孔径为1.0mm,截取锥孔径为0.7mm,扫描次数为45次,样品间隔冲洗时间为29秒,测量方式为跳峰。
2 试验结果讨论
2.1 活性炭吸附-FAAS测定结果
选取三个金标准样品,含量分别为0.1μg/g、2.5μg/g、3.14μg/g,按1.1.1方法处理后,火焰原子吸收测定结果见表2:
表2 活性炭吸附-FAAS法测定金标样结果 单位:μg/g
[标准样品 \& 平行样 \&测定值\&标准参考值\&GAu-14
GAu-17
GBW07804\&1
2
3
1
2
3
1
2
3\&0.10
0.11
0.10
3.03
2.97
3.12
2.44
2.23
2.39\&0.10
3.14
2.50\&]
从表2中测定数据来看,该方法金结果准确度和平行性都比较好,特别是0.1μg/g低含量金的分析结果也很理想。
2.2 ICP-MS测定结果分析
选择和活性炭吸附-FAAS同样的标准样品进行试验,按1.2.1方法进行处理,ICP-MS测定结果如下。
2.2.1 原溶液直接测定
分取澄清的溶液或者干过滤的滤液5-10毫升,用ICP-MS进行测定金,结果见表3:
表3中测定结果显示:在这种状态下直接测定金,结果非常不理想,其原因主要是基体盐度太大,严重干扰金的测定。ICP-MS测定金时一般选用铼(Re)作为内标元素进行仪器校正,测定过程中,内标元素计数率大约为50%,正常值为100%。
2.2.2 原溶液稀释一定比例测定结果
考虑到原溶液盐分太大,造成了测定偏差,因此,下面试验将原溶液稀释一定比例再进行测定,稀释倍数分别为5,10,15,分析结果见表4:
表4中数据分析:随着稀释倍数增加,金的测定结果越准确,因此,如果将溶液盐度降低到一定范围内,就可以满足ICP-MS的测定要求,同时也要考虑稀释后,金的检出限问题,一般盐度在1%左右就可以满足仪器测定要求。考虑到金的检出限问题,10-15倍的稀释比例比较合适,铼内标计数率可以达到90%以上,准确度和稳定性有了很大的改善。
2.3 ICP-MS测定金的检出限
平行测定王水浓度为5%的空白溶液11次,其测定值分别为:0.0056、0.0038、0.0035、0.0027、0.0026、0.0027、0.0029、0.0031、0.0041、0.0052、0.0064(单位:μg/g)。
根据测定结果及标准偏差计算公式得到标准偏差结果为0.0013,若按三倍标准偏差计算检出限,则检出限约为0.004μg/g。因此,即使在样品稀释若干倍的基础上,该方法也完全能满足地质样品中金的测定。
3 结论
通过试验过程、试验结果等方面对比活性炭吸附-FAAS与ICP-MS分析地质样品中高含量金的方法,两者各有优势,也分别存在不足。实际工作中,选用检测方法首先是看该方法的准确度和精密度,其次要考虑可操作性以及分析成本,ICP-MS法测定高品位金,可以减少分析流程,缩短分析时间,且准确度有保证。
参考文献:
[1]活性炭吸附-萃取原子吸收法测定金含量.岩石和矿石分析规程(DZG93-09).1994.
[2]泡塑富集-石墨炉原子吸收法测定金量.岩石和矿石分析规程(DZG93-09).1994.
[3]邹爱兰,邓世林.三正辛胺棉富集分离原子吸收光谱法测定金[J].光谱实验室,2002,19(4):451-454.
[4]徐红梅,童绍先,杜白.ICP-MS法测定地球化学样品中痕量金[J].云南地质,2012,31(1):131-133.
作者简介:
彭磊(1981-),男,实验测试工程师,主要从事岩石矿物,土壤检测工作。
关键词:活性炭吸附;电感耦合等离子质谱;基体效应
目前,实验室检测地质样品中金的方法主要有活性炭吸附萃取原子吸收法[1]、泡沫塑料分离富集石墨炉原子吸收法[2]以及火试金法。金在样品中含量都很低,通常需要富集才能满足仪器的测定要求。邹爱兰等[3]采用三正辛胺棉富集金,原子吸收测定,也能获得和泡沫塑料吸附相同的效果。活性炭吸附-FAAS法,是一种比较成熟可靠的测定微量金的方法,检出限可达到0.05ppm。不足的是该方法的前处理过程相对烦琐,耗费时间较长,分析者的劳动强度较大。电感耦合等离子质谱(ICP-MS)仪在分析痕量元素上具有天然的优势,徐红梅,童绍先等[4]人利用该仪器测定过地球化学样品中痕量金,检出限可达0.04×10-9,且重现性好,准确度高。电感耦合等离子体质谱仪本身具有分析低含量元素能力,因此,如果能够消除干扰,就可以直接用来测定低含量元素。基于此,我们利用ICP-MS在测定地质样品中微量金做了一些试验。
1 试验方法
1.1 活性炭吸附-FAAS法测定金
1.1.1 方法步骤
称取10克矿样置于瓷皿中,在高温炉内低温升至700℃灼烧1小时,除去样品中硫、碳并使硫化物充分氧化,冷却后,移入250毫升烧杯中,用水润湿,加入25-50毫升盐酸,盖上表面皿,在电热板上加热15分钟,取下稍冷却,加入10-20毫升硝酸,继续加热微沸1小时,使体积约30毫升时取下,用水吹洗表面皿及杯壁,加水至200毫升左右,安装好活性炭吸附过滤装置,将烧杯内滤液倒入装置中进行过滤,用5%的盐酸洗涤7-8次,然后用水再洗涤2-3次,最后等滤液彻底抽干后,将活性炭同滤纸转移到瓷坩埚中,置于高温炉内,开炉门,升温待烟冒完后,再升温至700℃灰化完全,取出冷却,残渣加入2.5毫升王水,在水浴上加热至金溶解,移入10毫升带塞比色管中,用水稀释至刻度,摇匀,放置澄清,上机测定。
1.1.2 仪器和试剂
王水:3份盐酸和1份硝酸混匀(现用现配);活性炭:粒度200目;金标准溶液: ρ(Au)=100μg/mL;Thermo SLAAR M6原子吸收仪。
1.2 直接定容稀释-ICP-MS测定金
1.2.1 方法步骤
称取10克矿样置于瓷皿中,在高温炉内低温升至700℃灼烧1小时,除去样品中硫、碳,并使硫化物充分氧化,冷却后,移入250毫升烧杯中,用水润湿,加入25-50毫升盐酸,盖上表面皿,在电热板上加热15分钟,取下稍冷却,加入10-20毫升硝酸,继续加热微沸1小时,使体积约30毫升时取下,用水吹洗表面皿及杯壁,冷却后将溶液转移至250毫升容量瓶中,用去离子水稀释至刻度,摇匀,静置澄清,吸取上层清液稀释一定比例后ICP-MS仪测定。
1.2.2 仪器和试剂
王水:3份盐酸和1份硝酸混匀(现用现配);金标准溶液:ρ(Au)=100μg/mL;Thermo XSeries 2 ICP-MS仪。
1.3 上述两种方法检测能力对比(见表1)
1.4 ICP-MS仪器参数
X Series 2电感耦合等离子质谱仪,仪器参数:功率为1200W,雾化气流量为0.92L/min,辅助气流量为0.70L/min,冷却气流量为13.0L/min,采样锥孔径为1.0mm,截取锥孔径为0.7mm,扫描次数为45次,样品间隔冲洗时间为29秒,测量方式为跳峰。
2 试验结果讨论
2.1 活性炭吸附-FAAS测定结果
选取三个金标准样品,含量分别为0.1μg/g、2.5μg/g、3.14μg/g,按1.1.1方法处理后,火焰原子吸收测定结果见表2:
表2 活性炭吸附-FAAS法测定金标样结果 单位:μg/g
[标准样品 \& 平行样 \&测定值\&标准参考值\&GAu-14
GAu-17
GBW07804\&1
2
3
1
2
3
1
2
3\&0.10
0.11
0.10
3.03
2.97
3.12
2.44
2.23
2.39\&0.10
3.14
2.50\&]
从表2中测定数据来看,该方法金结果准确度和平行性都比较好,特别是0.1μg/g低含量金的分析结果也很理想。
2.2 ICP-MS测定结果分析
选择和活性炭吸附-FAAS同样的标准样品进行试验,按1.2.1方法进行处理,ICP-MS测定结果如下。
2.2.1 原溶液直接测定
分取澄清的溶液或者干过滤的滤液5-10毫升,用ICP-MS进行测定金,结果见表3:
表3中测定结果显示:在这种状态下直接测定金,结果非常不理想,其原因主要是基体盐度太大,严重干扰金的测定。ICP-MS测定金时一般选用铼(Re)作为内标元素进行仪器校正,测定过程中,内标元素计数率大约为50%,正常值为100%。
2.2.2 原溶液稀释一定比例测定结果
考虑到原溶液盐分太大,造成了测定偏差,因此,下面试验将原溶液稀释一定比例再进行测定,稀释倍数分别为5,10,15,分析结果见表4:
表4中数据分析:随着稀释倍数增加,金的测定结果越准确,因此,如果将溶液盐度降低到一定范围内,就可以满足ICP-MS的测定要求,同时也要考虑稀释后,金的检出限问题,一般盐度在1%左右就可以满足仪器测定要求。考虑到金的检出限问题,10-15倍的稀释比例比较合适,铼内标计数率可以达到90%以上,准确度和稳定性有了很大的改善。
2.3 ICP-MS测定金的检出限
平行测定王水浓度为5%的空白溶液11次,其测定值分别为:0.0056、0.0038、0.0035、0.0027、0.0026、0.0027、0.0029、0.0031、0.0041、0.0052、0.0064(单位:μg/g)。
根据测定结果及标准偏差计算公式得到标准偏差结果为0.0013,若按三倍标准偏差计算检出限,则检出限约为0.004μg/g。因此,即使在样品稀释若干倍的基础上,该方法也完全能满足地质样品中金的测定。
3 结论
通过试验过程、试验结果等方面对比活性炭吸附-FAAS与ICP-MS分析地质样品中高含量金的方法,两者各有优势,也分别存在不足。实际工作中,选用检测方法首先是看该方法的准确度和精密度,其次要考虑可操作性以及分析成本,ICP-MS法测定高品位金,可以减少分析流程,缩短分析时间,且准确度有保证。
参考文献:
[1]活性炭吸附-萃取原子吸收法测定金含量.岩石和矿石分析规程(DZG93-09).1994.
[2]泡塑富集-石墨炉原子吸收法测定金量.岩石和矿石分析规程(DZG93-09).1994.
[3]邹爱兰,邓世林.三正辛胺棉富集分离原子吸收光谱法测定金[J].光谱实验室,2002,19(4):451-454.
[4]徐红梅,童绍先,杜白.ICP-MS法测定地球化学样品中痕量金[J].云南地质,2012,31(1):131-133.
作者简介:
彭磊(1981-),男,实验测试工程师,主要从事岩石矿物,土壤检测工作。