地質(zhì)樣品中稀土含量的膜去溶與等離子質(zhì)譜聯(lián)用測(cè)定分析

■劉文明

（遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)研究院測(cè)試中心遼寧沈陽(yáng)110032）

地質(zhì)樣品中稀土含量的膜去溶與等離子質(zhì)譜聯(lián)用測(cè)定分析

■劉文明

（遼寧省地質(zhì)礦產(chǎn)研究院測(cè)試中心遼寧沈陽(yáng)110032）

在地質(zhì)學(xué)，稀土具有非常特殊的鑒定意義，準(zhǔn)確測(cè)定稀土的含量是很多學(xué)者的追求。隨著社會(huì)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步推動(dòng)了儀器化手段檢測(cè)稀土元素準(zhǔn)確值的進(jìn)程。其中膜去溶與等離子質(zhì)譜的普及，對(duì)于我國(guó)稀土資源的開發(fā)及開采產(chǎn)生了重要價(jià)值。膜去溶與等離子質(zhì)譜聯(lián)合檢測(cè)得到的信息數(shù)據(jù)具有全面、統(tǒng)一、集中的特點(diǎn)，對(duì)于專業(yè)人員的分析帶來很大的便利。文章就膜去溶與等離子質(zhì)譜聯(lián)合檢測(cè)地質(zhì)樣品中稀土含量進(jìn)行探討。

稀土地質(zhì)樣品膜去溶等離子質(zhì)譜

稀土元素的物理化學(xué)性質(zhì)具有相似性和差異性，在地質(zhì)科學(xué)方面研究稀土元素的方方面面具有非常重要的現(xiàn)實(shí)價(jià)值，通過其組成特點(diǎn)能夠?qū)Φ刭|(zhì)過程進(jìn)行追蹤，了解礦物的分類、成巖成礦的演化等等，此外還可以用于判斷成巖成礦的物理化學(xué)條件。由于稀土元素相似的化學(xué)性質(zhì)，對(duì)其進(jìn)行含量測(cè)試存在一定的復(fù)雜性，尤其是在一組元素中測(cè)定出其中某種元素的含量時(shí)，受到共生及干擾非常明顯。因此，選擇合適的測(cè)試方法是研究人員需要關(guān)注的重點(diǎn)。

1　膜去溶與等離子質(zhì)譜測(cè)試

膜去溶技術(shù)指的是利用具有化學(xué)修飾表面離子交換膜以及采用高溫將溶液取出或者進(jìn)行干燥的測(cè)試技術(shù)。對(duì)比以往經(jīng)常應(yīng)用的冷凝法，采用膜去溶技術(shù)能夠很大程度上減少溶劑成分發(fā)生流失，增強(qiáng)樣品的傳輸效率，減少多原子干擾以及等離子發(fā)生改變，促使結(jié)果更加精準(zhǔn)。等離子質(zhì)譜所指的是電感耦合等離子體質(zhì)譜，能夠根據(jù)元素的特定核素單一質(zhì)荷比進(jìn)行檢驗(yàn)，具有方法簡(jiǎn)單、結(jié)果精確的特點(diǎn)，在地質(zhì)學(xué)、冶金學(xué)、環(huán)境生態(tài)學(xué)、生物學(xué)以及醫(yī)院研究中得到非常廣泛的應(yīng)用。膜去溶與等離子質(zhì)譜之間存在一定的聯(lián)系，在地質(zhì)學(xué)中，通常將等離子質(zhì)譜作為測(cè)量的手段，而將膜去溶作為輔助手段，二者聯(lián)合能夠顯著提高結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2　地質(zhì)樣品中稀土含量的膜去溶與等離子質(zhì)譜聯(lián)用測(cè)定

2.1儀器與試劑

文章中選擇的測(cè)試儀器為進(jìn)口四級(jí)桿電桿耦合等離子質(zhì)譜儀，使用膜去溶以及冷卻霧室進(jìn)樣。在進(jìn)行實(shí)際測(cè)試之前需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行調(diào)試、校準(zhǔn)，做好準(zhǔn)確工作。試驗(yàn)過程中使用的外標(biāo)溶液為1000μmg/mL的標(biāo)準(zhǔn)溶液，采用濃度為2%的HNO3溶液進(jìn)行稀釋，得到標(biāo)準(zhǔn)溶液（50μg/mL）；內(nèi)標(biāo)元素采用In，以免對(duì)儀器信號(hào)產(chǎn)生影響，單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液則采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。整個(gè)試驗(yàn)過程中使用的試劑均達(dá)到分析純以上的等級(jí)，試驗(yàn)期間應(yīng)用的燒杯、量杯等器皿均采用超純水進(jìn)行浸洗，減少由于雜物對(duì)于測(cè)試的影響。

對(duì)于測(cè)試過程中同位素的選擇，考慮到Sm以及Eu會(huì)受到Ba造成的質(zhì)樸干擾，而選擇HREEs測(cè)試則可能受到LREEs產(chǎn)生的氧化物及氫化物的干擾，因此選擇測(cè)試同位素的過程中應(yīng)當(dāng)盡可能全面的考慮，掌握測(cè)試過程中可能出現(xiàn)的多元自干擾現(xiàn)象以及測(cè)試元素的豐度，減少對(duì)試驗(yàn)結(jié)果造成的干擾。

2.2樣品選擇

文章中共計(jì)對(duì)30個(gè)類型不一的地質(zhì)樣品標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，其中有花崗巖（GSR-1）、花崗巖（G-2）、玄武巖（BCR-2）、玄武巖（BHV0-2）、橄欖巖（JP-1）、超基性巖（GBW0701）、超基性巖（GBW07102）、超基性巖（DZM-1）、硅質(zhì)砂巖（GBW03114）、花崗閃長(zhǎng)巖（GSP-2）、白云巖（GSR-12）、安山巖（AGV-2）、純橄欖巖（DTS-1）、流紋巖（RGM-1）等探討膜去溶與等離子質(zhì)譜聯(lián)合方法的可行性。

3　方法

進(jìn)行稀土元素測(cè)試的過程中，使用的ICP-MS信號(hào)的靈敏度相對(duì)較低，尤其是在稀土元素含量較低的情況下靈敏度較差。針對(duì)這樣的情況可以通過膜去溶以及冷卻霧室進(jìn)樣系統(tǒng)適當(dāng)提高信號(hào)的靈敏度。實(shí)驗(yàn)中使用10μg/L的單標(biāo)溶液對(duì)ICP-MS不同樣品引進(jìn)方法條件下產(chǎn)生的信號(hào)靈敏度的改變，發(fā)現(xiàn)在冷卻霧室中，測(cè)試的稀土元素的響應(yīng)值由最初的0.18上升到0.33MCPS/μg/L；而使用Aridus-2的情況下，稀土原色的響應(yīng)值由原來的0.36上升到0.52MCPS/μg/L。根據(jù)這一結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用膜去溶技術(shù)具有更高的增強(qiáng)信號(hào)靈敏度的作用，分析其原因在于膜去溶技術(shù)能夠提高元素的傳輸效率，消除試驗(yàn)中REE-O+造成的影響。除此之外，有研究證實(shí)在使用Aridus-2引入樣品的過程中添加適當(dāng)容量的N2能夠進(jìn)一步提高信號(hào)的靈敏度，改善測(cè)試的準(zhǔn)確性。

除了ICP-MS信號(hào)的靈敏度相對(duì)較低較低之外，對(duì)稀土元素進(jìn)行測(cè)試的過程中還會(huì)出現(xiàn)多原子干擾的現(xiàn)象，其來源主要是稀土以及Ba中的氧化物及氫化物，尤其是在對(duì)稀土元素含量較高的樣品進(jìn)行試驗(yàn)的過程中這一現(xiàn)象會(huì)更加明顯。針對(duì)這樣的情況，同樣可以采用Aridus-2膜去溶以及冷卻霧室去溶進(jìn)樣系統(tǒng)實(shí)施操作，減少以及消除干擾。試驗(yàn)中使用Ba單元溶液以及Ce單元溶液進(jìn)行驗(yàn)證，探討排除多原子干擾的效果。發(fā)現(xiàn)140Ce16O1H產(chǎn)生原子159amu、138Ba16O1H產(chǎn)生155amu；使用冷卻霧室的情況下Ba的氧化物產(chǎn)生率達(dá)到0.23%，而Ce則超過1.2%。而氧化物是造成多原子干擾的主要原因，在輕稀土以及Ba樣品檢測(cè)的過程中作用突出。使用Aridus-2的情況下，Ba以及Ce的產(chǎn)率均不超過0.01%，對(duì)Gd、Eu等其他元素進(jìn)行試驗(yàn)同樣發(fā)現(xiàn)氧化物產(chǎn)率極低，對(duì)比冷卻霧室去溶系統(tǒng)的氧化物產(chǎn)率明顯要低。

4　結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，進(jìn)行地質(zhì)樣品稀土含量的試驗(yàn)過程中。采用等離子質(zhì)譜檢驗(yàn)受到信號(hào)靈敏度和多原子干擾的影響，對(duì)真實(shí)的測(cè)試結(jié)果造成一定的影響。因此，排除多原子干擾、提高信號(hào)靈敏度是等離子質(zhì)譜工作中的重點(diǎn)內(nèi)容。文章分析發(fā)現(xiàn)，采用膜去溶技術(shù)不但能夠提高等離子質(zhì)譜信號(hào)強(qiáng)度，同時(shí)可以減少多原子干擾，提高測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性，應(yīng)用價(jià)值較高。

［1］蔣常菊.地質(zhì)樣品中稀土含量實(shí)施膜去溶與等離子質(zhì)譜聯(lián)合測(cè)量分析 ［J］.科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2015，（19）：117-117.

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F407.1［文獻(xiàn)碼］ B

1000-405X（2016）-8-331-1