电感耦合等离子体质谱%28ICP-MS%29法测定地质样品中Cu和Zn的干扰研究.pdf
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1、第 卷第 期 年 月中国无机分析化学C h i n e s eJ o u r n a l o f I n o r g a n i cA n a l y t i c a lC h e m i s t r yV o l ,N o d o i:/j i s s n 收稿日期:修回日期:基金项目:中央引导地方科技发展专项资金资助项目(K T );湖南省地质院科研基金项目(HN G S T P )作者简介:禹莲玲,女,高级工程师,主要从事岩矿测试分析研究.E m a i l:y u l l y e a h n e t通信作者:彭君,男,高级工程师,主要从事地质实验测试技术开发应用和标准物质研制方面的研究
2、.E m a i l:p e n g j u n c o m引用格式:禹莲玲,王干珍,徐小华,等电感耦合等离子体质谱(I C P M S)法测定地质样品中C u和Z n的干扰研究J中国无机分析化学,():YUL i a n l i n g,WAN GG a n z h e n,XUX i a o h u a,e t a l I n t e r f e r e n c eS t u d yo nD e t e r m i n a t i o no fC ua n dZ n i nG e o l o g i c a l S a m p l e sb yI n d u c t i v e l yC
3、o u p l e dP l a s m aM a s sS p e c t r o m e t r y(I C P M S)J C h i n e s eJ o u r n a l o f I n o r g a n i cA n a l y t i c a lC h e m i s t r y,():电感耦合等离子体质谱(I C P M S)法测定地质样品中C u和Z n的干扰研究禹莲玲王干珍徐小华李丽云彭 君高 亮(湖南省地质实验测试中心,长沙 ;湖南省郴州生态环境监测中心,湖南 郴州 ;赛默飞世尔科技有限公司,上海 )摘要电感耦合等离子体质谱(I C P M S)法标准模式测定地质样品
4、中C u和Z n时,样品溶液中T i在高温下易形成T i O和T i OH产生离子重叠干扰,使测定值偏离真值而影响测定结果.采用氢氟酸高氯酸硝酸消解、王水复溶样品,通过多级在线校正 T i O,消除T i O和T i OH离子重叠干扰,研究了单质T i与 T i O、质荷比、离子间存在的关系,建立了一种电感耦合等离子体质谱(I C P M S)法测定地质样品中C u和Z n的分析方法.结果表明:单质T i对C u和Z n产生的干扰值与其质量浓度呈非简单的正相关性,T i O产生的干扰离子质荷比 离子强度比 高,质荷比 离子强度比 高;T i O对质荷比、离子干扰增量值与单质T i质量浓度变化无
5、关;N i对 T i O产生同量异位素重叠干扰,测定值须校正来自 N i的贡献.I C P M S法测定地质样品中C u和Z n时应选择测量同位素 C u和 Z n,其检出限(n)分别为 和 g/g.经有证标准物质验证,测定值与认定值吻合,准确度(R E)小于 ,精密度(R S D,n)小于 .适用于I C P M S法测定地质样品中C u和Z n的质谱干扰消除,满足地质分析要求.关键词电感耦合等离子体质谱法;地质样品;铜;锌;钛;在线校正中图分类号:O TH 文献标志码:A文章编号:()I n t e r f e r e n c eS t u d yo nD e t e r m i n a
6、t i o no fC ua n dZ n i nG e o l o g i c a lS a m p l e sb yI n d u c t i v e l yC o u p l e dP l a s m aM a s sS p e c t r o m e t r y(I C P M S)YUL i a n l i n g,WANGG a n z h e n,XUX i a o h u a,L IL i y u n,P E NGJ u n,GAOL i a n g(H u n a nP r o v i n c eG e o l o g i c a lT e s t i n gI n s t
7、i t u t e,C h a n g s h a,H u n a n ,C h i n a;H u n a nC h e n z h o uE c o l o g i c a lE n v i r o n m e n tM o n i t o r i n gC e n t e r,C h e n z h o u,H u n a n ,C h i n a;T h e r m o F i s h e rT e c h n o l o g yC o,L t d,S h a n g h a i ,C h i n a)中国无机分析化学 年A b s t r a c t Wh e nt h es t a
8、 n d a r dm o d eo f i n d u c t i v e l yc o u p l e dp l a s m am a s ss p e c t r o m e t r y(I C P M S)i su s e dt od e t e r m i n eC ua n dZ ni ng e o l o g i c a l s a m p l e s,T i Oa n dT i OHa r ee a s i l yf o r m e di nt h es a m p l es o l u t i o na th i g ht e m p e r a t u r e,r e s
9、u l t i n gi no v e r l a p p i n gi n t e r f e r e n c e,w h i c hd e v i a t e st h em e a s u r e dv a l u ef r o mt h et r u ev a l u ea n da f f e c t s t h ed e t e r m i n a t i o nr e s u l t U s i n gh y d r o f l u o r i ca c i d p e r c h l o r i ca c i d n i t r i ca c i dd i g e s t i
10、o na n dr e g i as o l u t i o ns a m p l e s,t h er e l a t i o n s h i pb e t w e e nT i a n d T i O,m a s sc h a r g er a t i o,i o n sw a ss t u d i e db y m u l t i s t a g eo n l i n ec o r r e c t i o no f T i O,e l i m i n a t i n gt h ei n t e r f e r e n c eo fT i Oa n d T i OHo v e r l a
11、p p i n g A na n a l y t i c a lm e t h o d f o r t h ed e t e r m i n a t i o no fC ua n dZ n i ng e o l o g i c a l s a m p l e sb y i n d u c t i v e l yc o u p l e dp l a s m am a s s s p e c t r o m e t r y(I C P M S)w a s e s t a b l i s h e d T h e r e s u l t s s h o wt h a t t h e i n t e r
12、 f e r e n c ev a l u eo fT i o nC ua n dZ ni sn o tas i m p l ep o s i t i v ec o r r e l a t i o nw i t hi t sm a s sc o n c e n t r a t i o n T h es t r e n g t ho ft h ei n t e r f e r e n c e i o n sp r o d u c e db yT i Oi sh i g h e rt h a n i nm a s s t o c h a r g er a t i o(),a n dh i g h
13、e rt h a n i nm a s s t o c h a r g er a t i o()T h e i n t e r f e r e n c e i n c r e m e n to f T i Oa g a i n s tm a s s c h a r g e r a t i o a n d i o n si sn o t r e l a t e dt ot h ec h a n g eo fT im a s sc o n c e n t r a t i o n N ip r o d u c e st h es a m ea m o u n to fe c t o p i co v
14、 e r l a pi n t e r f e r e n c e t o T i O,a n dt h em e a s u r e dv a l u em u s tb ec o r r e c t e d f o r t h ec o n t r i b u t i o nf r o m N i F o r t h ed e t e r m i n a t i o no fC ua n dZ n i ng e o l o g i c a l s a m p l e sb yI C P M S,t h em e a s u r e di s o t o p e s C ua n d Z n
15、s h o u l db es e l e c t e d,a n dt h e i rd e t e c t i o n l i m i t s(n)a r e a n d g/g,r e s p e c t i v e l y V e r i f i e db y t h e c e r t i f i e dr e f e r e n c em a t e r i a l,t h em e a s u r e dv a l u e sw e r ec o n s i s t e n tw i t ht h ec o n f i r m e dv a l u e s,t h ea c c
16、u r a c y(R E)w a sl e s s t h a n ,a n dt h ep r e c i s i o n(R S D,n)w a sl e s st h a n T h e m e t h o di ss u i t a b l ef o rt h ee l i m i n a t i o no fm a s ss p e c t r o m e t r y i n t e r f e r e n c eo fC ua n dZ ni nt h ed e t e r m i n a t i o no fg e o l o g i c a l s a m p l e sb
17、yI C P M S,a n dm e e t s t h er e q u i r e m e n t so fg e o l o g i c a l a n a l y s i s K e y w o r d si n d u c t i v e l yc o u p l e dp l a s m a m a s ss p e c t r o m e t r y(I C P M S);g e o l o g i c a ls a m p l e;c o p p e r;z i n c;t i t a n i u m;o n l i n ec o r r e c t i o nC u和Z n
18、是常见的重金属元素,由于地质样品基体复杂干扰多,因此对地质样品中C u和Z n的准确测定是一个挑战.近年来随着检测技术的不断发展,微量C u和Z n的测定方法主要有极谱法、原子吸收光谱法、电感耦合等离子体原子发射光谱(I C P O E S)法、电感耦合等离子体质谱(I C P M S)法等.I C P M S法具有检出限低、灵敏度高、选择性强、稳定性好、可多元素同时测定等优点,在材料、地质、环境、食品、医药卫生等行业得到了广泛应用 .但I C P M S法测定地质样品时,存在同量异位素重叠、难熔氧化物、多原子离子或加合离子和双电荷离子等干扰,影响复杂地质样品的微量及痕量元素的测定 .T i在
19、 自 然 界 中 分 布 较 广,约 占 地 壳 质 量 的 ,在地壳中有种同位素,自然丰度分别为 T i()、T i()、T i()、T i()、T i(),其在I C P M S法测定时形成的质荷比分别为、和 的氧化物离子(T i O)和氢氧化物离子(T i OH)会对 N i、C u、Z n、C u、Z n造成质谱干扰,影响C u和Z n的测定结果.质谱仪自 年碰撞池的出现和 年动能歧视(K E D)模式的问世,极大地降低了多原子离子干扰,有地质工作者采用碰撞模式降低测定时产生的部分干扰,却仍存在部分干扰和多元素同时分析效率不高的缺点.I C P M S测定时对于不能有效避免的质谱干扰,
20、可采用校正方程进行消除.G B/T 标准方法中通过分别监测单质 T i和 T i的含量,利用自然丰度值转换成 T i O和 T i O干扰离子计算得出产生的 C u和 Z n干扰值,再由 C u和 Z n的测定总值离线扣除T i O离子产生的干扰值,最终得到地质样品中C u和Z n的真实结果.禹莲玲等 测定高锡地质样品中的痕量镉时,选择多种同位素镉同时测定,根据样品中锡的含量分段计算出干扰系数值,通过干扰校正对多种同位素镉测定结果进行比较,得出更加准确可靠的测定结果.于兆水等 通过多级校正消除了A r C l、C l O多原子离子对A s的干扰测定.本文选取系列T i含量不同的地质标准物质,经
21、氢氟酸高氯酸硝酸消解、王水复溶处理,在纯的T i溶液中以 R h为内标,监测对比多种同位素T i、T i O、N i的离子计数,研究T i质量浓度与质荷比为、和 氧化物离子(T i O)和氢氧化物离子(T i OH)的相互关系,求得干扰系数值.采用多级在线校正样品中 T i O、N i消除质荷比、离子对 C u和 Z n的干扰,建立第 期禹莲玲等:电感耦合等离子体质谱(I C P M S)法测定地质样品中C u和Z n的干扰研究了电感耦合等离子体质谱法测定地质样品中C u和Z n的分析方法.本方法适用于消除地质样品中C u和Z n的质谱干扰实验,满足地质样品分析要求,同时相比G B/T 标准方
22、法中的干扰消除方式高效、简便、易操作.实验部分 主要仪器与工作条件X S e r i e s I I型电感耦合等离子体质谱仪(美国赛默飞世尔公司).仪器主要参数:射频功率 W、等离子体气流速 L/m i n、辅助气流速 L/m i n、雾化气流速 L/m i n、进样泵速 r/m i n、进样冲洗时间 s、扫描方式为跳峰.B S A S型 电 子 天 平(德 国 赛 多 利 斯 公 司),C T 型温控加热电板(天津拓至明实验仪器技术开发公司).标准溶液和主要试剂C u、Z n、N i、T i、R h单元素标准储备溶液(国家有色金属及电子材料分析测试中心):m g/L,使用时采用(体积分数)硝
23、酸稀释至 g/L,备用;硝酸、盐酸、氢氟酸均为优级纯,高氯酸为分析纯,实验室用水为去离子水(Mc m).校准曲线用标准溶液系列见表.样品制备 样品来源依据样品中T i含量的高低和铜锌含量不同,选取了系列T i含量不同的有证标准物质:水系沉积物(G BW 、G BW 、G BW 、G BW 、G BW )、土壤(G BW 、G BW )、辉长岩G BW 、钒钛磁铁矿G BW ,水系沉积物和土壤标准物质为中国地质科学地球物理化学勘查研究所研制,辉长岩、钒钛磁铁矿标准物质为国家地质测试中心研制.样品处理准确称取 g(精确至 g)样品于 m L聚四氟乙烯坩埚中,用少量去离子水沿壁润湿,往坩埚中分别加入
24、氢氟酸和硝酸各m L、高氯酸m L,置于 电热板上敞开消解至白烟刚冒尽,稍冷,趁热加入 王水m L,微沸,加入去离子水直至溶液清亮后取下,冷却,将溶液转移至 m L比色管中,定容,摇匀,然后吸取上清液稀释倍(稀释因子D F ),摇匀,静置待测.表标准曲线溶液元素、浓度及介质T a b l eC o n c e n t r a t i o n so f t h ee l e m e n t s i nc a l i b r a t i o ns t a n d a r ds o l u t i o n标准溶液编号元素浓度/(gL)王水/C u/Z n N i T i 结果与讨论 选择C u和Z
25、n同位素元素在自然界中均以多种自然丰度值的同位素存在,I C P M S测定时受质谱干扰不同,多原子离子质谱干扰是I C P M S法中最严重的干扰类型,干扰扣除对微量、痕量元素的准确测定非常重要.干扰值可通过分析一个仅含形成氧化物元素的溶液,然后计算MO对分析物峰的贡献,由此求出干扰系数值 进 行 方 程 校 正.为 得 到 准 确 的 定 量 结果,侍金敏等 认为采用I C P M S必须将干扰排除或者降低到最低程度.地质样品复杂,选择合适的测量同位素能有效避开相关干扰,可提高待测元素的准确度.地壳中T i、C u、Z n各稳定自然丰度的同位素分别为 T i()、T i()、T i()、T
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