ICP-MS分析地球化学样品中的钼、镉、钨、铀、锡两种前处理方法比较

钼、镉、钨、铀、锡5种元素在不同领域内有着重要的用途。如钨、钼在冶金、宇航等领域有着广泛的应用[1,2];镉在化探、选冶、环保等方面是主测元素之一[3];铀是核电、军工不可或缺的元素之一[4];锡广泛应用于电器、化工、冶金、建材、食品包装及航天工业[5]。化探作为一种找矿的重要手段，分析化探样品(地球化学样品)以上元素含量有着重要的现实意义。

ICP-MS作为一种先进的检测手段，能多元素同时分析，有着极大的便利性。但目前用ICP-MS对地球化学样品的前处理要求较高，尤其是痕量元素，前处理不慎极易造成污染，影响准确度。目前常用的样品前处理包括高压密闭消解、敞开消解以及碱融，碱融由于会引入大量的盐类，不适用与ICP-MS，因此本文主要比较高压密闭消解以及敞开消解对ICP-MS测试这五种元素的影响，以期选择一种准确、高效的前处理方法。

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

1.1.1 主要仪器

高压消解罐，配聚四氟乙烯内胆：上海精胜公司产。ICAP-Q型电感耦合等离子体质谱仪：美国Thermo公司产，最佳工作条件如表1。

1.1.2 样品及试剂

化探样品包括化探标准物质(GBW07317、GBW07318、GBW07309,GBW07359,GBW07366,GBW07404,GBW07407)。

HCl、HNO3、HF、HClO4、H2SO4为优级纯;超纯水(电阻率≥18MΩ·cm);高纯液氩(质量分数W>99.999%)。

1.2 试验方法

1.2.1 试样分解

高压密闭消解：准确称取0.025 g待测样品于消解罐内胆内，分别加入1.5 mL HNO3、1.5 mL HF，拧紧盖放入不锈钢套内，置于烘箱内190℃加热48 h。冷却后取出内胆，置于电热板上加热蒸干，分两次加入1.5 mL 50%HNO3溶液蒸干。拧紧盖放入不锈钢套内，置于烘箱内150℃加热4 h。冷却后转移至25 mL比色皿内，用2%HNO3定容待测。随同做空白溶液。

敞开溶样：准确称取0.25 g试样，精确至0.0001 g，置于聚四氟乙烯坩埚中。用水润湿，加入5 mL HNO3,8 mL HF,1 mL HClO4、1mL H2SO4，在电炉上160℃加热一小时，后240℃加热至白烟冒尽，180℃下加入8 mL硝酸至盐类完全溶解。冷却后，移入250 mL容量瓶中，用水稀释至标线摇匀，同时做空白试液。

1.2.2 工作曲线的绘制

地球化学样品分析，基体效应严重，采用标准物质绘制工作曲线是消除基体效应的有效手段。在最佳消解条件下制得标准物质溶液(GBW07309,GBW07359,GBW07366,GBW07404,GBW07407)，在仪器最佳工作条件下绘制工作曲线。

2 结果讨论

2.1 仪器条件的选择

2.1.1 仪器工作参数的选择

使用调谐液调整仪器各项指针，使仪器灵敏度、RSD(%)、氧化物(%)、双电荷(%)、峰形以及分辨率等各项指针达到更高精确值，选出最佳仪器工作条件，见表1。

2.1.2 仪器设置

测试之前用调谐液调谐仪器，以产生最低的氧化物、降低双电荷干扰。经多次实验，对钼、钨、铀、锡四种元素，ICP-MS分析模式设置成KED(动能歧视)模式测得结果较为准确，该模式下干扰物质(主要为较大的多原子粒子)和池气体碰撞几率更大，能有效的消除干扰。而镉用KED模式则测得数据偏小，所以采用STD模式(标准模式)，但114Cd易受118Sn的干扰，需扣除118Sn干扰才能得到准确结果，本实验采用公式-0.0268373*118Sn进行扣除。

2.2 元素分析物质量、内标物的选择

为消除干扰，要选择合适的元素分析物质量、内标物。通过试验比较，最佳被测元素分析物质量、内标元素的选择，如表5所示。

2.3 两种前处理方法结果比较

2.3.1 检出限与精密度

在测定条件下，用空白溶液连续测定11次，计算其结果的标准偏差，3倍标准偏差即为方法检出限，对同一样品平行称取9份，按上述样品处理方法和测定条件下，分别进行测定，计算其相对标准偏差。结果见表6。

从表3中可以看出，高压密闭消解的检出限及精密度均略高于敞开溶样，但两种方法的检出限及精密度均满足实际生产要求。

2.3.2 标准物质分析

为进一步验证方法准确度，对标准物质GBW07317和GBW07318各进行6次分析结果取平均值，见表7。

从表7能看出，两种方法的测得值均和标准值比较接近，进一步说明两种方法准确度良好。

3 结语

高压密闭消解和敞开酸溶两种ICP-MS前处理方法消解地球化学样品中的钼、镉、钨、铀、锡均能得到令人满意的结果，这其中高压密闭消解的检出限和精密度均略优于敞开溶样，但是考虑到高压密闭消解耗时长、步骤繁杂，因此在实际大批量生产时，建议使用敞开溶样体系来处理样品。

摘要：采用高压密闭消解及敞开溶样体系消解地球化学样品,而后用ICP-MS同时测定样品中的钼、镉、钨、铀、锡。经反复实验,确定了最佳仪器测试条件、分析质量数,并扣除了干扰。通过分析样品可知,高压密闭消解和敞开酸溶两种前处理方法的准确度和精密度均能得到令人满意的结果,这其中高压密闭消解的检出限和精密度均略优于敞开溶样,但是考虑到高压密闭消解耗时长、步骤繁杂,因此在实际大批量生产时,建议使用敞开溶样体系来处理样品。

关键词：ICP-MS,高压密闭消解,敞开溶样

参考文献

[1] 罗振中.钼的应用及其发展[J].中国钼业,1998,27(4):7-10.

[2] 马东升.钨的地球化学研究进展[J].高校地质学报,2009,15(1):19-34.

[3] 苏显照.原子荧光分析在地球化学找矿中的应用研究-锌、镉的测定[J].矿产与地质,1981,2(1):90-92.

[4] 杨尚海.中南地区铀资源类型、特点及找矿方向[J].地质学报,2010,84(5):703-715.

[5] 刘树仁.尚不为人们熟知的锡的用途[J].中国有色冶金,1983,9(1):58-62.