任 青 王同為
(新疆科技學(xué)院, 新疆 庫爾勒 841000)
在地礦行業(yè),測(cè)量微(痕)量金的主要方法有石墨爐法和電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS)[1]。石墨爐法和電感耦合等離子體質(zhì)譜法使用相同的泡沫塑料解脫法:試樣中的Au元素用王水溶解,用泡沫塑料吸附Au元素。Au元素富集到泡沫塑料后,再使用硫脲溶液將其解脫,上機(jī)測(cè)試。
石墨爐原子吸收法檢測(cè)樣品時(shí)需經(jīng)過干燥、灰化等程序,分析一個(gè)樣品至少需要1.5 min, 測(cè)量范圍為0.20~100 ng/mL;ICP-MS分析一個(gè)樣品僅耗時(shí)30 s,測(cè)量范圍為0.13~500 ng/mL[2]。因此在儀器配置資金充足的情況下,ICP-MS法在分析時(shí)間,測(cè)量范圍方面更加符合未來實(shí)驗(yàn)室發(fā)展需求,可以有效解決大批量樣品快速分析的問題,縮短樣品結(jié)果等候時(shí)間,有效提高工作效率。
但I(xiàn)CP-MS法也存在不足,樣品前處理過程中需要使用解脫劑硫脲。硫脲是有毒試劑,對(duì)人體呼吸道有刺激性,損傷皮膚,反復(fù)作用時(shí)可抑制甲狀腺和造血器官的機(jī)能;樣品中硫脲濃度過高會(huì)從溶液中析出產(chǎn)生沉積效應(yīng),堵塞ICP-MS的霧化器、管路、采樣錐等,降低儀器使用壽命,還會(huì)影響分析準(zhǔn)確度。
ICP-MS法常用硫脲濃度為 2.0 g/L,因此本文分別采用1.0 g/L、0.5 g/L和0.2 g/L硫脲處理國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)樣品,并與石墨爐原子吸收法進(jìn)行對(duì)比,針對(duì)降低硫脲濃度的可行性展開探討。
1.1.1 儀器
NexION350X電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(美國鉑金埃爾默公司),PinAAcle 900T石墨爐原子吸收儀(美國鉑金埃爾默公司)。
1.1.2 試劑
1 g/L Au標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(GSB 04—1715—200,購自國家有色金屬及電子材料分析測(cè)試中心);硫脲溶液現(xiàn)用現(xiàn)配;濃鹽酸、濃硝酸、硫脲、鐵鹽其余試劑均為市售分析純;泡沫塑料(去除邊緣的黃色硬皮)剪成約2 cm×1 cm,用10% HCl溶液浸泡0.5 h 后用高純水漂洗3次,漂洗干凈后,擠干水放入塑料瓶中,密封保存?zhèn)溆谩?/p>
1.2.1 樣品消化
本實(shí)驗(yàn)中標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)前處理均采用低溫焙燒除去砷、碳、硫等干擾物質(zhì)。
1.2.2 石墨爐原子吸收法
稱取待測(cè)樣品(基準(zhǔn)物質(zhì))10.00 g于25 mL瓷舟中,放置于馬弗爐內(nèi),敞開爐門,從低溫開始升至650 ℃后關(guān)閉爐門,灼燒1~1.5 h。敞開爐門,樣品稍涼后取出放至室溫,將樣品掃入200 mL燒瓶中,以少量的高純水潤濕樣品,加入50 mL 1∶1王水(現(xiàn)用現(xiàn)配),1 mL三價(jià)鐵溶液,加蓋表面皿置于280 ℃~300 ℃電熱板,加熱1~2 h,待溶液體積蒸至約10 mL左右時(shí)取下,用高純水稀釋至100 mL左右,放入一塊2 cm×1 cm泡沫塑料,排空氣泡后振蕩1 h。高純水洗滌泡沫塑料,擠干泡沫塑料水分后放入到已預(yù)先加入10 mL硫脲溶液的玻璃比色管中,排空氣泡,放入100 ℃水浴鍋中,加熱40 min,趁熱勾出泡沫塑料,待溶液冷卻至室溫后上機(jī)測(cè)定[3]。
1.2.3 電感耦合等離子體質(zhì)譜法
用移液管取1.000 0 mL石墨爐原子吸收法的待測(cè)液于10 mL比色管中,高純水稀釋到刻度并振蕩混合均勻,上機(jī)測(cè)定。
1.2.4 空白試樣
除不加試樣外,試劑用量和操作步驟同上述一致,且每批次測(cè)試至少2個(gè)空白試樣。
1.3.1 石墨爐原子吸收儀參數(shù)設(shè)置
儀器工作條件:波長242.8 nm,燈電流7.5 mA,狹縫0.7 mm。使用交流賽曼背景校正,采取最大功率升溫,測(cè)定方式為峰高。樣品進(jìn)樣體積15 μL,基體改進(jìn)劑體積5 μL。且開機(jī)穩(wěn)定0.5 h后開始測(cè)樣。
1.3.2 電感耦合等離子體質(zhì)譜儀參數(shù)設(shè)置
氬氣壓力90~100 psi(0.75~0.8 MPa);點(diǎn)炬需要真空壓力達(dá)到6.6×10-6托爾以下,在連續(xù)測(cè)樣期間,儀器真空泵保持開啟狀態(tài),有利于維持較好的真空度,且開機(jī)穩(wěn)定0.5~1.0 h后開始測(cè)樣。
采用NexIon Setup solution 調(diào)試儀器,要求元素強(qiáng)度In≥4 000,Be≥2 000,U≥30 000,CeO/Ce+≤0.025,Ce++/Ce+≤0.030,Backg220≤1.0。
標(biāo)準(zhǔn)曲線采用國家標(biāo)準(zhǔn)樣品金1 g/L Au單元素標(biāo)準(zhǔn)溶液(GSB 04—1715—200),用移液管移取至容量瓶,以5%硫酸溶液定容,經(jīng)多級(jí)稀釋配制0.0、0.55、1.1、5.5、 11.0、22.0 mg/L Au標(biāo)準(zhǔn)溶液,上機(jī)待測(cè)。上述標(biāo)準(zhǔn)溶液同時(shí)使用石墨爐法和ICP-MS法測(cè)量,兩種方法均符合實(shí)驗(yàn)分析檢測(cè)要求。
硫脲濃度對(duì)維護(hù)儀器的穩(wěn)定性、延長儀器的使用壽命、提高測(cè)量數(shù)據(jù)可靠性具有重要意義[4]。現(xiàn)今實(shí)驗(yàn)室一般使用2.0 g/L濃度的硫脲進(jìn)行樣品預(yù)處理,本文分別采用三種硫脲濃度1.0 g/L、0.5 g/L和0.2 g/L對(duì)7種國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進(jìn)行預(yù)處理(A:GAu-2b,B:GAu-8a,C:GAu-9b,D:GAu-10b,E:GAu-11b,F(xiàn):GAu-12a,G:GAu-13a),以分析討論降低硫脲濃度的可行性。
2.2.1 精密度分析
對(duì)用不同濃度硫脲預(yù)處理的7種國家基準(zhǔn)物質(zhì)分別平行測(cè)定12次,三種不同硫脲濃度方法的精密度數(shù)據(jù)結(jié)果見圖1。由圖1可知,硫脲濃度為 0.2 g/L 時(shí)精密度最差,1.0 g/L 與0.5 g/L方法的5個(gè)樣品精密度數(shù)值接近,而二者精密度數(shù)據(jù)相差較大的樣品為A:GAu-2b:0.85 ng/g,B:GAu-8a:0.50 ng/g, A和B兩個(gè)樣品為7種國家標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)含量最低的樣品。
圖1 不同硫脲濃度精密度對(duì)比圖
2.2.2 準(zhǔn)確度分析
對(duì)用不同濃度硫脲預(yù)處理的7種國家基準(zhǔn)物質(zhì)分別平行測(cè)定10次,1.0 g/L、0.5 g/L、0.2 g/L硫脲的準(zhǔn)確度數(shù)據(jù)結(jié)果見表1,0.2 g/L硫脲準(zhǔn)確度極差,該法并不可行。1.0 g/L、0.5 g/L法準(zhǔn)確度仍是5種基準(zhǔn)物質(zhì)C~G的準(zhǔn)確度相差不大,低含量A、B基準(zhǔn)物質(zhì)的準(zhǔn)確度較低,其中0.5 g/L準(zhǔn)確度較好。
表1 硫脲準(zhǔn)確度
分析以上三種方法的精確度和準(zhǔn)確度,發(fā)現(xiàn)硫脲濃度為0.5 g/L時(shí)的數(shù)據(jù)精密度及準(zhǔn)確度優(yōu)于1.0 g/L、0.2 g/L,且在測(cè)量低含量基準(zhǔn)物質(zhì)A、B時(shí)的精密度和準(zhǔn)確度也較好,符合樣品分析要求,因此初步推測(cè)0.5 g/L硫脲可更好地滿足地礦樣品的分析要求。為進(jìn)一步驗(yàn)證該法的可行性,進(jìn)行加標(biāo)回收實(shí)驗(yàn)。
注:RE%:相對(duì)誤差
2.2.3 0.5 g/L硫脲的加標(biāo)回收率
通過加標(biāo)回收試驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證采用0.5 g/L硫脲預(yù)處理方法的可行性。分別在7種國家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)中加入金標(biāo)準(zhǔn)溶液,測(cè)定其金含量(表2)。從表2可知,0.5 g/L硫脲方法的加標(biāo)回收率為95%至107%,符合化學(xué)樣品分析質(zhì)量管控要求。從而進(jìn)一步證實(shí)該方法可以更好地滿足地礦樣品的分析要求。
表2 0.5 g/L硫脲的加標(biāo)回收率
本文優(yōu)化了ICP-MS法樣品前處理?xiàng)l件,可將硫脲濃度從實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)在使用的2.0 g/L降至0.5 g/L。0.5 g/L硫脲濃度時(shí),其相關(guān)系數(shù)r=0.999 6,加標(biāo)回收率為95%~107%,尤其是在測(cè)量低含量的兩種基準(zhǔn)物質(zhì)(A:GAu-2b:0.85 ng/g;B:GAu-8a:0.50 ng/g)時(shí),精密度和準(zhǔn)確度明顯優(yōu)于1.0 g/L、0.2 g/L 硫脲方法,符合化學(xué)樣品分析質(zhì)量管控要求。
通過上述數(shù)據(jù)支持,可以有效降低硫脲濃度,從而降低其在電感耦合等離子質(zhì)譜儀管路中的沉積,防止硫脲結(jié)晶堵塞霧化器,有效減輕了化探樣品中儀器配件和管路損耗問題,進(jìn)一步提高了分析測(cè)試效率,同時(shí)也減輕了硫脲對(duì)分析人員健康的危害。