熔融制樣-電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定地球化學(xué)樣品中的二氧化硅

王文杰，劉安安，任 冬，張廷忠

（甘肅省有色金屬地質(zhì)勘查局 張掖礦產(chǎn)勘查院，甘肅 張掖 734000）

二氧化硅，常溫下為固體，不溶于水，不溶于酸，但溶于氫氟酸及熱濃磷酸，能和熔融堿類起作用。自然界中存在有結(jié)晶二氧化硅和無定形二氧化硅兩種。

二氧化硅用途很廣泛，主要用于制玻璃、水玻璃、陶器、搪瓷、耐火材料、氣凝膠氈、硅鐵、型砂、單質(zhì)硅、水泥等，在古代，二氧化硅也用來制作瓷器的釉面和胎體。一般的石頭主要由二氧化硅、碳酸鈣構(gòu)成。

硅是重要的地球化學(xué)指示元素，也是地球化學(xué)樣品分析檢測中的必測元素。目前，二氧化硅的分析方法主要有硅鉬藍(lán)分光光度法[1-3]、容量法[4,5]、X射線熒光光譜法[6-8]、四酸溶樣-電感耦合等離子體光譜法[9,10]。

分光光度法和容量法操作過程繁瑣，X射線熒光光譜法測定低含量樣品結(jié)果不穩(wěn)，四酸溶樣時(shí)間長，氧化性樣品不容易溶解，操作復(fù)雜，試劑用量大[11]，均不適合批量生產(chǎn)。熔融制樣[12-14]結(jié)合電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定地球化學(xué)樣品中的二氧化硅，簡化了操作步驟，減少了危險(xiǎn)酸（氫氟酸、高氯酸）的使用，溶樣時(shí)間短，分析速度快，分析結(jié)果準(zhǔn)確，重現(xiàn)性好，適合批量生產(chǎn)。

1 試驗(yàn)部分

1.1 儀器與試劑

分析天平（梅特勒-托利多）：感量0.0001 g ，型號：AB54-S ；電熱熔融設(shè)備（上海宇索實(shí)業(yè)有限公司)：型號：DY501；溫度范圍0℃～1400℃；

鉑-金坩堝（95%Pt+5%Au）；

電感耦合等離子體光譜儀（美國熱電公司)：ICP-6300,工作參數(shù)如表1所列。

硅標(biāo)準(zhǔn)儲備溶液：ρ（Si）=1000 μg/mL；硅標(biāo)準(zhǔn)工作溶液：100 mg/L，使用時(shí)由標(biāo)準(zhǔn)儲備液逐級稀釋制備。

硝酸、偏硼酸鋰、溴化鋰、均為優(yōu)級純，試驗(yàn)溶液用蒸餾水配制。

1.2 試驗(yàn)方法

準(zhǔn)確稱取0.2000g烘干的樣品于珀金坩堝中，加入0.8000g偏硼酸鋰，攪拌均勻后滴加3-5滴溴化鋰溶液（30g/100mL），置于熔融設(shè)備中，在800℃預(yù)氧化3min然后升高溫度至1200℃下熔融。

表1 光譜儀工作參數(shù)

表2 方法精密度

表3 方法準(zhǔn)確度

表4 加標(biāo)回收率

將熔融的液體快速倒入盛有體積百分含量為10%的稀硝酸溶液的燒杯中，把燒杯放置在電熱板上，加熱2min～15min至樣品完全溶解，冷卻，把燒杯中的溶液轉(zhuǎn)移到容量瓶中定容，待測。

2 結(jié)果與討論

2.1 稱樣量和稀釋比例

試驗(yàn)中選擇樣品和熔劑的比例分別為1：2，1：3，1：4和2：3進(jìn)行熔融試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)稀釋比例為1：2和2：3時(shí)，樣品在1200℃下不能完全熔融，當(dāng)稀釋比例為1：3和1：4時(shí)，樣品在1200℃下可以完全熔融。由此可見，稱樣量和稀釋比例應(yīng)該控制在1：3以上。

2.2 方法檢出限

用同樣的方法制備12份空白溶液，按照儀器設(shè)定的條件對標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行測定，以二氧化硅的濃度為橫坐標(biāo)，發(fā)射強(qiáng)度為縱坐標(biāo)，繪制校準(zhǔn)曲線。測定空白溶液，以3倍的標(biāo)準(zhǔn)偏差除以校準(zhǔn)曲線的斜率得檢出限為0.0205μg/g。

2.3 方法精密度

選定5個(gè)國家一級標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，按照此試驗(yàn)方法測定12次SiO2的含量，計(jì)算其相對標(biāo)準(zhǔn)偏差（RSD）,結(jié)果如表2所列。

由表2結(jié)果可見，通過此試驗(yàn)方法測定地球化學(xué)樣品中SiO2的相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為1.64%～2.63%，其相對標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD均小于所要求的允許差，符合質(zhì)量規(guī)范要求。

2.4 方法準(zhǔn)確度

選定5個(gè)國家一級標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)，按照此試驗(yàn)方法測定SiO2的含量，計(jì)算其相對偏差（RE）,結(jié)果如表3所列。

表3結(jié)果表明，通過此試驗(yàn)方法測定地球化學(xué)樣品中的SiO2，測定值與標(biāo)準(zhǔn)值基本吻合，證明該方法可靠。

2.5 方法加標(biāo)回收率

按照此試驗(yàn)方法，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)樣品加入法回收試驗(yàn)。使用國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)GBW07120、GBW07108、GBW07824、GBW07104和GBW07122驗(yàn)證，樣品回收率在96.8%～102.8%之間，結(jié)果如表4所列。

3 結(jié)論

采用偏硼酸鋰為熔劑制取ICP-AES所用分析溶液的方法，對氧化性樣品進(jìn)行熔融分解，然后酸化，有效的解決了抗酸氧化物比較難溶解的難題，減少了危險(xiǎn)酸（氫氟酸、高氯酸）的使用，降低了檢測污染物的排放，綠色環(huán)保。同時(shí)具有制樣時(shí)間短、操作簡單、檢測結(jié)果重現(xiàn)性好的特點(diǎn)。經(jīng)過驗(yàn)證，此方法精確度和準(zhǔn)確度較好，樣品的測量值與標(biāo)準(zhǔn)值基本吻合，方法可靠，完全滿足對產(chǎn)品的質(zhì)量要求，符合批量生產(chǎn)的要求。