ICP測定粘土中的Al、Fe、Ti、K、Na

姜 森

（中國建筑材料工業(yè)地質勘查中心遼寧總隊，遼寧 沈陽 110000）

粘土是用途最為廣泛的礦物原料之一[1-3]，除其主要成分Si以外，還有含量較高的Al、Fe、Ti、K、Na等元素，這些元素含量決定了粘土的物理性質和應用領域。傳統(tǒng)化學分析方法采用堿熔樣品、滴定、比色、原子吸收和火焰光度計等分析手段才能完成上述元素的分析工作[4]，本試驗采用四酸消解去硅[5-6]，ICP-AES快速測定法[7-9]，分析時間約為傳統(tǒng)方法的四分之一。

1 試驗部分

1.1 儀器設備與樣品試劑

儀器與設備：賽默飛ICAP 7000 SERIES電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀，可調壓電熱板，25mL聚四氟乙烯坩堝，100mL容量瓶。

樣品與試劑：GBW-03103 、GBW-03104標準樣品，鹽酸、硝酸、氫氟酸、高氯酸、去離子水和高純氬器。

1.2 樣品處理

稱取樣品0．100 0g于25mL聚四氟乙烯坩堝中，滴水潤濕，加混酸(鹽酸∶硝酸∶氫氟酸∶高氯酸=10∶5∶10∶1)15mL置于電熱板，近沸消解至白煙散盡，取下稍冷加10mL鹽酸(1∶1)加熱溶解殘渣，用去離子水沖洗定容至100mL容量瓶，沉淀后待測，標準曲線與空白操作同上。

1.3 儀器條件

通過以往儀器使用的經驗積累，兼顧試驗質量和效率，最終確定儀器的基本參數為：高頻功率為1．15kW，等離子氣流量為15L/min，輔助氣流量0．50L/min，冷卻氣流量12L/min，霧化器氣流量0．50L/min，曝光時間均為10s，進樣時間20s，清洗時間5s，泵速50r/min，綜上單樣品測試時間約為45s。測試前普通流量氬氣吹掃檢測室2h以上。

2 結果與討論

2.1 試驗條件選擇

為了縮短消解時間，混酸沒有使用硫酸，對于難溶樣品可多加5mL氫氟酸，溶解殘渣時要加1∶1鹽酸10mL，加熱約10min確保Al元素充分提取。影響譜線強度的因素較多，尤其是試樣組分的影響較為顯著，使用標準溶液做曲線基體與測量樣品基體完全不同，再加上多元素混標配置容易出錯，所以選擇粘土標準樣品曲線法。

2.2 標準曲線選擇

為了使測量樣品與標準曲線背景值最大程度接近，采用GBW-03103標準樣品稱取0．080 0g、0．100 0g、0．120 0g作為標準曲線，對GBW-03104進行檢測，考慮到譜線干擾、譜線強度等因素[10-11]，最終選擇波長(nm)Al 237．312、Fe 240．488、Ti 368．52、K 769．896、Na 589．592。標準曲線結果見表1。

表1 標準曲線結果

2.3 試驗結果

試驗結果選取編號為GBW-03104的粘土國家一級標準物質作為樣品，準確稱取0．100 0g共7份，按照上述試驗方法進行分析測試，測量結果見表2。

表2 測量結果 (單位：%)

2.4 方法的準確度

選取上述n1號樣品的測量結果對本方法的準確度進行驗證，結果如表3。依據行業(yè)標準DZ/T0130-2006，粘土相對偏差允許限系數(C)為1，X0為標準值。分析結果與標準值的相對誤差均小于允許限值(YB)，表示為合格。

表3 方法的準確度

2.5 方法的精密度

選取上述n(2～7)號樣品的測量結果對本方法的精密度進行驗證，結果見表4。各個元素測量結果的相對標準偏差(RSD)在0．53%～7．19%，依據行業(yè)標準DZ/T0130-2006，YC=C(14．37X-0．1263-7．659)，粘土相對偏差允許限系數(C)為1，X為平均數，相對偏差允許限值為(YC)，結果均符合標準。

表4 方法的精密度(n =6)

3 結論

四酸消解粘土能去除其主要成分硅，使得ICP能夠同時測量粘土中Al、Fe、Ti、K、Na的含量。本方法操作簡單，試驗周期短，數據穩(wěn)定可靠，符合行業(yè)標準，適合資源地質中粘土的常規(guī)檢測。