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微波消解电感耦合等离子体质谱法测定地球化学样品中钒铬镍锗砷

沈宇, 张尼, 高小红, 李皓, 马怡飞

沈宇, 张尼, 高小红, 李皓, 马怡飞. 微波消解电感耦合等离子体质谱法测定地球化学样品中钒铬镍锗砷[J]. 岩矿测试, 2014, (5): 649-654.
引用本文: 沈宇, 张尼, 高小红, 李皓, 马怡飞. 微波消解电感耦合等离子体质谱法测定地球化学样品中钒铬镍锗砷[J]. 岩矿测试, 2014, (5): 649-654.
Yu SHEN, Ni ZHANG, Xiao-hong GAO, Hao LI, Yi-fei MA. Simultaneous Determination of V, Cr, Ni, Ge and As in Geochemical Samples by ICP-MS Combined with Microwave Digestion Sample Preparation[J]. Rock and Mineral Analysis, 2014, (5): 649-654.
Citation: Yu SHEN, Ni ZHANG, Xiao-hong GAO, Hao LI, Yi-fei MA. Simultaneous Determination of V, Cr, Ni, Ge and As in Geochemical Samples by ICP-MS Combined with Microwave Digestion Sample Preparation[J]. Rock and Mineral Analysis, 2014, (5): 649-654.

微波消解电感耦合等离子体质谱法测定地球化学样品中钒铬镍锗砷

详细信息
    作者简介:

    沈宇, 硕士, 工程师, 研究方向为无机元素光谱、质谱分析. E mail:shenyusherry@163.com

  • 中图分类号: P575.4;O657.63

Simultaneous Determination of V, Cr, Ni, Ge and As in Geochemical Samples by ICP-MS Combined with Microwave Digestion Sample Preparation

  • 摘要: 地质样品中多种元素的分析,通常采用高压密封消解电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS),而应用于测定地球化学样品中的V、Cr、Ni、Ge、As等元素,影响分析准确度的主要原因有:样品前处理方面,高压密封罐会释放Cr和Ni污染样品,同时Ge和As属于易挥发元素容易造成损失;质谱测定方面,多原子分子离子会产生干扰。本文针对两方面的干扰因素,对比了微波消解硝酸提取、微波消解王水提取、高压密封硝酸复溶、高压密封王水复溶四种前处理方法中待测元素的溶出效果以及污染或损失情况。结果表明,采用微波消解替代高压密封罐消解可消除引入的Cr、Ni污染,避免了Ge、As挥发损失,同时微波消解的时间短。而采用硝酸提取,由于避免了氯的引入,分析效果优于王水提取。且使用八极杆ICP-MS氦气碰撞模式消除了样品基体中的氯多原子分子离子干扰(如37Cl14N对51V干扰,35Cl16OH对52Cr干扰,35Cl37Cl对72Ge干扰以及40Ar35Cl对75As干扰等)。应用微波消解硝酸提取、ICP-MS测定岩石、水系沉积物和土壤国家标准物质,V、Cr、Ni、Ge、As的检出限分别为1.09、0.19、0.55、0.02、0.50 μg/g,精密度(RSD) < 4%,而采用高压密封消解、ICP-MS测定V、Cr、Ni的检出限为3.48、13.09、21.67 μg/g(Ge和As由于挥发无法用此法检测)。运用微波消解硝酸提取-ICP-MS氦气碰撞模式测定地球化学样品中V、Cr、Ni、Ge、As,简化了分析流程,样品消解时间仅2 h,相比于高压密封方法(消解时间48 h)具有消解快速、多元素同时测定、检出限低的特点。

  • 图  1   He碰撞模式对于含Cl多原子分子离子干扰的消除

    Figure  1.   Elimination of mass interferences utilizing He ORS

    表  1   ICP-MS仪器工作条件

    Table  1   Working parameters of the ICP-MS instrument

    工作参数 设定条件 工作参数 设定条件
    功率 1550 W CeO+/CeO+ 0.78%
    雾化气(Ar)流量 0.75 L/min 采样深度 7 mm
    稀释气(Ar)流量 0.25 L/min 雾室温度 2℃
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    表  2   微波辅助消解溶样程序

    Table  2   Procedure of microwave digestion

    消解步骤 功率(W) 升温时间(min) 工作温度(℃) 时间(min)
    1 600 3 80 5
    2 900 3 120 10
    3 900 3 160 10
    4 900 3 200 10
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    表  3   方法准确度及精密度

    Table  3   Accuracyandprecisiontestsofthemethod

    标准物质编号 元素 元素含量(μg/g) RSD(%)(n=3) 对数误差 标准物质编号 元素 元素含量(μg/g) RSD(%)(n=3) 对数误差
    标准值 测量值 标准值 测量值
    GBW07105(玄武岩) V 167 162 1.5 0.01 GBW07405(黄红壤) V 166 146.1 1.5 0.06
    Cr 134 127 1.1 0.02 cr 118 111.7 1.0 0.02
    Ni 140 138 1.2 0.01 Ni 40 32 1.2 0.09
    Ge 0.98 1.03 1.1 0.02 Ge 2.6 2.9 1.0 0.05
    As 0.7 0.92 3.5 0.12 As 412 420 1.0 0.01
    GBW07309(长江沉积物) V 97 86 1.7 0.05 GBW07407(砖红壤) V 245 225 1.0 0.04
    Cr 85 80 0.9 0.02 Cr 410 401 0.6 0.01
    Ni 32 35 1.4 0.04 Ni 276 241 0.9 0.06
    Ge 1.3 1.1 1.0 0.08 Ge 1.6 1.7 1.1 0.03
    As 8.4 10.0 1.5 0.08 As 4.8 6.0 3.8 0.10
    GBW07105(斜长角闪岩) V 296 267 1.0 0.04 GBW07103(花岗岩) V 24 22 1.9 0.04
    Cr 137 117 1.0 0.07 Cr 3.6 3.2 2.5 0.05
    Ni 117 97 1.1 0.08 Ni 2.3 2.9 2.3 0.10
    Ge 1.46 1.16 1.0 0.10 Ge 2.0 1.9 1.1 0.02
    As 26 28 1.2 0.03 As 2.1 2.6 3.4 0.09
    GBW07311(多金属矿) V 47 43 1.7 0.04
    Cr 40 42 1.5 0.02
    Ni 14.3 15.4 1.5 0.03
    Ge 1.81 2.00 1.1 0.04
    As 188 195 1.0 0.02
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    表  4   采用ICP-MS与ICP-AES/AFS分析实际地质样品结果对比

    Table  4   Comparison of analytical results of the elements in actual samples by ICP-MS and ICP-AES/AFS methods

    样品编号 元素 元素含量(μg/g) ICP-MS精密度RSD(%)(n=3) 对数误差 样品编号 元素 元素含量(μg/g) ICP-MS精密度RSD(%)(n=3) 对数误差
    ICP-MS ICP-AES/AFS ICP-AES/AFS ICP-MS
    S-1(岩石) V 10.6 9.5 1.6 0.05 S-6(水系沉积物) V 51.4 56 1.2 0.04
    Cr 50.9 46.5 1.6 0.04 Cr 10 12 1.8 0.09
    Ni 68 68 1.2 0.00 Ni 19 23 1.2 0.09
    Ge 0.9 1.2 3.0 0.12 Ge 0.6 0.7 3.1 0.07
    As 0.7 0.7 1.5 0.02 As 100 117 1.8 0.07
    S-2(岩石) V 30 30 1.4 0.00 S-7(土壤) V 19.3 19.5 1.3 0.01
    Cr 13.3 14.4 2.3 0.04 Cr 82 97 1.3 0.07
    Ni 14 18 1.2 0.10 Ni 62 64 1.0 0.01
    Ge 0.81 0.87 3.0 0.03 Ge 1.0 1.3 3.0 0.10
    As 14 18 1.2 0.10 As 62 64 1.0 0.01
    S-3(岩石) V 9.9 11.2 1.4 0.05 S-8(土壤) V 47.0 49 1.2 0.02
    Cr 51 52 1.9 0.01 Cr 23.0 24.8 1.0 0.03
    Ni 2.1 2.7 1.5 0.11 Ni 68 68 1.2 0.00
    Ge 0.84 0.97 3.2 0.11 Ge 0.7 0.7 1.5 0.02
    As 2.1 2.7 1.5 0.11 As 19 22 2.1 0.06
    S-4(水系沉积物) V 123.8 131 1.2 0.02 S-9(土壤) V 40 32 1.2 0.09
    Cr 2.8 3.4 2.3 0.08 Cr 12.5 14.0 1.0 0.05
    Ni 41 40 1.2 0.01 Ni 14 18 1.2 0.10
    Ge 1.81 1.65 3.0 0.04 Ge 5.2 5.1 0.8 0.01
    As 41 40 1.2 0.01 As 1.7 1.8 3.0 0.03
    S-5(水系沉积物) V 69 71 1.1 0.01 S-10(土壤) V 76 84 1.0 0.04
    Cr 8.2 8.5 1.8 0.02 Cr 15.5 17.2 0.9 0.05
    Ni 23 25 1.2 0.03 Ni 2.1 2.7 1.5 0.11
    Ge 0.96 1.13 3.0 0.07 Ge 2.3 1.8 1.2 0.10
    As 23 25 1.2 0.03 As 38 37 2.0 0.02
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图(1)  /  表(4)
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-12-12
  • 修回日期:  2014-02-07
  • 录用日期:  2014-05-28
  • 发布日期:  2014-05-24

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