葛小瑩,王艷龍,焦圣兵,羅善霞,戚洪友,侯慧敏
(河北省區(qū)域地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查研究所,河北 廊坊 065000)
碲(Te)是一種稀散元素,在地殼中含量約0.005~0.5mg·m-3。但其應(yīng)用領(lǐng)域較廣,主要用于鋼鐵、石油、化工、醫(yī)藥等行業(yè),具有獨(dú)特的用途[1]。自然界中Te常和S共生,廣泛分布于各種金屬礦中。目前,檢測地質(zhì)樣品中Te的方法有比色法、極譜法、原子熒光法、原子吸收法、電感耦合等離子體質(zhì)譜法。隨著現(xiàn)代多目標(biāo)地質(zhì)調(diào)查的要求,大型儀器設(shè)備相繼投入用于測定,Te的檢測分析范圍也由常量向痕量和超痕量方面發(fā)展,需要開發(fā)新的適用于快速測定大量樣品的更靈敏的Te的分析方法。因此,本文總結(jié)和評述了近年來Te的測定技術(shù)。
Te測定方法有分光光度法、極譜法、原子熒光法、原子吸收法、電感耦合等離子體質(zhì)譜法。
分光光度法是通過測定被測物質(zhì)在特定波長處或一定波長范圍內(nèi)光的吸收度,對該物質(zhì)進(jìn)行定性和定量分析的方法。早在二十世紀(jì)60年代分光光度法已用于冶金和地質(zhì)元素的測定。1993版巖石和礦石分析規(guī)程中提及光度法測定碲量,具體方法為在共沉淀劑砷的存在下,以次亞磷酸鈉還原碲為單體,與其它元素分離。在H2SO4和HBr溶液中,溴化碲絡(luò)陰離子與丁基羅丹明B生成藍(lán)紫色固化物被苯萃取。在波長565nm處,用分光光度計測量有機(jī)相的吸光度。此法適用于一般礦石(鎢礦石、稀有和有色金屬等)以及巖石中碲的含量測定[2]。
催化極譜法測定碲是一種相對靈敏的方法,但由于樣品預(yù)處理手段和測定體系不同,效果各異。劉忻[3]以Na2CO3和MgO作為捕集劑,將高溫下?lián)]發(fā)出來的Te(利用高溫下碲易揮發(fā)的特點(diǎn))吸收于捕集劑中,后以HCl酸化并煮沸,使Te以四價形式進(jìn)入溶液,分取并加HBr消除干擾元素。在HCl-錸-聚乙二醇體系中,用示波極譜儀用于地質(zhì)樣品中痕量Te的測定。鄭日云[4]使用含酒石酸的HCl溶液上柱,用疏基棉吸附 Se、Te,在 3mL硝酸(2+1)沸水浴中加熱解脫Se、Te,采用催化極譜法分別測定硒、碲,方法適應(yīng)于巖石、土壤、水系沉積物中0.05×10-6以上Se,0.01×10-6以上的Te的測定。夏尊憲[5]在稀HCl體系中經(jīng)732型陽離子交換樹脂分離Te后,在錸(Ⅶ)-鹽酸-聚乙二醇體系中用催化極譜法測定Te,用于黃鐵礦單礦物中痕量Te的測定。其檢出限為0.01ng·mL-1,RSD為 1.5%。涂文志[6]用 pH值為1.5的鹽酸聯(lián)苯胺與HClO4做底液,抗壞血酸代替N2,選用陽極掃描導(dǎo)數(shù)極譜法測定Te。該方法適用于測定高含量Te,被應(yīng)用于四川石棉首例獨(dú)立礦床的礦物樣品的分析測試。
二十世紀(jì)80年代以來,氫化物發(fā)生-原子熒光光譜法(HG-AFS)是發(fā)展較快速的痕量分析技術(shù)。它具有儀器簡單、靈敏度高、測量范圍寬、分析速度快等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于地質(zhì)、冶金和環(huán)境樣品中Se和Te測定。原子熒光測定Te受到多種元素的干擾(Cu、Fe、Co、Ni、V、Cr、Cd、Hg、Pb 等),因此,在復(fù)雜樣品中測定這個元素比較困難。采用分離富集等方法,用氫化物發(fā)生-原子熒光光譜法測定Te的方法,文獻(xiàn)報道較多。戴建中[7]采用王水-高氯酸分解樣品,用疏基棉分離富集碲,在1.2mol·L-1HCl介質(zhì)中通過疏基棉柱,用(1+1)硝酸解脫Te,采用氫化物無色散原子熒光法測定巖石中Se和Te,該方法重現(xiàn)性好。張厚蘭[8]將樣品用HNO3-HClO4分解,以含HClO4的HCl溶液通過743型陽離子交換樹脂分離Cu,原子熒光光譜法測定銅礦中的Se、Te。范凡[9]將樣品與活性炭混勻后,用MgO和Na2CO3做捕集劑,于750℃下焙燒,后用水提取,使得Te進(jìn)入溶液與大多數(shù)共存元素分離,并用乙醇還原高價錳離子,待溶液經(jīng)HCl酸化后,加入鄰菲羅啉掩蔽Cu等元素的干擾后,用氫化物發(fā)生-原子熒光光譜法測定Te的熒光信號值。通過實驗確定出方法的最佳實驗條件,在此條件下獲得的檢出限為0.005μg·g-1,線性范圍 0.025~10μg·g-1,精密度(RSD,n=8)為5.03%~9.24%。肖凡[10]實驗了HCl-NaBr-MIBK體系萃取Te(Ⅳ)的能力,研究了Te(Ⅳ)在KMnO4-HCl-MIBK體系中的反相萃取行為。并找出萃取和反相萃取Te的適宜條件,成功將干擾元素(Au、Ag、Pt、Pd、Cu、Pb、Co、Ni、Cd、As、Sb、Bi、Hg、Tl和Se等)與Te分離,建立了氫化物無色散原子熒光法測定復(fù)雜地質(zhì)樣品中的痕量碲的新方法。但采用分離富集方法操作繁瑣,不能滿足大量樣品分析的要求,一部分科研工作者通過改變?nèi)蹣臃椒?,以滿足多目標(biāo)測定的要求;另有研究表明干擾主要是發(fā)生在氫化物發(fā)生階段,因此研究者采用各種方法消除Te測定過程中干擾元素,提高檢測的準(zhǔn)確度。楊俊衡[11]采用微波消解試樣-原子熒光光譜法測定了土壤中Se和Te的含量。該方法測定Se、Te的檢出限均為0.01μg·g-1。但微波消解受諸多因素影響,且消解結(jié)束后需將消解液中的硝酸趕盡,再用鹽酸、硫脲將待測組分預(yù)還原方可用于測定。賈喜英[12]采用HNO3分解樣品,以硫脲、濃HCl作還原劑,三價鐵鹽為減緩劑,斷續(xù)流動氫化物發(fā)生,原子熒光光譜法測定化探樣品中微量Se、Te。本法適用于0.01~0.80μg·g-1的 Te的測定。該方法未經(jīng)分離富集,簡便快捷,可滿足大批化探樣品的分析。李剛[13]選用HF-HNO3-HClO3溶解銅礦,加入Fe3+和1,10-二氮雜菲作干擾抑制劑,氫化物-原子熒光光譜法直接測定微量Se和Te。加入的抑制劑對Cu、As、Bi、Pb等干擾元素的抑制效果顯著,該方法適用于w(Cu)<25%的銅礦和其它巖石樣品中硒和碲的測定,碲的方法檢出限和RSD分別為0.20μg·L-1和6.31%。王菊香[14]采用(1+1)王水溶樣,在沸水浴中加熱 1h 后,加入 HBr蒸發(fā)消除 As、Sb、Se、Hg的干擾,在5mol·L-1HCl(含鐵鹽)介質(zhì)中以NaBH4為還原劑,用斷續(xù)氫化發(fā)生原子熒光光譜法測定Te,對于一般化探樣品可不經(jīng)分離直接測定。該方法檢出限為0.x ng·g-1級。田莉玉[15]采用HNO3-HCl-HClO4混酸消解樣品,所得消解液轉(zhuǎn)移至25mL比色管中,用1g·L-1KOH溶液調(diào)至中性并過量3mL后,不用進(jìn)行預(yù)還原可直接用HG/AFS法檢測。研究表明,堿性介質(zhì)可消除Cu、Fe、Co、Ni等過渡元素對待測元素Te的干擾。
原子吸收光譜法具有選擇性強(qiáng)、靈敏度高、分析范圍廣、抗干擾能力強(qiáng)、精密度好等優(yōu)點(diǎn),可測定70多個元素,因此,被廣泛應(yīng)用。但它不能多元素同時分析,測定元素不同,必須更換光源燈,這是它的不便之處。對稀有元素碲的測定一些學(xué)者也采用原子吸收光譜法分析。戴金續(xù)[16]研究了雙毛細(xì)管霧化器氫化物-火焰原子吸收法測定地質(zhì)樣品中痕量Se和Te的方法,測定Se、Te的靈敏度分別為0.012μg·mL-1和0.0088μg·mL-1(1%吸收)。該方法簡單實用,可以測定一般地質(zhì)樣品中0.0001%以上的Se和0.0000x%以上的Te。張佩瑜[17]采用甲基異丁基酮于4.8mol·L-1HCl中萃取Te(Ⅳ)的氯化物,以Rh為基體改進(jìn)劑塞曼石墨爐原子吸收法測定有機(jī)相中Te。方法適用于地質(zhì)樣品中痕量碲的測定,靈敏、快速、準(zhǔn)確。Te的特征量為7.6×10-11g。王萬美[1 8]用HNO3-HF-HClO4分解樣品,在鹽酸介質(zhì)中,以抗壞血酸為還原劑用甲基異丁基甲酮同時萃取樣品中的Se、Te。以Pd和Ni作混合基體改進(jìn)劑,使用自制的涂鋯石墨平臺直接測定有機(jī)相中Se和Te。方法檢出限分別為 0.21×10-9gSe,0.13×10-9gTe。
電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS)是一種快速有效的多元素分析儀器,具有靈敏度高、檢出限低、質(zhì)譜干擾少、動態(tài)線性范圍寬的特點(diǎn),可以對不同含量樣品中多種元素同時測定,檢測分析范圍可為常量、痕量和超痕量。韓麗榮[19]試驗了密封酸溶和Na2O2熔融乙醇增強(qiáng)ICP-MS直接測定地質(zhì)樣品中不同含量Te的方法。研究表明,加入乙醇后Te檢出限降低至0.02μg·g-1。兩種溶樣方法均不需任何分離富集手續(xù),對不同含量的樣品都可直接進(jìn)行測定,方法簡單實用。對于含量低于0.02μg·g-1的樣品則需要選擇適當(dāng)?shù)姆椒ǚ蛛x富集后進(jìn)行測定。李國榕[20]采用HF-HNO3-HClO3溶樣,ICP-MS法同時測定地質(zhì)樣品中 Cd、Ga、In、Te、Tl等 5 個元素,方法檢出限為0.0013~0.063μg·g-1。研究表明該方法簡便、具有較好的靈敏度和精密度、分析效率高、適用于批量樣品的快速測定。
地質(zhì)樣品基體復(fù)雜,比色法精密度低,極譜法操作步驟繁瑣,隨著儀器制造技術(shù)的發(fā)展和對樣品測定要求的提高,隨之淘汰。氫化物發(fā)生法可以測定含量低于0.0000x%的Te,但測定前通常需要進(jìn)行分離富集,以消除一定的干擾,不適合大批量樣品尤其是地質(zhì)大調(diào)查樣品的快速測定。但由于氫化物發(fā)生-原子熒光光譜法因具有價格低廉、操作簡便、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn),應(yīng)用較為普遍。原子吸收光譜法在高背景低含量樣品測定任務(wù)中,原子吸收光譜法精密度下降,因此給實際分析地質(zhì)樣品中稀有分散元素碲的含量帶來不便。電感耦合等離子體質(zhì)譜法與其他分析方法相比,優(yōu)點(diǎn)較多,但需要科研工作者進(jìn)一步研究提高其檢出限和精密度。
[1]邢翔,郭建秋.碲的作用、分布及其開發(fā)利用[J].科技創(chuàng)業(yè)月刊,2008,21(12):184-187.
[2]地質(zhì)礦產(chǎn)部科學(xué)技術(shù)司實驗管理處.單體分離-丁基羅丹明B光度法測定碲量[S].巖石和礦石分析規(guī)程.陜西:科學(xué)技術(shù)出版社,1993,280-282.
[3]劉忻.焙燒富集分離-催化極譜法測定地質(zhì)樣品中的痕量碲[J].上海有色金屬,1990,(5):57-57.
[4]鄭日云.巰基棉富集分離-催化極譜測定巖石,土壤中痕量硒碲[J].礦產(chǎn)與地質(zhì),1991,5(3):213-216.
[5]夏尊憲.黃鐵礦單礦物中痕量硒,碲的測定[J].冶金分析,1994,14(2):23-25.
[6]涂文志,章淑榮,姚亞東.陽極化掃描極譜法測定礦石中的碲[J].礦產(chǎn)綜合利用,2000,(6):45-48.
[7]戴建中,周春波.巰基棉分離氫化物無色散原子熒光法測定巖石中硒和碲[J].理化檢驗(化學(xué)分冊),1991,27(4):232-233.
[8]張厚蘭,郭居媛.原子熒光光譜法測定銅礦中硒和碲[J].巖礦測試,1993,12(4):287-289.
[9]范凡.氫化物發(fā)生-原子熒光光譜法測定地球化學(xué)樣品中痕量碲[J].巖礦測試,2005,(3):225-228.
[10]肖凡,劉金巍,王永青,等.萃取/反相萃取分離富集-氫化物無色散原子熒光法測定復(fù)雜地質(zhì)樣品中的痕量碲[J].光譜學(xué)與光譜分析,2009,29(4):1123-1126.
[11]楊俊衡.微波消解試樣-原子熒光光譜法測定土壤中的硒碲[J].理化檢驗(化學(xué)分冊),2008,44(3)240-242.
[12]賈喜英,陳新民,許曉潔.原子熒光光譜法測定化探樣品中微量硒碲[J].西部探礦工程,2002,78:69-70.
[13]李剛,李文莉.氫化物-原子熒光法測定銅礦中微量硒和碲[J].巖礦測試,2002,21(3):223-226.
[14]王菊香,王亞紅,郭愛武.斷續(xù)法氫化物發(fā)生法-原子熒光法測定地質(zhì)樣品中微量碲[J].光譜實驗室,2008,25(3):362-364.
[15]田莉玉,劉淑芹,馬麗艷.在堿性條件下氫化物原子熒光光譜法測定巖石樣品中碲[J].分析試驗室,2003,22(3):50-51.
[16]戴金續(xù),郭小偉.雙毛細(xì)管霧化器氫化物-火焰原子吸收法測定地質(zhì)樣品中痕量硒和碲[J].巖礦測試,1990,9(2):107-110.
[17]張佩瑜,金義.溶劑萃取-石墨爐原子吸收法測定地質(zhì)樣品中痕量碲[J].巖礦測試,1990,9(2):128-131.
[18]王萬美,鄭民奇.甲基異丁基甲酮萃取-石墨爐平臺原子吸收法測定地質(zhì)樣品中痕量硒和碲[J].巖礦測試,1994,13(2):125-127.
[19]韓麗榮,李冰,馬新榮.乙醇增強(qiáng)-電感耦合等離子體質(zhì)譜法直接測定地質(zhì)樣品中碲[J].巖礦測試,2003,22(2):98-102.
[20]李國榕,王亞平,孫元方,等.電感耦合等離子體質(zhì)譜法測定地質(zhì)樣品中稀散元素鉻鎵銦碲鉈[J].巖礦測試,2010,29(3):255-258.