电感耦合等离子体质谱ICP-MS在测定铅矿石中微量元素的...
电感耦合等离子体质谱ICP-MS在测定铅矿石中微量元素的使用
微量元素，是相对主量元素划分的，根据寄存对象不同，可以分为多种类型。目前，比较受关注的主要有两类，一种是生物体中的微量元素，另一种是非生物体中（如岩石中）的微量元素。针对矿石微量元素的检测方法主要包括电子探针分析法、中子活化分析法、等离子体光谱法及质谱法。通过分析研究微量元素，可以得出矿床中的稀有元素矿物的分布规律。
本文参考国家市场监督管理总局、国家标准化管理委员会发布的《GB/T 6730.81-2020铁矿石 多种微量元素含量的测定
电感耦合等离子体质谱法》，采用7mLHCL+1mLHF+2.5mLHNO3对铅矿石标准物质（GBW07236）进行微波消解，选取Ge、Rh、In、Tb、Lu作内标，校正仪器漂移及样品基体所带来的影响和波动。利用ICP-MS
2000E进行测定，结果表明该方法能够快速、准确地分析矿石样品中的多种微量元素。
1.仪器简介
ICP-MS 2000E是江苏天瑞仪器股份有限公司自主研发的电感耦合等离子体质谱仪（如图1），采用PRC碰撞反应池技术，有效消除多原子离子干扰，该款仪器具有灵敏度高、检出限低、稳定性好等优点。
图1. ICP-MS 2000E电感耦合等离子体质谱仪外观图
2.测试原理
样品经微波消解处理，通过雾化器雾化后送入高温等离子体中，干燥、原子化、电离，元素离子经接口室进入质谱仪，通过离子透镜系统、质量分析器及检测器，检测器对相应元素离子做出响应（每秒离子计数cps（counts
per second）），利用响应强度与待测元素离子浓度成正比关系进行定量分析。
3.实验部分
3.1 实验所用设备及试剂
ICP-MS 2000E(带碰撞反应池，江苏天瑞仪器股份有限公司)；
微波消解仪(WX-8000，上海屹尧)；
实验所用超纯水(电阻率达18.25MΩ·cm, 默克密理博，德国）；
硝酸（质量比为65%,G.R，萨劳，西班牙）；
盐酸（质量比为37%,G.R，萨劳，西班牙）；
氢氟酸（质量比为40%，G.R，国药集团）；
元素标准溶液(10µg/mL，Inorganic Ventures，美国)；
氩气（纯度99.999% ，Air Products，美国）。
3.2 样品前处理
称取两个平行试样（GBW07236）各0.1g（精确至0.0001g）于事先洗好的微波消解罐中，分别加入7mLHCL+1mLHF+2.5mLHNO3，预反应20分钟后，盖上消解盖，同时做试样空白。将预处理好的消解罐置于微波消解仪中进行消解（表1）。待消解完成、冷却后，打开消解罐，并用超纯水冲洗盖子至少两次，在赶酸仪上80℃进行赶酸处理，待黄烟冒尽，取下冷却至室温，定容至100mL塑料容量瓶中（所有实验用器皿均用酸浸泡过夜），冲洗消解罐2~3次，同时分别加入50μg/L
Ge、10μg/L（In、Rh、Tb、Lu）混合内标，用2%硝酸定容至刻度摇匀。
表1. 微波消解仪工作参数
| 步骤 | 温度/℃ | 压力/atm | 保持时间/min |
| 1 | 120 | 10 | 3 |
| 2 | 150 | 12 | 10 |
| 3 | 180 | 18 | 10 |
| 4 | 200 | 25 | 30 |
3.3 标准溶液配制
配制不同浓度梯度Co、Cu、Y、Cd、Sb、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Dy、Ho、Tm、Yb、W多元素混合标准溶液，于一系列100mL的容量瓶中，同时分别加入50μg/L
Ge、10μg/L（In、Rh、Tb、Lu）混合内标，用2%硝酸定容至刻度摇匀以待备用（表2）。
表2. 各元素标准溶液浓度（µg/L）
| 元素 | 标液1 | 标液2 | 标液3 | 标液4 | 标液5 | 标液6 |
| Co、La、Ce、Ho | 1.0 | 2.0 | 5.0 | 10.0 | 20.0 | 50.0 |
| Cu、Y、Cd、Sb、Nd、Dy、Tm、W | 5.0 | 10.0 | 20.0 | 50.0 | 100 | 200 |
| Pr、Sm | 0.50 | 1.0 | 2.0 | 3.0 | 4.0 | 5.0 |
3.4 仪器参数优化
采用10μg/L Li、Co、In、Ce 、U调谐液对仪器进行优化（表3）。
表3. 仪器工作参数
| 仪器参数 | 工作条件 | 仪器参数 | 工作条件 |
| RF电源功率 | 1300W | 等离子气 | 13L/min |
| 辅助气 | 1.06 L/min | 载 气 | 1.2L/min |
| 采样深度 | 16 | 扫描方式 | 跳 峰 |
3.5 实验数据
待仪器热机完成后，在标准模式下对试样进行平行测定6次。将6次测定结果取其平均作为试样测定值，同时计算其精密度（表4）。
表4. 铅矿石标准物质（GBW07236）测定值及精密度（n=6）
| 元素 | 同位素 | 标准值 mg/kg |
测定值 mg/kg |
精密度 （%） |
| Co | 59 | 15.7±2.3 | 17.25 | 1.45 |
| Cu | 65 | 350±20 | 337.61 | 0.48 |
| Y | 89 | 16.2±2.1 | 15.44 | 2.64 |
| Cd | 111 | 2.6±0.4 | 2.85 | 1.60 |
| Sb | 121 | 12±1.3 | 11.88 | 1.09 |
| La | 139 | 31.2±1.5 | 31.00 | 1.30 |
| Ce | 140 | 66.8±1.8 | 67.43 | 1.23 |
| Pr | 141 | 6.2±0.7 | 6.88 | 1.08 |
| Nd | 146 | 23.4±1.2 | 24.23 | 1.55 |
| Sm | 147 | 4.6±0.3 | 4.58 | 1.92 |
| Dy | 163 | 3.1±0.4 | 3.45 | 2.47 |
| Ho | 165 | 0.65±0.08 | 0.63 | 2.90 |
| Tm | 169 | 0.26±0.02 | 0.25 | 2.88 |
| Yb | 172 | 1.7±0.3 | 1.99 | 2.01 |
| W | 182 | 30.6±2.6 | 31.37 | 0.88 |
4. 结论
利用微波消解法，采用HCL-HF-HNO3三酸体系对样品进行前处理，以Ge、Rh、In、Tb、Lu作内标，校正仪器漂移和基体的影响，使用电感耦合等离子体质谱仪ICP-MS
2000E测定了国家一级标准物质铅矿石（GBW07236）中15种微量元素，其测定值与标准值完全吻合，精密度在0.46%~2.90%之间。综上所述，该方法可以满足矿石样品的微量元素检测，包括稀土元素
