ICP—MS測定離子相稀土方法優化與探討

摘要：如何實現對離子相稀土的準確快速分析是各大地質實驗室的關鍵分析技術。利用ICP-MS分析離子相稀土時，在樣品前處理流程中，本試驗利用容量瓶作浸取器具，對不同用量浸泡液效果、不同震蕩時間，不同制樣目數，儀器分析條件優化等條件進行了優化試驗。利用改進后方法進行了內外檢檢查，得到滿意的合格率，從而建立了ICP-MS檢測離子相稀土分析新方法。

關鍵詞：離子相稀土；方法優化；ICP-MS

目前分析檢測離子相稀土并沒有國標方法，而各大地質實驗室經常需要檢測離子相稀土，外部實驗室通常是稱取5～20g的樣品于錐形瓶，量取加入浸泡液進行振蕩提取，然后利用ICP-OES進行分析[1]，這樣被測樣液中鹽分過高可能導致儀器錐孔積鹽，還會造成基體干擾影響測定，其中浸泡液是量取一定體積加入樣中，可能會導致最終計算體積的誤差從而得不到準確的檢測結果。也有不少學者利用ICP-MS離子相稀土總量[2][3]都是稱取大樣去提取，而本試驗稱取少量樣品到容量瓶中進行浸泡振蕩提取離子相稀土，最終定容搖勻，稀釋后利用ICP-MS進行分析并通過各種條件試驗進行了優化對比選取了最佳的實驗條件，從而建立了快速準確測定離子相稀土的新方法。

1實驗部分

1.1儀器

NexION 350X 型電感耦合等離子體質譜儀（美國 PerkinElmer 公司）。

移液器（上海漢林）

水平往復式振蕩器（金壇市醫療儀器廠）

1.2試劑

HNO3（GR級，廣州試劑廠），硫酸銨（GR級，廣州試劑廠），實驗用水均為超純水。

1.3 樣品浸泡提取步驟

準確稱取0.5000g樣品置于100mL容量瓶中，加入50mL5%（m/V）硫酸銨溶液置于水平往往振蕩器中固定振蕩提取1h，取下靜置0.5h，加水定容至100mL，搖勻澄清，利用多個量程移液器結合使用進行稀釋，待 ICP-MS 測試。

2 結果與討論

2.1優化試驗

2.1.1稱樣量浸泡液用量優化

以某一離子相稀土含量為9xxug/g的樣品為試驗對象，精準稱取0.2000g、0.5000g、1.0000g、2.0000g于100mL容量瓶中加入10mL、25mL、50mL、75mL5%硫酸銨進行正交比對試驗，結果表明，0.2000g與0.5000g的提取率相當，同時考慮取樣量的合理性故確定稱取0.5000g樣為最佳稱樣量；而加入50mL與75mL提取率相當，考慮試過多浸泡液于100mL容量瓶不便搖勻和成本問題故選擇50mL為其浸泡液浸泡體積。

2.1.2制樣目數與振蕩時間優化

分別稱取0.5000g100目與200目的樣品多組從15～180min進行不同振蕩時間比對，結果表明，如圖1所示，振蕩時間在60～120min處于平穩期，考慮到實驗效率故選擇60min為最佳振蕩時間；而不同制樣目數提取率沒太大差別，規律性不大。

2.2試驗探討

2.2.1樣液放置時間對被測含量的影響

做正交優化試驗時發現，振蕩完定容搖勻，浸泡液放置過夜后再稀釋去測定，發現鈰（Ce）元素含量比放置澄清馬上稀釋測定的含量要降低的多，從中猜測Ce在硫酸銨溶液中，浸泡時間越久可能會導致離子交換可逆反應平衡越向左平衡。經常大量試驗發現Ce是所有稀土分量元素中提取率最低，故平時全相總量高而離子相提取率低時可留意Ce 元素的含量高的影響。

2.2.2不同的進樣介質對被測含量的影響

稀釋樣品時用水做進樣介質和稀硝酸做進樣介質于儀器測定，發現水比稀硝酸做進樣介質測定的結果要低十倍甚至百倍，猜測稀硝酸能幫助等離子體高效的離解與硫酸銨結合的復雜稀土離子后于質譜儀中檢測，而ICP-OES分析離子相稀土時其原理是檢測其元素的光譜故不像ICP-MS質譜儀中需離解成原子離子才能被檢測器所檢測。因而用ICP-MS測定時需用稀硝酸作進樣介質。

2.3功率和載氣流量

固定其它實驗條件，分別考察了RF功率（900～1 300 W）和載氣流量（0.74～1.00 L/min）對待測元素強度的影響。隨著功率的增加，待測元素強度也增加；隨著載氣流量的增加，待測元素強度先增加后降低，在0.95L/min時達到最大。考慮到經常使用大功率，會降低RF發生器的功率管使用壽命，且載氣流量增大，氧化物的產率、噪聲等也會增加，影響準確度。因此在滿足靈敏度的前提下，實驗選擇RF功率為1200W、載氣流量0.88L/min。

2.4方法分析性能

2.4.1內檢重復性檢查

利用以上方法優化后的試驗條件分析離子相稀土氧化物總量，進行了5批次內部實驗室方法重復性的檢查，如表1所示，內檢檢查總體合格率99.49%。滿足相關規范上的內檢檢查合格率大于80%的要求。

3.結論

本文通過離子相稀土檢測方法優化而建立 ICP-MS 快速準確測定離子相稀土的新方法，并對改進后方法進行了內外檢檢查分析，驗證了重復性、再現性、準確度等方法指標，其合格率滿足相關規范上的內外檢檢查合格率的要求，說明該方法切實可行，能應用于各大地質實驗室利用ICP-MS對離子相稀土的準確快速檢測。

參考文獻

[1]杜海，劉曉杰. 電感耦合等離子體發謝光譜法測定包頭稀土礦中的稀土總量[J].《巖礦測試》.2014，33（2）；218-223

[2]黎英，劉鴻，謝世勇等.電感耦合等離子體質譜法測定離子型稀土原礦中離子相稀土總量[J].《有色金屬科學與工程》，2014，5（1）；107-112

[3]施意華，邱麗，唐碧玉，楊仲平，宋慈安，古行乾.電感耦合等離子體質譜法測定離子型稀土礦中離子相稀土總量及分量[J].《冶金分析》2014，9（1）；14-19

作者簡介：黎家慶，男，1992.03，漢，廣東清遠，大專，助理工程師，地質實驗測試。

（作者單位：廣東省有色金屬地質局九四〇隊分析測試所）