電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定巖石中的稀散元素鍺的可行性淺析

■孫方強(qiáng)

（新疆地礦局第七地質(zhì)大隊實驗室新疆烏蘇833000）

電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定巖石中的稀散元素鍺的可行性淺析

■孫方強(qiáng)

（新疆地礦局第七地質(zhì)大隊實驗室新疆烏蘇833000）

選用硝酸-氫氟酸-硫酸體系將樣品分解，50%硝酸提取，電感耦合等離子體質(zhì)譜儀測定巖石中的稀散元素鍺。由于在樣品前處理過程中不使用鹽酸及高氯酸，避免了Cl對Ge造成的影響，確定了溶解樣品的最佳條件。方法檢出限（3s）為：0.03μg·g-1，精密度（RSD%，n=6）為：1.30%～3.94%。該測定方法具有靈敏度高、精密度好、干擾少、分析速度快、線性范圍寬、操作性強(qiáng)等優(yōu)勢。采用該方法對國家一級標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW07103、GBW07107、GBW07122進(jìn)行測定表明，其結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值吻合。

電感耦合等離子體質(zhì)譜 巖石 稀散元素

1　前言

鍺鍺（Ge）是一種典型的稀有分散元素，其化學(xué)背景偏低，具有金屬和非金屬的雙重性質(zhì)[1]。鍺作為重要的半導(dǎo)體材料，用于制造晶體管及各種電子裝置，主要的終端應(yīng)用為光纖系統(tǒng)與紅外線光學(xué)，也用于聚合反應(yīng)的催化劑、電子應(yīng)用及太陽能電力等。因此，準(zhǔn)確、快速、高效地分析地質(zhì)樣品中的鍺，對于調(diào)查和開發(fā)利用這種稀有金屬資源具有極其重要的意義。對于樣品中高含量的鍺[2]，常用的分析方法有分光光度法和容量法；對于微量鍺[3，4]的分析，常用的方法有分光光度法、原子熒光光譜法、分子熒光法、X-射線熒光光譜法、化學(xué)發(fā)光法、催化極譜法和溶出伏安法；對于樣品中痕量鍺的分析方法，近年來在文獻(xiàn)報道中呈遞增趨勢，主要包括原子吸收光譜法、原子熒光光譜法、光度法、電化學(xué)法、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法和電感耦合等離子體質(zhì)譜法等。目前，最常用到的方法為原子熒光光譜法和電感耦合等離子體質(zhì)譜法，其中原子熒光光譜法由于其檢出限較高、分析靈敏度低等缺點，無法滿足現(xiàn)階段地質(zhì)工作的測定需求，而電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）法因其能夠同時檢測多種微量元素，并且具有檢出限低、精度高、分析速度快、線性范圍寬等特點，在地質(zhì)樣品分析測定方面體現(xiàn)了其較強(qiáng)的競爭優(yōu)勢和發(fā)展?jié)摿ΑＲ虼耍疚牟捎秒姼旭詈系入x子體質(zhì)譜法對巖石樣品中的稀散元素鍺進(jìn)行測定，大大降低了鍺的檢出限，提高了分析精密度。

含鍺樣品的分解及試液的預(yù)處理方法和條件是影響稀散元素鍺分析結(jié)果準(zhǔn)確度的重要環(huán)節(jié)之一，分析地質(zhì)樣品中鍺的預(yù)處理方法，主要包括堿熔法、微波消解法、密閉罐消解法及電熱板消解法等。其中，傳統(tǒng)的堿熔法由于加入試劑較多，含鹽量高，基體干擾嚴(yán)重，且容易引起錐孔逐漸堵塞，導(dǎo)致分析信號的嚴(yán)重漂移；而微波消解法和密閉罐消解法，操作過程較為繁瑣，且每次分析樣品數(shù)量較少，效率較低，不適用于實際大批量樣品的分析應(yīng)用。鍺元素在含有鹽酸及Cl-的溶液的體系中，溫度高于86℃時，Ge4+與鹽酸中的Cl-形成易揮發(fā)的GeCl4而損失，導(dǎo)致分析結(jié)果偏低，因此本文選用硝酸-氫氟酸-硫酸體系在電熱板上對樣品進(jìn)行消解的方法進(jìn)行分析研究。本文采用硝酸-氫氟酸-硫酸體系，對國家一級標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)花崗巖GBW07103、頁巖GBW07107、斜長角閃巖GBW07122進(jìn)行測定，實驗表明其測定結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)值吻合。2.3質(zhì)譜干擾ICP-MS質(zhì)譜的重疊

雖不像原子發(fā)射光譜中的譜線重疊那么普遍，但某些質(zhì)譜干擾也是痕量分析的嚴(yán)重障礙。由于ICP-MS不是在封閉的真空系統(tǒng)中進(jìn)行檢測，所以在測定過程中，氣體及水、酸產(chǎn)生的氬、氧、氮、氯、氫、碳等離子有可能進(jìn)入檢測系統(tǒng)，對某些元素的測定造成干擾。其中，72Cl2對72Ge會產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾，因此，盡量避免使用含有Cl的試劑，如鹽酸、高氯酸及王水等，使Cl產(chǎn)生的干擾降到最低。

2　儀器測定條件優(yōu)化

電感耦合等離子體質(zhì)譜儀的入射功率、載氣流速和采樣深度是影響待測元素的單電荷離子、氧化物離子、雙電荷離子等多原子離子產(chǎn)率的主要因素，儀器工作參數(shù)優(yōu)化的目的是為了獲得最高的單電荷離子，以提高儀器分析靈敏度，盡可能降低各種干擾，達(dá)到分析測試的最佳狀態(tài)。點燃等離子體，儀器預(yù)熱30min后，選用2μg/L 的Li、Co、In、U調(diào)諧液對儀器的靈敏度、氧化物及雙電荷進(jìn)行調(diào)諧，在儀器的靈敏度、氧化物及雙電荷滿足要求的條件下，調(diào)諧液中所含元素的信號強(qiáng)度的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差≤5%，然后在涵蓋待測元素的質(zhì)量范圍內(nèi)進(jìn)行質(zhì)量校正和分辨率校驗，使儀器的測定條件達(dá)到最佳。

3　方法檢出限

檢出限是對全流程空白連續(xù)多次測定結(jié)果標(biāo)準(zhǔn)偏差的3倍所對應(yīng)的濃度值。按照樣品處理方法的步驟，對全流程空白溶液連續(xù)12次測定，所得各元素的檢出限見表。

準(zhǔn)確度、精密度及回收率實驗：

對巖石標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)（GBW07103、GBW07107、GBW07122）平行測定6次，考察方法精密度和準(zhǔn)確度。由表可以得出結(jié)論，本方法所測得的結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)值基本相符，所得平均值與標(biāo)準(zhǔn)值的對數(shù)誤差（ΔlgC）的絕對值均小于0.1相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）均小于5%，回收率在97.6%～102.6%，分析方法精密度和準(zhǔn)確度良好。對以上3個國家一級標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行加標(biāo)回收試驗，所得結(jié)果見表。

4　結(jié)語

本方法采用硝酸-氫氟酸-硫酸體系，對巖石標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行溶解處理，并以50%硝酸提取，避免鹽酸、高氯酸及王水的加入導(dǎo)致Cl對Ge的影響，適用于同一份樣品溶液中其他元素的同時測定。本方法具備穩(wěn)定、可靠、速度快、重現(xiàn)性好、操作性強(qiáng)、動態(tài)線性范圍寬等優(yōu)勢，值得在實際生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。

［1］劉鳳，強(qiáng)紅，鄒洪，等.鍺的分析方法進(jìn)展 [J].冶金分析，2003，23(5):25-32.

［2］袁盛銓.碘酸鉀容量法測定高含量鍺 [J].理化檢驗:化學(xué)分冊，1987，23(6): 347-351.

P5[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-7-281-1