贾 鹏，张 霞

（甘肃省有色地质勘查局天水矿产勘查院测试中心，甘肃 天水 741020）

近些年来随着国家对于岩石、矿物研究重视程度增加，元素地球化学有了快速发展，通过分析岩矿中元素组成可以判定地层情况，能够有效追踪物源。ICP-AES法（电感耦合等离子体原子发射光谱法）具有较强的抗干扰性能以及较高的精度，具有较低的检出限，所以在地质分析方面已经成为了非常重要的分析方式。通过ICP-AES法能够有效测定岩矿中17种金属元素，包括K、Na、Ca、Mg、Sr、Ba、Mn、Cu、Fe、Al、Ni、Li、Co、V、Zn、Ti、Cr等，在测定过程中可以快速消解岩石样品，非常适合用于分析基体成分复杂的岩石矿物[1]。

1 ICP-AES法测定岩矿样品金属元素实验内容分析

1.1 所用仪器的工作条件

仪器工作条件如表1所示。

表1 仪器工作条件

1.2 样品的前处理分析

取适量典型的岩矿样品将其粉碎，过100目尼龙筛之后选取一定量置于烘箱中，在105℃的条件下烘2小时～3小时，取出后放于干燥器中自然冷却到室温备用。实验样品的处理：称取0.1g样品放置于聚四氟乙烯烧杯中，先加入约1ml去离子水将样品润湿后缓慢加入10mL王水将样品稀释摇匀。之后向其中加入2mL氢氟酸并在130℃的环境中加热约4小时，之后向其中加入约1mL高氯酸并升温到200℃，在高氯酸冒出明显的白烟之后向其中加入2mL硝酸溶液后持续进行加热，样品完全溶解之后停止加热，冷却之后将其移到10mL的比色管当中，之后加水将其稀释到标线。另外，采用同样的方式实施样品空白试验，用于后续结果分析。

2 试验结果分析讨论

2.1 仪器设备工作参数的设定

第一，分析线。相对于化学方式获得的火焰来说，通过ICP光源可以获得更高的温度，同时具有较高的激发能量以及大量的发射谱线，所以各种金属元素分析谱线多少都会受到相应干扰。因此一定要充分考虑到相应影响因素，包括响应信号、共存元素等等，所以要采用具有较好的峰形、较好干扰以及较高灵敏度的谱线当作测定元素当作分析线。

第二，射频功率分析。从相应资料可知，绝大多数元素谱线强度都会随着射频功率的增加而上升，但是不同元素上升的幅度有所差异，如图1所示。例如Ca、Co、Ni等元素激发相对困难，这些元素响应值会随着功率增加而发生较大程度的上升，所以一定要充分考量到较大功率造成的干扰，所以可以设定射频功率在750W～1300W范围内。而K、Ca、Li等元素响应值随着功率增加不会有较大变化，所以可采用较低的功率。

图1 各种元素射频功率和强度关系

第三，雾化气流量分析。雾化气流量的数值对于相关因素具有直接影响，包括：雾化气提升量、雾化效率、雾滴粒径、气溶胶停留时间、中心通道温度以及电子密度等等。为了确定不同元素和雾化气流量的关系，可以将流量从0.2L/min逐渐调节到1.6L/min。得出的分析结果为：雾化气流量在0.2L/min～0.4L/min的范围内效率相对较低，测定的17种元素响应度不足，很难获得有效的检测效果。而雾化气流量在0.6L/min～1.6L/min的范围时各元素具有较好的响应。Co、Cu、Fe、Mg等元素比较难被激发，随着雾化气流量的增加气溶胶的停留时间较短，从而造成雾化效率较低，所以响应强度出现先上升再下降的情况；而K、Li等相应元素响应强度会随着雾化气流量增加而增加。

表3 标准物质分析结果以及相对偏差值计算结果

2.2 酸度分析

对岩矿样品完全消解后可以通过硝酸进行浸泡，可以通过体积分数在0-10%的硝酸测定各种金属元素发射强度。所得结果可知，不同酸度对于响应信号影响不同，其中0%～10%的酸度范围内不会影响到响应信号情况，而酸度＞30%情况下响应信号下降较为明显。酸度情况会对试样具有较大影响，酸度过大会造成溶液的粘度增加，不但会影响到雾化的效果，同时也会造成仪器设备的腐蚀；而酸度过小对于试样的浸取是不利的，容易造成某些两性元素水解沉淀，所以综合考虑设定酸度为10%。

2.3 线性方程以及检出限

为了进行有效的ICP分析，可以通过17种标准储备液制备成为不同元素质量浓度系列化（包括：0、0.4μg/mL、2μg/mL、4μg/mL等）混合标准工作溶液，同时将其酸度调节到最佳情况（10%）。分析后通过不同元素质量浓度为横坐标、响应强度为纵坐标建立相应的线性方程。同时在确保仪器设备处在最好条件下对于试剂空白溶液实施连续测定，同时以3倍标准偏差计算检出限，所得相应结果如表2所示。

表2 相应系数及检出限

Co Y=29640X+414.5 0.999952 0.15 Cu Y=1030000X+2554.7 0.999966 0.27 Fe Y=80260X+1882.2 0.999932 0.006 K Y=955X+6.2 0.999989 0.012 Li Y=37510X-12 0.999989 0.03 Mg Y=94510X+8103 0.999716 0.008 Mn Y=444400X+6619.5 0.999915 0.22 Na Y=5436X+165.6 0.999812 0.15 Ni Y=17860X+152 0.999988 0.15 Sr Y=194500X+1559 0.999992 0.04 V Y=62030X+751.8 0.999950 0.12 Zn Y=245300X+25973.3 0.999507 0.17 Ti Y=1965000X+14890.1 0.999996 0.09 Cr Y=306100X+11929.2 0.999968 0.05

2.4 方法精密度以及准确度分析

通过此种方式对于国家一级标准物质（主要包括GBW07106、GBW07107、GBW07108等）实施多次分析判定，在此基础上对于检测结果相对误差以及标准偏差进行分析计算，能够得出表3所示的结果。

从表3中能够得知，测得的样品中17种金属元素相对标准偏差值都在5%以下，同时所测值以及标准值的相对误差都在±16%范围内。通过本文所述的消解体系完成岩矿样品溶解并通过电感耦合等离子体原子发射光谱法测定岩矿样品的17种金属元素，所用的酸量相对较少，同时能够快速获得精确度较高的分析检测结果。

3 结语

ICP-AES法具有较强的抗干扰性能以及较高的精度，具有较低的检出限，所以在地质分析方面已经成为了非常重要的分析方式。本文主要阐述了ICP-AES法测定岩矿样品17种金属元素的相关内容，能够对地质分析提供一定参考和帮助。