巖石礦物中稀土等28種金屬元素的測定

巖石礦物中稀土等28種金屬元素的測定

許多巖石元素的測定，尤其是巖石含量的測定，主要包括sicp光譜法、封閉酸溶sin、開放酸溶sin、堿溶sin等。由于稀土元素電子層結(jié)構(gòu)的特殊性,其光譜是異常復雜的,所以采用ICP光譜法干擾十分嚴重。酸熔ICP質(zhì)譜法雖然較為簡便,但受到巖石性質(zhì)的制約,該方法具有局限性。堿熔ICP質(zhì)譜法在堿熔的過程中顯得步驟亢長,溶液離子濃度加大,如果能有效地解決這些問題,應該是一個可行的方法。本工作力求在保證測試質(zhì)量的基礎上,對處理步驟進行優(yōu)化,同時采用“Y”同步內(nèi)標溶液輸入法,對儀器的瞬間波動進行有效控制。1實驗部分1.1化學、地球化學XSerisⅡ電感耦合等離子體質(zhì)譜儀:美國Thermo公司產(chǎn)品,主要工作參數(shù)列于表1。實驗用水(18MΩ·cm):由GN-RO-100超純水處理系統(tǒng)制備,北京雙峰眾邦科技發(fā)展有限公司產(chǎn)品;過氧化鈉,氫氧化鈉:分析純或以上級別;硝酸(BV-II):北京化學試劑研究所產(chǎn)品;國家Ⅰ級標準物質(zhì)(GBW07103、GBW07105):廊坊地球物理地球化學勘查研究所產(chǎn)品。標準儲備液濃度為100mg·L-1,所測元素分為3組,第1組:15種稀土元素,GSB04-1789-2004;第2組:鈹?shù)?種元素,GSB04-1767-2004;第3組:鋯等4種元素,GSB04-1767-2004。以上多元素標準溶液均由國家有色金屬及電子材料分析測試中心提供。1.2測試方法1.2.1標準溶液的配制分別取含有待測元素的各個標準儲備液進行混合,配制成濃度均為1.0mg·L-1的混合標準溶液。溶液介質(zhì)為5%硝酸,逐級稀釋,配制成濃度分別為0.0、1.0、10.0、100.0μg·L-1的標準系列溶液。1.2.2的熔塊的制備稱取0.1000g樣品于剛玉坩堝中,加入1.0gNa2O2混勻,覆蓋0.5g于已升溫至700℃的高溫爐中,保溫熔融15min,取出冷卻后,放入200mL燒杯中,加入100.0mL熱水使熔塊溶解,放置過夜。以慢速濾紙過濾,用2%的NaOH溶液洗沉淀10次,用1%的HNO3將沉淀沖入預先加有2滴酚酞的容量瓶中,洗滌濾紙。當容量瓶中溶液剛好無色時,加入2mL濃HNO3,用水定容,搖勻待測。1.2.3計算機數(shù)據(jù)處理編制儀器分析表時輸入標準溶液濃度和樣品稀釋因數(shù),計算機自動進行數(shù)據(jù)處理。換算基本公式為:ωM=CV/W,其中,M為待測元素;C為待測物濃度/μg·L-1;V為溶液體積/L;W為樣品質(zhì)量/g。2結(jié)果與討論2.1單因素選擇選擇被測元素同位素本著避開干擾和盡可能高豐度值的原則,選擇的結(jié)果列于表2。2.2內(nèi)標的加入量內(nèi)標元素對測量過程起著重要作用。實際工作中要考慮到待測樣品中不含有該種元素或含量極微,又要考慮加入過多的內(nèi)標給工作帶來的影響。通過實驗確定,在線加入5μg·L-1的Rh作為內(nèi)標效果較好,內(nèi)標強度可達300000s-1左右,對測試過程中儀器條件變化產(chǎn)生的影響能夠有效補償,也有采用Rh和Re雙內(nèi)標,但非常繁瑣。2.3干擾校正方程質(zhì)譜干擾分為同量異序素干擾和多原子離子干擾。在本測試過程中,主要是后者,工作中利用儀器自身軟件的功能將主要干擾予以扣除,相關干擾校正方程示于表2。2.4na2o用量的影響利用國家Ⅰ級標準物質(zhì)GBW07103、GBW07105進行熔礦條件試驗,分別試驗了Na2O2加入量、熔融溫度及時間對測試結(jié)果的影響。在取樣量為0.1000g的前提下,Na2O2加入量(不計覆蓋層)由1.0～3.0g進行試驗,結(jié)果表明無顯著變化。但當Na2O2加入量低于1.0g時,由于溶劑太少,樣品粘堝嚴重,不利于提取;反之,溶劑加入量越多給洗滌帶來的麻煩越大,因此選擇加入1.0gNa2O2。不同堿量對典型代表元素鑭和鉿的試驗結(jié)果列于表3。2.5閃蝕溫度的選擇熔礦溫度的選擇主要基于使礦樣達到透明澄清的程度。在700℃保溫15min即可達到要求。2.6方法與標樣的測量結(jié)果對標樣GBW07105進行12次分析測定,按公式RSD%=Sx√×100%=Sx×100計算精密度,結(jié)果列于表4,可見,本方法的檢測精密度(1.1%～9.5%)較好;采用國家Ⅰ級標準物質(zhì)GBW07103(花崗巖)和GBW07105(玄武巖)進行測量,結(jié)果列于表4,可見,本方法與標樣推薦值符合較好。檢出限的計算方法為測定12種樣品空白溶液,計算測得信號的標準偏差,然后通過同時測得的標準曲線計算方法的檢出限,結(jié)果列于表5。計算公式LD=3S(r-1)V(W-1),其中LD為方法檢出限,無量綱;S為測量信號的標準偏差;r為標準曲線的斜率;V為溶液體積;W為稱樣量。2.7巖石礦物相對應采用的球粒隕石的概念采用上述方法測試了數(shù)百件巖石樣品中稀土等元素,一次合格率可達95%以上,特別是稀土元素測試結(jié)果的球粒隕石圖與其對應的理論圖形相吻合,所體現(xiàn)的巖性與巖礦鑒定定名結(jié)果相一致,球粒隕石圖示于圖1,巖石定名與測定值列于表6。3采用過濾后直接催化劑提取的方法本方法以Na2O2為主溶劑,采用高溫熔融法分解樣品,適用于各類地質(zhì)樣品類型;在樣品處理上采用過濾后直接酸化定容,