ICP-OES 法測定離子型稀土礦渣中的銅鉛鋅鎘

曾慶平

（江西省鎢與稀土產品質量監督檢驗中心，江西 贛州341000）

在眾多礦土中，數離子型稀土礦的品性最高，其放射性活度低，在許多產業中也數離子型稀土用處廣泛。但一旦涉及到勘探挖掘，就必須要使用硫酸等危險化學用品，嚴重影響到了礦區附近的土壤層，使得其理化性質在一定程度上發生變性，讓附近的水體和植被等遭受污染，同時對于環境生態的影響也不可忽視，使得不同物種的生物代謝產生呆滯。所以如何在離子型稀土中，對金屬元素進行有效測定，對于離子型稀土礦區環境監測的影響很大，因此保護并且修復土壤對環境至關重要，并在重建的環境上恢復植被，讓生態環境達到可持續發展的程度。而有些金屬元素能夠被土壤吸收，并為植物所利用，成為植被成長的養分，這些金屬通常有易于溶解和吸附的特性，并且在自然界中常常以有機物的形態出現，而通過對植物吸收的效率進行測定，并不能直接將礦渣中金屬元素的種類分辨出來，而且通過化學浸提的方法也難以保證精確率，通過間接的對提取試劑進行分析，其中的磷酸鹽和氯化鉀等化學元素，也會對環境產生影響。而且這些提取方法通常都無法保證結果準確，并且所用的時間很長，研究人員也很難有效提取其中的金屬元素，這些提取方法也都要借助儀器和光譜法，對結果進行分析。因此，傳統的方法在判斷礦渣中金屬元素上十分困難，因此采用ICP-OES 法能夠有效的，將礦渣中的金屬元素檢測出來[1]。

1 實驗與數據分析

1.1 儀器設備

法國JY Ultima Expert 電感耦合等離子體發射光譜儀、德國sartorius 電子分析天平、調溫石墨電熱板、聚四氟乙烯燒杯、容量瓶（50ml、100ml）、不同規格移液管等實驗室常用玻璃儀器。

試劑：單元素標準溶液（銅、鉛、鋅、鎘1000μg/ml）；鹽酸、硝酸、高氯酸和氫氟酸，優級純；實驗室用水為超純水（18.24MΩ*cm）。

1.2 樣品前處理方式

（1）取適量經過風干的礦渣檢測試樣，將其中的非土壤部分挑揀出去，使用四分法進行采取分樣，使用研磨器具，將樣品處理至細粉狀，并且經過1mm 的過篩器，經過樣品的混合攪拌，分成等分等待檢驗。

（2）準確稱取0.1000g（精確至0.0002g）樣品于100ml 聚四氟乙烯燒杯中，用水濕潤后加入5ml 濃硝酸，放在通風櫥內電熱板上低溫加熱，使樣品初步分解。

（3）待樣品蒸發至剩5ml 左右時，加入5ml 氫氟酸，升溫至160℃加熱10min，分解除去硅化合物，為得到良好飛硅效果可適當搖動燒杯。

（4）加入5ml 高氯酸，升溫至280℃使樣品中有機碳化物分解，加熱至大量高氯酸白煙冒盡，燒杯中樣品程濕鹽狀，視消解情況，可再補加3ml 濃硝酸、3ml 氫氟酸、1ml 高氯酸，重復以上消解過程[2]。

（5）取下稍冷，吹少量水清洗燒杯內壁，加5ml 鹽酸，溫熱溶解杯中可溶性殘渣，溶解完全后，取下冷卻，移至100ml 容量瓶中，用超純水定容至刻度線，搖勻。隨同實驗制備樣品空白，樣品測試結果減去樣品空白值。

1.3 儀器工作參數

ICP-OES 分析時，高頻發生器功率、等離子體氣流量，霧化氣流量，輔助氣流量和蠕動泵速的變化對分析檢測影響顯著，且各元素的測定最佳條件有稍許區別，實驗中主要對這些參數的調整，對譜線強度及信背比進行比較，確定儀器工作條件，見下表。

表1 各類儀器工作參數

1.4 被測元素分析譜線的選擇

元素譜線的選擇是否恰當，直接影響到結果的準確性。因此，選擇被測元素譜線必須考慮其靈敏度、背景、光譜干擾等因素，本實驗從儀器譜線數據庫中調取Cu、Pb、Zn、Cd 的分析線中靈敏度較高的各數條，依次用這些譜線繪制標準曲線，綜合觀察每條譜線譜圖、強調以及干擾情況，選擇靈敏度高、干擾少、檢出限低、線性最好為方法的分析譜線，見下表。

表2 元素分析譜線

1.5 標準曲線的配制

用上述各元素標準溶液配成各元素濃度為0mg/L，0.5mg/L，2mg/L，5mg/L，10mg/L，30mg/L，介質為5%鹽酸的多元素混合標準溶液，在選定的最佳工作條件下對配制好的標準系列溶液進行測量，得到不同濃度各元素標準響應值，通過響應值繪制各元素校正后標準曲線的擬合方程，如下表所示。

表3 標準曲線的配制過程

由上表可知，各元素校準曲線相關系數均滿足實驗要R ≥0.9990，可進行下一步分析。

2 結果與討論

（1）方法精密度試驗：相同工作條件下對消解后的礦渣1 號樣品溶液進行11 次連續測定，樣品測量值及相對標準偏差RSD（%）見下表。

表4 樣品測量值相對標準

由表可知，測得值的相對標準偏差RSD 在1.81%～2.30%之間，表明方法穩定。

（2）方法準確度實驗：目前市面上并沒有對應的離子型稀土礦渣國家標準物質，本試驗對三組不同礦渣依本方法消解后試液進行加標回收試驗，同時進行空白試驗，見下表。

由表5 可知，各元素的加標回收率在97.10%～103.75%之間，符合方法的準確度要求。

表5 三組不同礦樣回收試驗

3 實驗結論

用實驗方法以及標準物質ICP-OES 法進行測定分析，標準偏差的測定結果，因此其所得結果，都在標準值域范圍內。而許多離子型稀土礦區土壤樣品，在經過浸礦處理后，包括礦中的尾砂堆等其他土質的樣本，這些樣本在經過兩個自然雨水淋濾后，其土壤樣品檢測結果相對更準確，然后用ICP-OES法測定離子型稀土礦渣中的Cu、Pb、Zn、Cd，方法簡單、快速、準確、可靠，測定結果符合要求。因此，采用ICP-OES 法測定，可以更快得到的溶解液的金屬元素的具體含量，并且其檢測方法結果準確，測定結果也在要求范圍內，其快捷可靠的操作方法，對未來實驗有很大裨益[3]。

4 結語

通過對ICP-OES 法測定離子型稀土礦渣中的銅鉛鋅鎘，可以更快速度建立有效的礦區環境監測體系，對礦區的勘探和開采有重要的促進作用。在未來，為了更好的提取樣品，可以采用超聲波等強烈的機械振動，使得其擾動效應在高速乳化下得到擴散，并且讓樣品的提取速率得到提高，通過測定提取液中的金屬元素，能夠有效分析土壤中所含有金屬元素，簡化了提取流程，使得土壤檢測環境得到優化，同時對于離子型稀土礦區的保護也有重要作用，達到修復土壤環境的目的，促進礦區植被生長。