ICP-AES 測定地質樣品中鈹，硼和鎵

賴 瓊

（江西省地質礦產勘查開發(fā)局贛西北大隊，江西 九江 332000）

傳統(tǒng)的地質樣品測定方法主要為化學測定法以及粉末發(fā)射光譜法。但是這樣的測定方法往往具有一定的不準確性。測定時間較長，且測定過程中極易收到外界因素干擾導致測定結果不準確，而且測定花費的成本較高。經過對測定方法的研究，ICP-AES 可以滿足上述測定需求，同時對于硼的揮發(fā)以及污染問題也可以很好解決。為此本文中通過進行實驗，進一步說明ICP-AES 測定地質樣品中鈹，硼和鎵測定價值，旨在為相關測定實踐提供理論支撐。

1 測定實驗內容

（1）本次實驗涉及的設備。實驗儀器主要選擇Thermo Fisher 7000型電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀。對于儀器的使用需要先將儀器預熱，而后進行波長校正，校正結束后自動在最終偏差項中給出光柵偏移位置，保證儀器使用的初步設置。而后對儀器鈹測定進行相關參數設置。參數設置過程中需要主要注意的有4點：其一，載氣流量設置為0.4L/min。其二，冷卻后氣流量為15L/min；其三，樣品提升量控制在1.1ml/min；其四，霧化器壓力為10Pa。將這些儀器參數設置完成后，接下來就可以選擇測定實驗過程中需要用到的化學制劑。

（2）該實驗涉及到的溶劑。根據實驗需求，在溶液中各種金屬元素含量需要進行科學的控制，比如硼含量為0.2μg/ml，鈹0.2μg/ml，鎵2μg/ml。并且對于H3PO4，H2SO4等化學試劑需要使用優(yōu)級純低空白試劑，將前兩種化學試劑使用等比例配合，配合結束后，將配合完成的試劑放入到密封的塑料瓶中進行保存。注意，本次實驗中用到的水，均是二次蒸餾水，防止水中元素影響實驗準確性[1]。

（3）地質樣品測定操作過程。完成上述的實驗的準備工作，接下來就可以進行實驗測定的重要環(huán)節(jié)。首先，需要取少量的地質樣品，注意需要使用精準稱稱取，稱取量控制為0.1g即可，將稱取后的地質樣品放入裝有聚四氟乙烯的裝置內，同時在裝置內放入上述準備的1:1劑量的H3PO4溶液，溶液量控制在1ml 即可。1:1 劑量的H2SO4溶液，溶液量也是1ml，在放入HF溶液，溶液劑量為6ml。將裝有這些物質的裝置放置到相應的設備上進行加熱處理。加熱的目的主要是將地質樣品分解。通過觀察H2SO4冒白煙，白煙持續(xù)2min-3min左右，停止對裝置加熱，將裝置進行冷卻處理，帶其冷卻后，將之前準備的HCL化學試劑與蒸餾水混合試劑倒入其中。而后將裝置內的物品倒入比色管，倒入量控制在10ml，作為本次實驗研究的制備試劑。而后使用測定儀器進行測定。

2 實驗結果

（1）地質樣品分解。①分解注意事項。經過不斷研究顯示硼具有一定的揮發(fā)性，且在實際實驗過程中有極大的空白值，而且化學物質較為不穩(wěn)定，可以使用化學試劑磷酸來進一步控制硼的揮發(fā)。對于這樣的情況主要說明HF 在實驗過程中并沒有全部清除干凈，還有存留。所以在使用儀器測定過程中，儀器中會出現硼，導致儀器測定過程中出現污染情況[2]。②分解污染處理。想要保證硼污染的有效控制，就需要完全清楚實驗中的HF，通過在樣品加熱分解過程中，加大加熱程度同時替換原本的HCLO2試劑，使用H2SO4進行實驗。傳統(tǒng)的地質樣品分解環(huán)節(jié)往往不能達到這樣的效果，特別是對于地質樣品中的硅酸鹽物質的分解。所以在本次研究中地質樣品的分解主要使用H3PO4與H2SO4進行處理，這樣來，一定程度上提升地質樣品分解效率，提升鈹的空白值，還可以有效避免在儀器測定過程中出現的硼污染情況發(fā)生。

（2）分析線選擇。測定過程中分線選擇可以在一定程度上提升的實驗測定的靈敏度。在正常的實驗測定過程中，一般會選擇249.7nm 的分析先進行測定。但是由于地質樣品中含有一定的鐵離子，鐵離子對于實驗測定鈹有干擾，而且操作起來具有一定的難度，對于這樣的情況，硼分線為209.8nm。鎵分線采用294.7nm，鈹分線313.0nm。

表1 14 種樣本中鈹含量的情況

表2 14 種樣本中硼含量的情況

表3 14 種樣本中鎵含量的情況

（3）樣品檢出限。測定實驗中的檢出限情況往往是通過的分析線數值進行測定的，在實驗中以0.1g 樣本為基準進行參考，計算出實際數據，本次實驗中硼檢出限為0.2μg/mL。鈹檢出限為0.2μg/mL，鎵檢出限1μg/mL。本次地質樣品測定過程中，三種物質的檢出限都可以滿足ICP-AES 的測定標準以及測定分析需要。

（4）鈹的化學性質。2017 年，世界衛(wèi)生組織國際癌癥機構就已經公布了致癌物質清單，鈹在一類致癌清單中。對于鈹的這一特點在進行實驗測定過程中需要尤為注意，在制備過程中，需要做好相應的防護措施，同時盡量不使用含鈹的玻璃容器，防止被輻射。

（5）地質樣品分析。本次實驗測定過程中，對國家地球化學標樣的14 個樣本進行分析，分析鈹，硼和鎵測定情況如表1，表2，表3 所示。本次實驗測定過程中，通過表1 數據可以很好的發(fā)現，在不同地質樣本的測定過程中鈹的測量值與標準值相差不多，且相對誤差較小。說明使用ICPAES 對地質樣本的測定具有一定的精準性，同時對一份溶液進行重復測定，驗證了測定方法的精密情況，可以很好的滿足的儀器測定地質樣本中的鈹物質。

3 實驗測定難點分析

本次地質樣本的鈹測定使用的是ICP-AES 電感耦合等離子距作為激發(fā)光源的光譜分析法。該種方法在測定過程中具有一定測定難點，其一，在進行化學藥劑使用制備測定藥劑過程中，使用加熱的方式進行處理，由于地質樣品中含有的化學種類較多，存在的化學物質也較多，在一定程度上存在危險有毒物質。受到極高溫度會產生揮發(fā)，極易導致出現實驗測定人員中毒情況。同時地質樣本中的B 制備環(huán)節(jié)極易出現損耗，這些在測定過程中都需要全面考慮，在傳統(tǒng)的測定過程中，對于制備溶液過程中出現的B 損耗沒有辦法解決。但是使用電感耦合等離子距作為激發(fā)光源的光譜分析法可以解決。在制備環(huán)節(jié)中在樣本中加入硫酸，就可以很好的抑制B 的揮發(fā)，減低了地質樣本測定中數據的不穩(wěn)定性。其二，利用電感耦合等離子距作為激發(fā)光源的光譜分析法，可以實現在地質樣品測定中的大批量鈹的測定，這是傳統(tǒng)測定方式不能滿足的，而且在大批量測定過程中，也不會因為數量的增多導致測定數據的不穩(wěn)定。同時該種儀器除了可以測定地質樣品中的鈹情況，還可以測量其他金屬或者非金屬物質，比如硼與鎵等物質。測定范圍較廣，測定準確性較高，測定安全性較好，測定精密程度更是相較于傳統(tǒng)測定方式更為優(yōu)質。可以進一步在工業(yè)地質樣本金屬測定中推廣使用。

4 總結

綜上所述，本次研究中使用電感耦合等離子距作為激發(fā)光源的光譜分析法對地質樣本中的鈹進行測定，測定結果顯示該測定技術具有很好的精密性，本次實驗中對14 個不同的國家地球化學標樣進行測定，測定結果均顯示鈹的含量與標準含量相接近。這充分說明了ICP-AES 測定地質樣品中鈹的精準度較高，同時還具有一定的精密度，且測定過程較為便捷，且測定花費的成本較低可以將ICP-AES 測定方法在工業(yè)生產過程中推廣使用。