離子色譜技術(shù)在巖礦測(cè)試中的應(yīng)用

陳以良，陶蘭芳

（江西省地質(zhì)調(diào)查研究院，江西 南昌 330030）

由于我國(guó)國(guó)土面積遼闊，因此有許多礦產(chǎn)資源，但是礦產(chǎn)資源屬于不可再生資源，在對(duì)其進(jìn)行開(kāi)采的過(guò)程中一定要小心謹(jǐn)慎，如果在開(kāi)采過(guò)程中稍有不慎將會(huì)對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生極為嚴(yán)重的影響。想要更加科學(xué)合理的對(duì)地下礦產(chǎn)資源進(jìn)行開(kāi)采則必須要做好前期巖礦測(cè)試工作。如今采用最多的測(cè)試技術(shù)為離子色譜技術(shù)，該技術(shù)為整個(gè)測(cè)試工作提供了極大的便利。離子色譜技術(shù)在最早期的時(shí)候是被應(yīng)用在化學(xué)領(lǐng)域，由于其自身具有很多優(yōu)勢(shì)，在后期的發(fā)展過(guò)程中逐漸引入了巖礦測(cè)試中。目前我國(guó)所使用的離子色譜技術(shù)與發(fā)達(dá)國(guó)家相比仍然有較大差距，我國(guó)不僅缺乏相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，同時(shí)還不具備較為完善的理論體系。對(duì)此相關(guān)部門(mén)應(yīng)該給予充分重視，全面了解和學(xué)習(xí)離子色譜技術(shù)的相關(guān)知識(shí)，在原有的基礎(chǔ)上對(duì)技術(shù)進(jìn)行不斷優(yōu)化和完善，充分發(fā)揮其作用，從而促進(jìn)我國(guó)礦產(chǎn)行業(yè)能夠得到更好的發(fā)展[1-3]。

1 離子色譜技術(shù)的發(fā)展情況

雖然離子色譜技術(shù)是一項(xiàng)新技術(shù)，但是其并不是憑空產(chǎn)生的，而是在離子交換色譜技術(shù)上產(chǎn)生的。在早期的發(fā)展過(guò)程中由于科學(xué)技術(shù)水平較低，離子交換色譜所使用的活動(dòng)相都是強(qiáng)電解質(zhì)，強(qiáng)電解質(zhì)的造成背景較高，被測(cè)定的離子所引起的電導(dǎo)會(huì)逐漸變小，這就使得無(wú)法用檢測(cè)器檢查出其中的待測(cè)離子，即使是可見(jiàn)分光度檢測(cè)器也只能檢測(cè)出很少量的離子。在科學(xué)技術(shù)水平還不發(fā)達(dá)的時(shí)期，在進(jìn)行檢測(cè)的過(guò)程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)電導(dǎo)檢測(cè)器連續(xù)檢測(cè)柱流物困難的問(wèn)題，但是在1975 年的時(shí)候，相關(guān)研究人員對(duì)此問(wèn)題進(jìn)行了解決。

發(fā)展到1979 年的時(shí)候，相關(guān)研究人員在原有的基礎(chǔ)上對(duì)技術(shù)進(jìn)行了進(jìn)一步的革新，使得不使用抑制柱就能夠直接進(jìn)入到電導(dǎo)檢測(cè)器，但是前提是必須要正確的選擇分離柱和洗脫液。隨著研究范圍的不斷擴(kuò)大，離子色譜技術(shù)的應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)大，傳統(tǒng)的技術(shù)之所以無(wú)法再適應(yīng)如今的發(fā)展情況，是因?yàn)楹芏嗉夹g(shù)都有局限性，一些缺陷嚴(yán)重限制了技術(shù)的廣泛應(yīng)用，但是離子色譜技術(shù)卻能夠有效彌補(bǔ)一些傳統(tǒng)技術(shù)的不足之處。離子色譜技術(shù)在陰離子的檢測(cè)方面優(yōu)勢(shì)更加明顯，檢測(cè)速度不僅快，而且還十分靈敏。

在對(duì)離子色譜技術(shù)的原理進(jìn)行研究的過(guò)程中，我們不難發(fā)現(xiàn)其原理就是讓強(qiáng)電解質(zhì)填充在離子交換劑的色譜柱內(nèi)。色譜柱中的離子會(huì)被測(cè)定，然后根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行分離，當(dāng)經(jīng)過(guò)抑制柱時(shí)，強(qiáng)電解質(zhì)溶液會(huì)被轉(zhuǎn)化為低電導(dǎo)溶液，然后在電導(dǎo)池中被檢測(cè)出來(lái)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，離子交換劑的性能得到了有效提高，傳統(tǒng)的單柱被雙色逐漸取代，離子色譜技術(shù)有許多不同的組成部分，但是最為重要的核心部分就是分離柱。從當(dāng)前的實(shí)際發(fā)展情況來(lái)看，分離柱在分離的過(guò)程中可能會(huì)存在不同的區(qū)別，而這一區(qū)別取決于填充材料的性質(zhì)[4]。

2 離子色譜技術(shù)作用的原理

離子色譜技術(shù)在上世紀(jì)70 年代的時(shí)候就被提出，該技術(shù)一經(jīng)提出就受到了人們的廣泛關(guān)注，該技術(shù)在上世紀(jì)80 年代的時(shí)候處于發(fā)展的高峰時(shí)期。在早期應(yīng)用該技術(shù)的過(guò)程中，主要是在試驗(yàn)過(guò)程中進(jìn)行使用，將試驗(yàn)品中的離子進(jìn)行分離，然后對(duì)分離出的離子進(jìn)行測(cè)試。在具體的操作過(guò)程中，物質(zhì)中的電解質(zhì)會(huì)逐漸隨著離子而流動(dòng)，在流動(dòng)過(guò)程中會(huì)經(jīng)過(guò)抑制柱和色譜柱，這樣就能夠形成電導(dǎo)溶液。隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)水平在不斷提高，離子測(cè)試逐漸轉(zhuǎn)化成了單柱測(cè)試，在具體的測(cè)試過(guò)程中以分離柱為主。在展開(kāi)實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中需要充分考慮測(cè)試物質(zhì)的具體情況，根據(jù)物質(zhì)的不同性質(zhì)來(lái)對(duì)分離出的填充物進(jìn)行科學(xué)有效的選擇，這樣才能保證測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。當(dāng)前我國(guó)在進(jìn)行測(cè)試的過(guò)程中最經(jīng)常使用的測(cè)試物質(zhì)是氯元素和氟元素，這兩種元素在錳礦中有十分高的含量。在對(duì)礦產(chǎn)資源進(jìn)行物質(zhì)檢測(cè)的過(guò)程中，需要對(duì)其元素含量進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量，對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行系統(tǒng)性的分析才能有效保證整個(gè)錳礦資源的開(kāi)采效率，同時(shí)能夠避免在進(jìn)行開(kāi)采過(guò)程中對(duì)環(huán)境所造成的污染。當(dāng)前相關(guān)部門(mén)在對(duì)礦產(chǎn)資源進(jìn)行開(kāi)采的過(guò)程中，沒(méi)有充分意識(shí)到前期檢測(cè)準(zhǔn)確性的重要性，由于檢測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確會(huì)造成極為嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)在開(kāi)采的過(guò)程中還會(huì)對(duì)自然環(huán)境造成污染。因此在對(duì)礦產(chǎn)資源進(jìn)行測(cè)試的過(guò)程中，必須要采用科學(xué)合理的測(cè)試手段，保證測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性，這樣才能提高工作效率，并且降低后期可能出現(xiàn)的一些經(jīng)濟(jì)損失。工作人員在展開(kāi)檢測(cè)工作的過(guò)程中，要針對(duì)某一些元素進(jìn)行重點(diǎn)測(cè)量，同時(shí)要避免其他元素對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生的影響，這樣能夠有效降低測(cè)量結(jié)果的偏差。目前在巖礦測(cè)試中，對(duì)陰離子進(jìn)行測(cè)試時(shí)通常會(huì)采用離子色譜的測(cè)試方法，通過(guò)導(dǎo)電檢測(cè)能夠很好的檢測(cè)出被測(cè)溶液中的氮氧化物以及氯離子的數(shù)量。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)操作的過(guò)程中一定要在沒(méi)有紫外線影響的情況下進(jìn)行，因?yàn)樽贤饩€會(huì)對(duì)整個(gè)實(shí)驗(yàn)結(jié)果產(chǎn)生不良影響。

3 離子色譜技術(shù)在巖礦測(cè)試中的應(yīng)用

3.1 在巖礦無(wú)機(jī)陰離子分析中的應(yīng)用

離子色譜技術(shù)在最早期的時(shí)候是被廣泛應(yīng)用在化學(xué)領(lǐng)域，其能夠?qū)?0 多種無(wú)機(jī)陰離子進(jìn)行有效的測(cè)定。在應(yīng)用離子色譜對(duì)樣品進(jìn)行分析的過(guò)程中，首先應(yīng)該充分考慮樣品的實(shí)際情況，并且對(duì)樣品進(jìn)行預(yù)處理，然后需要選擇最為合適的分離和檢測(cè)方法，這樣才能為后期的檢測(cè)奠定良好的基礎(chǔ)。在利用離子色譜法進(jìn)行水樣測(cè)定的過(guò)程中，需要對(duì)樣品進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?，在處理的過(guò)程中只需要用過(guò)濾器將樣品中的顆粒物進(jìn)行過(guò)濾就能夠進(jìn)行后續(xù)的測(cè)定。但是如果是對(duì)巖石礦物質(zhì)等樣品進(jìn)行測(cè)定的過(guò)程中，則必須要對(duì)樣品進(jìn)行酸堿度的處理，除此之外，在進(jìn)行溶解的過(guò)程中可以引入一些溶劑離子。在具體的測(cè)試過(guò)程中，如果含有復(fù)雜離子的樣品一起進(jìn)入到離子色譜儀中，將會(huì)給檢測(cè)帶來(lái)很大的難度，為了避免增加檢測(cè)難度，應(yīng)該盡可能的減少待測(cè)離子所帶來(lái)的一些干擾問(wèn)題[5]。

在早期的發(fā)展過(guò)程中，工作人員在對(duì)巖礦進(jìn)行測(cè)定的過(guò)程中，一般都會(huì)采用一些預(yù)處理方法，在選用預(yù)處理方法的過(guò)程中可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇，最為常見(jiàn)的方法有：熱接法、擴(kuò)散法、半熔法等等。在對(duì)礦物進(jìn)行測(cè)定的過(guò)程中，一般都會(huì)使用半熔法。但是該種方法的操作過(guò)程較為繁瑣，而且需要投入較多的人力物力和財(cái)力，最后所呈現(xiàn)出的效果也并不能讓人十分滿意。對(duì)此我國(guó)相關(guān)研究學(xué)者早就意識(shí)到了該種技術(shù)存在的問(wèn)題，并且對(duì)該方法進(jìn)行了不斷的改進(jìn)和優(yōu)化。在使用離子色譜法對(duì)巖礦樣品的離子進(jìn)行測(cè)定的過(guò)程中，一般都會(huì)采用電導(dǎo)檢測(cè)器的方法來(lái)進(jìn)行檢測(cè)。除此之外，還可以使用非抑制離子色譜法，該種方法主要是通過(guò)間接性的吸收紫外線來(lái)對(duì)相關(guān)物質(zhì)進(jìn)行測(cè)定。

3.2 在巖礦無(wú)機(jī)陽(yáng)離子分析中的應(yīng)用

離子色譜技術(shù)之所以能夠得到十分廣泛的應(yīng)用，不僅僅是因?yàn)槠淠軌蛟趲r礦無(wú)機(jī)陰離子的分析中進(jìn)行應(yīng)用，同時(shí)還能夠充分運(yùn)用在巖礦無(wú)機(jī)陽(yáng)離子的分析過(guò)程中。離子色譜技術(shù)可以對(duì)堿土金屬和堿金屬進(jìn)行科學(xué)有效的測(cè)定，隨著分離柱、檢測(cè)器以及檢測(cè)方法的不斷優(yōu)化和完善，離子色譜技術(shù)已經(jīng)能夠被廣泛的應(yīng)用在過(guò)渡金屬的陽(yáng)離子測(cè)定過(guò)程中。由于試樣的濃縮技術(shù)出現(xiàn)，使得離子色譜的靈敏度得到了有效提高，離子色譜法還可以被應(yīng)用在不同價(jià)態(tài)的金屬離子測(cè)定過(guò)程中，通過(guò)相關(guān)的調(diào)查研究顯示，在使用離子色譜法的過(guò)程中，能夠?qū)λ畼又械腇e2+和Fe3+進(jìn)行有效的測(cè)定和分離。為了避免在進(jìn)行測(cè)定的過(guò)程中出現(xiàn)一些偏差，測(cè)量人員可以等到顯色以后再進(jìn)行后續(xù)的測(cè)定，這樣能夠有效提高測(cè)定的準(zhǔn)確性。

3.3 在分離鑭系金屬中的應(yīng)用

離子色譜還可以被應(yīng)用在分離鑭系金屬的過(guò)程中，鑭系金屬和其他普通的金屬有著本質(zhì)上的區(qū)別，鑭系金屬更容易溶于水，因此在對(duì)其進(jìn)行分離的過(guò)程中，對(duì)技術(shù)有著更加嚴(yán)格的要求，通過(guò)相關(guān)調(diào)查研究顯示，離子色譜技術(shù)可以很好的對(duì)鑭系金屬進(jìn)行分離，在具體的分離過(guò)程中，首先需要對(duì)水化物中的水進(jìn)行科學(xué)有效的置換，其次需要利用離子色譜法中的陽(yáng)離子交換法來(lái)進(jìn)行具體的實(shí)驗(yàn)操作，通過(guò)這樣的方式能夠?qū)﹁|系金屬中的元素進(jìn)行科學(xué)有效的分離，利用離子色譜法能夠有效提高分離效率，并且能夠保證最終的分離質(zhì)量。離子色譜技術(shù)的充分運(yùn)用更有利于我國(guó)對(duì)鑭系金屬礦產(chǎn)資源進(jìn)行開(kāi)發(fā)和利用。

4 離子色譜技術(shù)的未來(lái)發(fā)展前景

由于我國(guó)在具體的發(fā)展過(guò)程中需要應(yīng)用大量的礦產(chǎn)資源，如何對(duì)礦產(chǎn)資源進(jìn)行高效的開(kāi)發(fā)成為相關(guān)部門(mén)應(yīng)該重點(diǎn)研究的問(wèn)題。想要不斷提高開(kāi)發(fā)效率，并且減少在開(kāi)發(fā)過(guò)程中對(duì)周?chē)h(huán)境產(chǎn)生的影響，必須要做好前期的測(cè)定工作。在這樣的前提背景下，離子色譜技術(shù)得到了十分廣泛的應(yīng)用，并且有良好的發(fā)展前景。離子色譜技術(shù)如今在進(jìn)行不斷的優(yōu)化和完善，能夠測(cè)量的離子數(shù)量在不斷增多，由于離子色譜技術(shù)本身具有很好的分離特性，而且在具體的應(yīng)用過(guò)程中還會(huì)使用其他的一切設(shè)備，這就使得整個(gè)分離效率能夠得到有效提高，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步使得當(dāng)前所使用的儀器設(shè)備朝著智能化和多功能的方向進(jìn)行轉(zhuǎn)變。在對(duì)一些較為復(fù)雜的樣品進(jìn)行分析的過(guò)程中，如果想要得到更加準(zhǔn)確的分析結(jié)果，則需要將離子色譜法和其他一些分析技術(shù)進(jìn)行有效的結(jié)合。例如，可以將離子色譜法和流動(dòng)注射法進(jìn)行結(jié)合，通過(guò)這樣的方式，能夠更加高效的對(duì)一些問(wèn)題進(jìn)行解決，并且能夠有效彌補(bǔ)各種技術(shù)方法存在的不足之處。在具體的發(fā)展過(guò)程中，可以充分利用濃縮技術(shù)，濃縮技術(shù)不僅能夠提高方法的靈敏度，同時(shí)還能夠?qū)悠愤M(jìn)行簡(jiǎn)單的預(yù)處理。從當(dāng)前的實(shí)際發(fā)展情況來(lái)看，在對(duì)多種陰離子進(jìn)行測(cè)定的過(guò)程中，最為合適的方法就是離子色譜法，在未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中，離子色譜法還會(huì)進(jìn)行不斷的優(yōu)化和完善，其能夠被應(yīng)用在更多的領(lǐng)域中。由于我國(guó)一直追求可持續(xù)性發(fā)展，任何技術(shù)在發(fā)展過(guò)程中都要考慮自身的抗污染能力，而離子色譜技術(shù)具有很好的抗污染能力，也正是因?yàn)檫@一點(diǎn)，使其具有強(qiáng)大的應(yīng)用前景。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著時(shí)代的不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)在快速進(jìn)步，我國(guó)想要在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中占有一席之地，則必須要不斷提高綜合競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力，而提高綜合競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力的過(guò)程中，最為有效的方式就是對(duì)礦產(chǎn)資源進(jìn)行有效的開(kāi)發(fā)和利用。離子色譜技術(shù)會(huì)被更加廣泛的應(yīng)用在多個(gè)不同的領(lǐng)域，其可以對(duì)巖礦、土礦中的陰離子和陽(yáng)離子進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)試。通過(guò)前期準(zhǔn)確的測(cè)定，能夠幫助工作人員更好的對(duì)礦產(chǎn)資源進(jìn)行開(kāi)發(fā)和利用。相關(guān)技術(shù)人員需要充分了解離子色譜技術(shù)的內(nèi)涵，并且在原有的基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行不斷的優(yōu)化和完善，使其能夠更好的被運(yùn)用在巖礦測(cè)定過(guò)程中，從而推動(dòng)我國(guó)巖礦事業(yè)能夠得到更加快速的發(fā)展。