ＩＣＰＭＳ測(cè)定土壤樣品中鍺碘的研究

姚　琛

摘要：樣品用NaOH全熔，熱水提取，分取部分溶液通過(guò)強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹脂，分離溶液中大量的鈉離子后，采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法同時(shí)測(cè)定鍺和碘。方法的檢出限Ge、1分別為0.043g/g和0.22g/g，經(jīng)土壤國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)分析驗(yàn)證，結(jié)果與標(biāo)堆值相符。

關(guān)鍵詞：電感耦合等離子體質(zhì)譜法；地質(zhì)樣品；鍺；碘

中圖分類號(hào)：X13

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1672-3198(2009)13-0272-02

1引言

1.1選題意義

鍺是一種稀散金屬，在地殼中的富礦極少，分布又很分散，但鍺的應(yīng)用領(lǐng)域極其廣泛。目前，紅外技術(shù)、半導(dǎo)體、光導(dǎo)纖維、催化劑和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域已成為世界上鍺的五大消費(fèi)市場(chǎng)。但是鍺的資源有限，而且分布不均。所以，對(duì)微量鍺的分析測(cè)定就變得尤為重要。

碘屬于熔點(diǎn)低、易揮發(fā)的非金屬元素。碘元素與人體健康密切相關(guān)，在地質(zhì)環(huán)境、生物食品、臨床和醫(yī)藥分析方面很受重視。對(duì)于地質(zhì)樣品中痕量碘，樣品預(yù)處理以及測(cè)定一直是個(gè)難題。

ICP-MS是目前公認(rèn)的多元素同時(shí)分析的最好技術(shù)，盡管鹵素的第一電離能比較高，如碘的第一電離能為10.45eV，在氬等離子體中只能達(dá)到大約25％的電離，但與其他分析方法相比，還是具有比較高的靈敏度。目前一些采用ICP-MS測(cè)定碘的報(bào)道大多是生物樣品如奶粉、血液以及尿液等樣品分析，也有人研究采用ICP-MS負(fù)離子檢測(cè)方式測(cè)定鹵素等負(fù)離子。鍺由于其氯化物的易揮發(fā)性，不能在有氯的溶礦系統(tǒng)中測(cè)定。碘是多價(jià)態(tài)元素(0、-1、+5、+7)，在不同介質(zhì)和條件下其形態(tài)復(fù)雜，I-在空氣中很容易被氧化為游離碘而損失。實(shí)驗(yàn)表明在中性介質(zhì)中用ICP-MS測(cè)定碘其記憶效應(yīng)十分嚴(yán)重，精密度差，因此必須選擇合適的測(cè)定介質(zhì)。NaOH熔融法通常可以作為測(cè)定鍺和碘的溶礦方法，但由于其高含鹽量而不能直接用ICP-MS測(cè)定。本文采用NaOH熔融，熱水提取，定容后分取少量溶液，通過(guò)強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹脂分離大量的Na，最后在0.7mol/L的NH3·H₂O介質(zhì)中以ICP-MS同時(shí)測(cè)定碘和鍺。

1.2存在和需要解決的問(wèn)題

目前微量鍺的分析測(cè)定方法多種多樣，但或多或少都有些不足。以苯芴酮及其衍生物顯色法為代表的分析測(cè)定方法，經(jīng)過(guò)前人的研究已經(jīng)很成熟，它的快速、簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn)，使該方法在今后相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間里會(huì)發(fā)揮很大的作用。但該法通常應(yīng)用于溶劑萃取后的測(cè)定，而在溶劑萃取中采用的溶劑多為有機(jī)溶劑。有機(jī)溶劑的毒性很強(qiáng)。而堿性三苯甲烷類試劑顯色法，由于其選擇范圍小，不能應(yīng)用在多種元素離子共存的條件下，這也是該方法的關(guān)鍵不足之一。

國(guó)內(nèi)各種測(cè)碘方法，滴定法作為經(jīng)典方法，準(zhǔn)確可靠、應(yīng)用甚廣，而經(jīng)典的催化分光度法，由于各種氧化劑的開發(fā)和應(yīng)用，打開了測(cè)碘的新局面。電化學(xué)法操作簡(jiǎn)便、靈敏度高，在測(cè)定領(lǐng)域中顯得十分活躍，而色譜法的發(fā)展將開拓，質(zhì)譜法、中子活性法測(cè)碘給我們提出了更新的研究課題。

1.3本課題研究預(yù)期成果

ICP—MS能同時(shí)測(cè)定土壤樣品中鍺碘，大量減少了人力，減少分析成本。

總分析方法：稱取0.5克樣加入4克NaOH，700度熔融半小時(shí)，取出后熱水煮沸提取，定容100毫升。分取10毫升通過(guò)已轉(zhuǎn)化為H+型的強(qiáng)酸性陽(yáng)離子交換樹脂，加入1滴10％抗壞血酸，于ICPMS上以10％氨水為介質(zhì)的Rh作內(nèi)標(biāo)，選74Ge、1271同時(shí)測(cè)定鍺碘。

2試劑、儀器與設(shè)備

2.1實(shí)驗(yàn)試劑

NaOH：細(xì)粒狀優(yōu)級(jí)純。抗壞血酸(10g/L)：稱取10g分析純抗壞血酸溶于1000 mL超純水中，現(xiàn)用現(xiàn)配。NH3·H₂O(-5):50mL優(yōu)級(jí)純NHa·H₂O溶于1000mL超純水中。實(shí)驗(yàn)所用水都是艾科普的純化去離子高純水(＞18 MQ·cm)。732型強(qiáng)酸型陽(yáng)離子交換樹脂；用0.6mol/LHCl處理成H型，再用超純水洗至中性備用。

2.2實(shí)驗(yàn)儀器

2.2.1實(shí)驗(yàn)器皿

坩堝、燒杯、試管、容量瓶等。

2.2.2實(shí)驗(yàn)設(shè)備

分析天平。

2.3分析測(cè)試設(shè)備

本工作采用Thermo-Elemental X7series ICP-MS儀器。

質(zhì)譜分析原理。

概述：

ICP-MS全稱是電感藕合等離子體質(zhì)譜，它是一種將ICP技術(shù)和質(zhì)譜結(jié)合在一起的分析儀器。ICP利用在電感線圈上施加的強(qiáng)大功率的高頻射頻信號(hào)在線圈內(nèi)部形成高溫等離子體，并通過(guò)氣體的推動(dòng)，保證了等離子體的平衡和持續(xù)電離，在ICP—MS中，ICP起到離子源的作用，高溫的等離子體使大多數(shù)樣品中的元素都電離出一個(gè)電子而形成了一價(jià)正離子。

質(zhì)譜是一個(gè)質(zhì)量篩選和分析器，通過(guò)選擇不同質(zhì)核比(m/z)的離子通過(guò)來(lái)檢測(cè)到某個(gè)離子的強(qiáng)度，進(jìn)而分析計(jì)算出某種元素的強(qiáng)度。

ICP—MS的發(fā)展已經(jīng)有20年的歷史了，在長(zhǎng)期的發(fā)展中。人們不斷的將新的技術(shù)應(yīng)用于ICP—MS的設(shè)計(jì)中，形成了各類ICP—MS。

原理：

被分析樣品通常以水溶液的氣溶膠形式引入氬氣流中。然后進(jìn)入由射頻能量激發(fā)的處于大氣壓下的氬等離子體中心區(qū)，等離子體的高溫使樣品去溶劑化、汽化解離和電離。部分等離子體經(jīng)過(guò)不同的壓力區(qū)進(jìn)入真空系統(tǒng)，在真空系統(tǒng)內(nèi)，正離子被拉出并按照其質(zhì)荷比分離。自然界出現(xiàn)的每種元素都有一個(gè)簡(jiǎn)單的、一個(gè)或幾個(gè)同位素，每個(gè)特定同位素離子給出的信號(hào)與該元素在樣品中的濃度成線性關(guān)系。

3方法研究試驗(yàn)

3.1分析介質(zhì)實(shí)驗(yàn)

(1)靈敏度。

由上所知，當(dāng)氨水濃度在5％以上時(shí)，鍺碘的信背比都達(dá)最大。

(2)記憶效應(yīng)。

測(cè)過(guò)100ng/mL的碘標(biāo)液后，在水與氨溶液介質(zhì)中測(cè)得的碘量。

3.2檢出限

求得檢出限。

4結(jié)論

全熔－電感耦合等離子體質(zhì)譜法同時(shí)測(cè)定碘、鍺的方法具有樣品處理程序簡(jiǎn)單快速，污染小，空白低，分析重現(xiàn)性好的特點(diǎn)。碘、鍺的方法檢出限分別為0.22g/g和0.043g/g。方法經(jīng)國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)驗(yàn)證，測(cè)定結(jié)果在標(biāo)準(zhǔn)值的允許誤差之內(nèi)。但是值得一提的是，實(shí)驗(yàn)用水的要求較高，鍺、碘的空白計(jì)數(shù)要低，特別是碘易被污染，水中碘的含量過(guò)高會(huì)嚴(yán)重影響測(cè)定時(shí)的靈敏度，故控制水中碘的含量是關(guān)鍵。