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混合酸敞开或高压密闭溶样-ICPMS测定地质样品中稀土元素

贾双琳, 赵平, 杨刚, 孙霞, 何海

贾双琳, 赵平, 杨刚, 孙霞, 何海. 混合酸敞开或高压密闭溶样-ICPMS测定地质样品中稀土元素[J]. 岩矿测试, 2014, 33(2): 186-191.
引用本文: 贾双琳, 赵平, 杨刚, 孙霞, 何海. 混合酸敞开或高压密闭溶样-ICPMS测定地质样品中稀土元素[J]. 岩矿测试, 2014, 33(2): 186-191.
JIA Shuang-lin, ZHAO Ping, YANG Gang, SUN Xia, HE Hai. Quick Determination of Rare Earth Elements in Geological Samples with Open Acid Digestion or High-pressure Closed Digestion by Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry[J]. Rock and Mineral Analysis, 2014, 33(2): 186-191.
Citation: JIA Shuang-lin, ZHAO Ping, YANG Gang, SUN Xia, HE Hai. Quick Determination of Rare Earth Elements in Geological Samples with Open Acid Digestion or High-pressure Closed Digestion by Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry[J]. Rock and Mineral Analysis, 2014, 33(2): 186-191.

混合酸敞开或高压密闭溶样-ICPMS测定地质样品中稀土元素

基金项目: 

贵州省地质矿产勘查开发局地质科研项目 黔地矿科合(2012)14号

详细信息
    作者简介:

    贾双琳,硕士,工程师,主要从事岩石矿物分析测试工作。E-mail: shuanglin0070@163.com

  • 中图分类号: O614.33; O657.63

Quick Determination of Rare Earth Elements in Geological Samples with Open Acid Digestion or High-pressure Closed Digestion by Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry

  • 摘要:

    测定地质样品中的稀土元素时,用碱熔法处理样品过程繁琐,混合酸敞开酸溶法的酸种类多,用量较大,而微波消解法批次处理样品少,效率不高。本文比较了7种混合酸敞开酸溶体系、硝酸-氢氟酸高压密闭体系对样品溶样的效果,采用电感耦合等离子体质谱测定15个稀土元素的含量,建立了一套样品前处理体系简单、酸用量少、相对快捷的测定地质样品中稀土元素的方法。通过对59件国家标准物质的测试分析,结果表明硫酸-氢氟酸敞开酸溶和硝酸-氢氟酸高压密闭溶样两套体系的方法检出限、精密度、准确度均能达到地质行业相关标准测试要求。硫酸-氢氟酸敞开酸溶体系对于样品中钡含量较高,或样品量较少时适用;硝酸-氢氟酸高压密闭溶样体系的检出限更低,适用于大批量样品的分析测试。两套体系均不需要进行数学干扰校正,且酸用量少(最多6 mL),分析效率高(平均每日分析测试300件),有较大的推广应用价值。

  • 致谢: 感谢中国科学院地球化学研究所漆亮研究员的悉心指导,同时对参与本项目研究的同事表示衷心感谢。
  • 图  1   硫酸-氢氟酸敞开酸溶体系酸用量试验

    系列1:0.5 mL硫酸+2 mL氢氟酸;系列2:0.5 mL硫酸+2.5 mL氢氟酸;系列3:0.5 mL硫酸+3 mL氢氟酸;系列4:0.5 mL硫酸+2.5 mL氢氟酸;系列5:1 mL硫酸+2.5 mL氢氟酸;系列6:1.5 mL硫酸+2.5 mL氢氟酸。

    Figure  1.   The results of different acid concentration of H2SO4-HF

    表  1   ICP-MS仪器工作参数

    Table  1   Operation parameters of the ICP-MS instrumen

    工作参数设定条件
    射频功率1404 W
    反向功率 < 8 W
    冷却气(Ar)流量13.02 L/min
    辅助气(Ar)流量0.70 L/min
    雾化气(Ar)流量0.80 L/min
    采样锥(Ni)孔径1.0 mm
    截取锥(Ni)孔径0.7 mm
    测量方式跳峰
    扫描次数50
    驻留时间10 s
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    表  2   不同敞开酸溶体系溶样的准确度结果

    Table  2   Accuracy tests of the method with different open acid digestion systems

    标准物质对数差
    YLaCePrNdSmEuGdTbDyHoErTmYbLu
    GBW 07122(体系1)0.010.030.070.030.030.02-0.08-0.43-0.240.080.00-0.110.050.010.04
    GBW 07108(体系1)0.040.020.110.040.090.050.060.030.000.150.100.070.060.130.17
    GBW 07430(体系1)-0.64-0.58-0.49-0.44-0.44-0.37-0.26-0.43-0.40-0.37-0.43-0.38-0.35-0.37-0.32
    GBW 07122(体系2)-0.02-0.010.02-0.02-0.01-0.02-0.11-0.45-0.270.04-0.05-0.150.01-0.020.00
    GBW 07108(体系2)0.050.030.120.040.080.060.070.050.010.170.110.090.060.130.17
    GBW 07430(体系2)-0.63-0.59-0.50-0.45-0.45-0.40-0.29-0.42-0.40-0.41-0.47-0.41-0.41-0.41-0.37
    GBW 07122(体系3)0.120.110.090.070.060.07-0.03-0.37-0.170.150.07-0.040.140.10.13
    GBW 07108(体系3)0.140.080.160.090.130.110.140.090.060.210.150.120.120.190.23
    GBW 07430(体系3)-0.070.030.300.070.040.050.090.070.060.01-0.060.04-0.02-0.020.00
    GBW 07122(体系4)-0.040.030.01-0.05-0.06-0.08-0.15-0.49-0.32-0.02-0.10-0.180.020.000.06
    GBW 07108(体系4)0.01-0.010.05-0.020.03-0.020.040.02-0.040.100.040.020.000.090.11
    GBW 07430(体系4)-0.01-0.040.250.00-0.04-0.03-0.040.020.020.03-0.010.040.040.030.05
    GBW 07122(体系5)-0.040.020.03-0.02-0.04-0.06-0.12-0.46-0.290.00-0.08-0.160.030.020.06
    GBW 07108(体系5)-0.14-0.07-0.03-0.13-0.12-0.17-0.08-0.09-0.18-0.08-0.11-0.12-0.13-0.020.03
    GBW 07430(体系5)-0.04-0.090.22-0.02-0.06-0.04-0.080.010.010.01-0.040.030.030.010.03
    GBW 07122(体系6)0.140.110.110.080.070.09-0.01-0.35-0.150.160.07-0.020.170.120.14
    GBW 07108(体系6)0.03-0.020.06-0.010.030.020.070.040.010.130.060.050.010.110.13
    GBW 07430(体系6)-0.32-0.24-0.17-0.15-0.17-0.13-0.05-0.09-0.11-0.19-0.26-0.14-0.23-0.19-0.18
    GBW 07122(体系7)0.060.050.060.020.020.04-0.04-0.38-0.200.100.06-0.080.090.070.08
    GBW 07108(体系7)-0.08-0.08-0.01-0.08-0.06-0.090.00-0.02-0.090.02-0.05-0.03-0.100.010.04
    GBW 07430(体系7)-0.03-0.080.24-0.03-0.07-0.04-0.040.030.020.08-0.030.040.020.010.02
    注:测试结果以地质行业标准中准确度参数(即测试结果与标准值的对数差)表示,为负值时表示测试结果低于标准值,为正值时表示测试结果高于标准值。行业标准中,对数差的绝对值小于0.13满足标准要求。
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    表  3   测量同位素及检出限

    Table  3   The isotopes of the determined elements and the detection limits of the elements

    测量同位素检出限(μg/g)
    硫酸-氢氟酸敞开酸溶法硝酸-氢氟酸密闭酸溶法
    89Y0.1000.020
    139La0.1100.030
    140Ce0.1800.069
    141Pr0.0200.007
    144Nd0.0600.020
    152Sm0.0200.005
    153Eu0.0040.002
    155Gd0.0200.005
    159Tb0.0030.001
    162Dy0.0200.003
    165Ho0.0040.001
    168Er0.0100.004
    169Tm0.0030.001
    174Yb0.0100.003
    175Lu0.0030.001
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    表  4   方法的准确度合格率结果统计

    Table  4   The correct rate of the measurement

    元素合格率(%)
    硫酸-氢氟酸敞开酸溶法硝酸-氢氟酸密闭酸溶法
    Y95.298.3
    La100100
    Ce10098.3
    Pr10098.3
    Nd10098.3
    Sm10098.3
    Eu96.893.1
    Gd91.984.5
    Tb98.496.6
    Dy10096.6
    Ho10096.6
    Er98.4100
    Tm10096.6
    Yb10098.3
    Lu10098.3
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    表  5   方法精密度

    Table  5   Precision tests of the method

    测量同位素RSD(%)
    硫酸-氢氟酸敞开酸溶法硝酸-氢氟酸密闭酸溶法
    89Y4.13.4
    139La2.23.4
    140Ce1.53.1
    141Pr1.82.9
    144Nd1.83.0
    152Sm1.72.6
    153Eu1.88.5
    155Gd3.19.2
    159Tb3.63.6
    162Dy3.63.7
    165Ho3.64.0
    168Er3.23.8
    169Tm3.84.3
    174Yb3.54.1
    175Lu4.03.7
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图(1)  /  表(5)
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-10-26
  • 录用日期:  2013-11-20
  • 刊出日期:  2014-03-31

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