微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定土壤和沉积物中痕量稀土元素

建立了微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定土壤和沉积物中15种痕量稀土元素的分析方法。研究了溶样试剂、微波消解程序、标准溶液配制、质谱干扰与内标元素对稀土元素测定的影响。加入氢氟酸能有效打开样品,以HNO₃-HF-H₂O₂混合酸溶解样品,稀土元素的溶出率较高。采用模拟土壤、沉积物中稀土元素天然组成比值的校正溶液,对稀土元素间的干扰具有明显的抑制作用。通过测定单个La、Ce、Pr、Nd和Ba的氧化物及氢氧化物产率,计算出等效干扰浓度,进而校正多原子离子干扰。利用¹⁰³Rh内标校正系统,有效地抑制了分析信号的动态漂移。方法检出限为1.2~7.1 ng/g,精密度(RSD)≤5.3%(n=6),加标回收率为86.1%~110.1%。使用土壤、沉积物标准物质进行验证,测定结果与标准值相符。建立的方法样品处理程序简单快速、线性范围宽、分析重现性好、结果准确,适用于大批量地质样品的分析。     

微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定铁矿石中15个稀土元素

分析地质样品中稀土元素的含量,现有的方法都受到基体干扰和共存元素干扰,电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)已在痕量元素分析中得到广泛应用,通过条件优化可准确测定稀土元素。本文建立了ICP-MS同时测定铁矿石中钇镧铈镨钕钐铕钆铽镝钬铒铥镱镥15个稀土元素的方法,样品用盐酸、硝酸和氢氟酸高温密闭消解,消解完全后转移定容,在线加入¹⁰³Rh、¹¹⁵In、¹⁸⁵Re内标液进行测定,方法回收率为95%~104%,精密度(RSD)≤3.5%。对12个国家24个代表性主产区进口的铁矿石样品进行检测,分析其稀土元素的配分模式特征为右倾型轻稀土富集,现阶段的进口铁矿粉多为多产区复合配矿。本方法较其他传统方法大幅降低能耗,提高了分析效率,初步探讨的稀土元素丰度特征可为研究主产区铁矿石的矿床成因、提高我国烧结球团矿的加工工艺提供依据。     

微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定海泡石中的稀土元素

海泡石是一种纤维状含水的富镁硅酸盐黏土矿,其中的稀土元素含量在1×10~(-7)～1×10~(-5)之间,目前还没有建立海泡石中稀土元素的国家标准分析方法。测定岩石中的稀土元素主要是采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS),样品前处理一般采用封闭溶矿和碱熔,但这两种处理方法耗时较长,效率不高。本文通过比较硝酸-氢氟酸-过氧化氢、硝酸-氢氟酸、硝酸-过氧化氢三种样品前处理方法,确定使用硝酸-氢氟酸溶矿,然后进行微波消解同时赶去氢氟酸,避免氢氟酸与稀土元素生成难溶的氟化物,再采用ICP-MS法测定15种稀土元素的含量。由于海泡石中的镁含量较高,为降低基体效应,以~(103)Rh和~(185)Re作内标补偿基体效应和校正灵敏度漂移,各元素测定值的准确性显著提高,回收率为91. 2%～110. 9%,检出限为0. 002～0. 011μg/L,精密度≤2. 79%。本方法与封闭酸溶ICP-MS法的分析结果吻合较好,且用酸量少(7 mL),溶矿效率高(1 h),检出限更低。     

微波消解电感耦合等离子体质谱法测定黑色页岩中稀有稀土元素

采用硝酸-氢氟酸-过氧化氢于微波消解仪中分解样品,电感耦合等离子体质谱法测定贵州遵义地区某黑色页岩中稀有稀土元素的含量。对页岩标准物质(GBW 07107)和水系沉积物地球化学成分分析标准物质(GBW07305、GBW 07310)的分析,测定值与标准值相一致。对黑色页岩的分析结果较好,方法精密度(RSD,n=6)各元素均小于4%,加标回收率为97.9%~100.1%。方法准确度高、简单、快捷,一次溶样可同时测定多种元素。     

微波消解-高分辨电感耦合等离子体质谱法测定土壤中8种金属元素

微波消解结合电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)是土壤样品中金属元素测定的常用方法,其前处理可以采用不同的消解体系,但是消解体系对分析结果的准确性影响较大。此外,应用ICP-MS测定某些元素时干扰的存在会影响结果的准确性。基于上述问题,本文优选三个酸体系微波消解溶样,采用高分辨电感耦合等离子体质谱(HR-ICP-MS)测定土壤样品中8种金属元素(Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Pb、Cd和U)的含量,对比研究了由不同用量硝酸、盐酸、氢氟酸混合组成的三个酸消解体系对国家土壤标准物质的消解效果,确定了最优前处理方法。结果表明：经国家土壤标准物质验证,采用HR-ICP-MS检测,在不需要干扰校正的情况下,酸体系Ⅰ(6mL硝酸+3mL盐酸+3mL氢氟酸)和酸体系Ⅱ(2mL硝酸+6mL盐酸+1mL氢氟酸)的测定值与标准值相吻合,方法检出限为0.001～0.715μg/g,精密度(RSD,n=6)小于7.0%。从消解情况、准确度和精密度比较,酸体系Ⅰ稍优于酸体系Ⅱ;从酸用量比较,酸体系Ⅱ酸用量最少。两种酸体系的样品处理方法均具有较高的适用性和可靠性,都可用于土壤样品中8种金属元素含量的直接测定。     

常压密闭微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定磷矿石中的稀土元素

磷矿石中的稀土元素测定方法主要使用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）,样品处理方式主要采用敞口混合酸溶和碱熔。传统的酸溶和碱熔处理矿石样品时间较长,试剂加入量大,操作过程较为繁琐,且易造成环境污染。微波消解直接向样品释放能量,工作效率高,且易挥发元素被保留在消化溶液中,防止挥发造成结果偏差及环境污染。本文采用微波消解对磷矿石进行处理,并在二次消解过程中加入饱和硼酸络合溶矿过程中产生的不溶物氟化钙,在线加入铑和铼双内标的方式,建立了ICP-MS测定磷矿石中15种稀土元素的方法。结果表明：二次消解过程中加入饱和硼酸能有效地络合沉淀,彻底溶解样品,经上机测定后15种稀土元素的相对标准偏差（RSD）在0.68%～4.52%之间,回收率在93.1%～106.6%之间,方法检出限为0.003～0.029μg/g。选取两个磷矿石样品,用本方法与混合酸（盐酸-硝酸-氢氟酸-硫酸）酸溶方法进行对比试验,相对标准偏差在-5.82%～5.99%之间,表明本方法测定稀土元素是有效可行的。对于样品的前处理方法,酸溶、碱熔和微波消解都有各自的特点,微波密封消解能避免一些能形成易挥发组分的损失并且外源性污染少。...     

全自动石墨消解-电感耦合等离子体质谱法测定土壤和水系沉积物中稀土元素

稀土元素由于化学性质稳定,均一化程度高,常作为地球化学示踪剂,为揭示岩石、矿物成因、成岩成矿的地球化学条件以及物质来源和岩浆分异演化等提供重要信息,因此,建立快速、准确地测定地质样品中稀土元素含量的方法非常重要。地质样品因基体复杂,大部分的样品前处理需要酸溶,酸溶试剂用量大,溶样过程中产生的酸雾易对实验人员造成伤害,且批量样品前处理劳动强度大。基于此,本文建立了以全自动石墨消解仪消解样品,“加酸—消解—赶酸—定容—摇匀”全程用软件控制,以Rh和Re为内标,电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）测定土壤和水系沉积物中La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y等15个稀土元素的方法。通过12个土壤和水系沉积物国家一级标准物质对消解程序、消解混合酸及方法精密度、准确度和检出限进行研究。结果表明：按照优化后的消解程序消解土壤和水系沉积物,混合酸用量为4mL,稀土各元素测定值与标准值一致,相对误差（RE）绝对值在0～6.67%之间,ΔlgC绝对值在0～0.028之间,相对标准偏差（RSD）在0.97%～4.62%之间。全自动石墨消解因自动化操作,操作条件一致,温度均匀,精度更高,各元素的RSD值均小于电热板消解的元素RSD值。本方法精密度、准确度和检出限满足《地质矿产实验室测试质量管理规范》的要求,混合酸用量远低于常用的电热板消解法,相应的环境污染也减少;方法精密度优于常用的电热板消解法。前处理时只需要称样后将消解管置于石墨消解仪中,溶样全过程自动完成,自动化程度高,适用于批量样品的测试。     

全自动石墨消解-电感耦合等离子体质谱法测定岩石样品中稀土元素

本文建立了以全自动石墨消解仪消解样品,“加酸-消解-赶酸-定容-摇匀”全程用软件控制,以Rh、Re为内标,电感耦合等离子体质谱法测定岩石中La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y 15种稀土元素含量的方法。通过对岩石国家一级标准物质GBW07103、GBW07104、GBW07105、GBW07108、GBW07109、GBW07110、GBW07112、GBW07122进行方法酸用量、方法精密度、准确度和检出限的测试研究。结果表明：按照消解程序消解的上述岩石国家标准物质,各元素测定值与标准值一致,相对标准偏差在0.98%～4.41%之间,方法精密度优于常用的电热板消解法,方法精密度、准确度和检出限满足地质矿产实验测试质量管理规范的要求,该方法用酸量较少,自动化程度高,可应用于批量样品的测试。     

微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定超细粒度岩石和土壤样品中的稀土元素

应用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)分析岩石和土壤样品中稀土元素的含量,取样量可低至数毫克级,但200目样品粒度要求分析取样100mg才能保证代表性,导致ICP-MS灵敏度高、取样量小的优势难以得到充分发挥。本文研究了研磨方式、研磨时间、物料比对超细粒度土壤和岩石样品制备的影响,结果表明采用乙醇作为分散剂进行湿法球磨,200目粒度的土壤、岩石样品分别研磨10min和15min,土壤样品的物料比采用物料7g、研磨球500个、分散剂45mL,岩石样品的物料比选取物料5g、研磨球500个、分散剂45mL,细化程度最佳。在此条件下制备的超细粒度土壤标准物质GBW07404、GBW07447的粒径分布D_(95)可低至7.51μm、7.05μm,超细粒度岩石标准物质GBW07104、GBW07121的D_(95)可低至8.42μm、8.30μm。在硝酸-氢氟酸-过氧化氢酸溶体系中微波消解处理超细粒度岩石标准物质GBW07104,取样量减少至5mg,总用酸量减少至0.25mL,消解时间降低为25min,稀土元素的测定值与认定值基本一致,相对标准偏差在1.64%～5.21%之间。该方法用于分析其他超细粒度标准物质(GBW07404、GBW07447和GBW07121)中的稀土元素,相对误差为0.17%～6.60%,满足《地质矿产实验室测试质量管理规范》的一级标准。     

微波消解-电感耦合等离子体质谱法测定煤中的硼

煤中硼的准确测定对于研究成煤的沉积环境具有重要意义。微波消解-电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)可以有效地测定煤中的大部分微量元素,但由于硼易挥发等特殊的物理化学性质,致使硼的测定过程较为繁琐,测试结果不够准确。本文对微波消解ICP-MS测定煤中硼含量的分析方法进行了改进。样品中加入磷酸、硝酸和氢氟酸,用微波消解仪消解完全,置于电热板加热赶酸完毕后用硝酸提取。硼的卤化物易挥发,磷酸的加入使硼与磷酸结合生成难挥发的稳定络合物,起到了固硼的作用。ICP-MS测定中采用铍作为内标,通过在线加入的方式有效地补偿了基体效应产生的影响;用稀氨水冲洗进样系统,很好地降低了硼的记忆效应;选择高分辨率模式来测定,避免了12C和40Ar4+等质谱峰的干扰。方法的仪器检出限(0.22ng/mL)和方法检出限(0.34 ng/mL)较低,方法精密度(RSD)小于0.6%,灵敏度高,且测定标准样品的准确度良好。该方法简单快速,适用于批量分析煤样中硼的含量。     

高分辨电感耦合等离子体质谱法测定植物样品中的12种元素

植物样品经逆王水体系微波消解稀释至一定体积后,直接用高分辨等离子体质谱法（HR-ICP-MS）同时测定溶液中的Cr、Mn、Co、Ni、Cu、Zn、As、Se、Mo、Cd、Hg、Pb共12种无机元素的含量。在HR-ICP-MS仪上优化选择各元素的同位素、分辨率和内标元素,有效消除测定过程中的质谱与非质谱干扰。其中,各元素的检出限在0.55～48.6 ng/g之间 (稀释因子=250) ,相对标准偏差RSD（n=12) 均＜10%。该方法经国家一级生物标准物质验证,测定结果接近标准值,方法准确可靠,适用于快速准确测定植物样品中的12种元素。     

标准物质镓、锗、铟、铊矿石中15种稀土元素定值方法探讨

采用微波消解-电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定了镓、锗、铟、铊矿石中的15种稀土元素,本法的检出限为(0.003~0.015)μg/g,相对标准偏差在1.11%~2.92%之间,加标回收率在95.5%~105.9%之间,通过分析国家标准物质GBW07103、GBW07106和GBW07120来验证方法的准确度,测定值和标准值吻合,表明此方法具有操作简便,检出限低,线性范围宽,精密度高,准确度好等优点,能满足岩石矿物中的稀土元素的检测要求。     

风化壳淋积型稀土矿评述

传统观点认为,风化壳淋积型稀土矿床（即离子吸附型稀土矿床）中,稀土主要以吸附态赋存于风化壳黏土矿物表面,其他赋存形式占比较少。但近年来的同步辐射研究显示,稀土元素也同时以内层络合物形式存在,而内层络合物的存在可能会抑制稀土元素的离子交换。如何将风化壳淋积型稀土矿中各种形态的稀土元素有效地溶出,对于提高稀土资源利用率十分重要。本文选取南岭地区风化壳淋积型稀土矿石样品,选择混合酸（五酸）消解、盐酸消解、硝酸消解、硫酸铵浸提的前处理方式,采用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）测定,探讨样品中稀土元素的溶出情况。结果表明,采用混合酸（五酸）能够溶出样品中的全相稀土;盐酸或硝酸能够溶出以离子状态吸附于黏土矿物或铁锰氧化物中的稀土元素,以及以碳酸盐、磷酸盐等形式存在的稀土元素;硫酸铵浸提则只能将离子相的稀土元素置换出来。采用硝酸、盐酸溶出的稀土量,占混合酸（五酸）消解溶出稀土量（全相稀土）的71.7%～97.5%,硫酸铵浸提溶出的稀土量（离子相稀土）最低,仅是全相稀土量的9.1%～75.5%。Sc³⁺的离子半径明显小于其他稀土元素,其提取率也明显低于其他稀土元素;铈（Ce）不同于其他稀土元素的分异-富集特性,使其在硫酸铵浸提中提取率与其他稀土元素不一致。

     

泥灰岩中自生方解石的稀土元素酸溶方法研究

碳酸盐岩稀土元素是沉积环境示踪的理想参数,但由于自生沉积碳酸盐矿物的稀土元素含量远低于陆源黏土等其他矿物,在样品处理过程中少量陆源黏土矿物的溶解,将影响沉积环境的示踪。因此,如何在样品处理过程中避免陆源黏土矿物中稀土元素的释放,从而获得海洋环境自生沉淀形成的碳酸盐矿物中的元素方法非常重要。本文应用地层中常见的同一泥灰岩样品,分别用5%醋酸、5%盐酸、2%和5%硝酸浸取,采用0.5 h、1 h、2 h、3 h、6 h和24 h的反应时间,用X射线衍射法（XRD）分析酸不溶残渣矿物组成、电感耦合等离子体原子发射光谱法（ICP-AES）测定酸可溶相溶液的主元素和微量元素含量、电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）测定酸可溶相溶液的稀土元素含量,结果表明所有酸溶均可完全溶解泥灰岩中的方解石矿物,并有少量黏土发生溶解,导致稀土总量和Ce/Ce＊增高,但对Eu/Eu＊、LaN/YbN和Gd/Gd＊等参数没有影响。泥灰岩中自生方解石的稀土元素理想溶样条件是5%醋酸反应1 h以内,溶液的ICP-MS分析结果适用于示踪沉积环境的氧化还原条件。     

Rapid and highly reproducible analysis of rare earth elements by multiple collector inductively coupled plasma mass spectrometry

A method has been developed for the rapid chemical separation and highly reproducible analysis of the rare earth elements (REE) by isotope dilution analysis by means of a multiple collector inductively coupled plasma mass spectrometer (MC-ICP-MS). This technique is superior in terms of the analytical reproducibility or rapidity of analysis compared with quadrupole ICP-MS or with thermal ionization mass spectrometric isotope dilution techniques. Samples are digested by standard hydrofluoric-nitric acid-based techniques and spiked with two mixed spikes. The bulk REE are separated from the sample on a cation exchange column, collecting the middle-heavy and light REE as two groups, which provides a middle-heavy REE cut with sufficient separation of the light from the heavier REE to render oxide interferences trivial, and a Ba-free light REE cut. The heavy (Er-Lu), middle (Eu-Gd), and light REE (La-Eu) concentrations are determined by three short (1 to 2 min) analyses with a CETAC Aridus desolvating nebulizer introduction system. Replicate digestions of international rock standards demonstrate that concentrations can be reproduced to <1%, which reflects weighing errors during digestion and aliquotting as inter-REE ratios reproduce to ≤0.2% (2 SD). Eu and Ce anomalies reproduce to <0.15%. In addition to determining the concentrations of polyisotopic REE by isotope dilution analysis, the concentration of monoisotopic Pr can be measured during the light REE isotope dilution run, by reference to Pr/Ce and Pr/Nd ratios measured in a REE standard solution. Pr concentrations determined in this way reproduce to <1%, and Pr/REE ratios reproduce to <0.4%. Ce anomalies calculated with La and Pr also reproduce to <0.15% (2 SD). The precise Ce (and Eu) anomaly measurements should allow greater use of these features in studying the recycling of materials with these anomalies into the mantle, or redox-induced effects on the REE during recycling and dehydration of oceanic lithosphere, partial melting, metamorphism, alteration, or sedimentation processes. Moreover, this technique consumes very small amounts (subnanograms) of the REE and will allow precise REE determinations to be made on much smaller samples than hitherto possible.     

电感耦合等离子体质谱法测定饮用水中微量元素

采用电感耦合等离子体质谱法快速测定饮用水中的微量元素,样品处理简便,检出限低,重现性好,分析速度快。方法检出限为0．007～0．911μg／L,精密度达到0．73％～4．87％。     

新疆且日克其菱铁矿床稀土元素地球化学特征

新疆且日克其菱铁矿床赋存于下志留统温泉沟群中低级变质岩系中,由三个矿段组成,总体呈层状、似层状、透镜状.矿石稀土含量较高(∑REE=740.97 ×10-6～820.21×10-6),轻稀土富集(LREE/HREE=13.17～14.74)的特征暗示了矿床形成于弱-中碱性的含矿溶液;明显的Ce正异常(δCe=3.25～...     

煤矸石中稀土元素的提取富集工艺

用盐酸浸取煤矸石粉末样品, 选择性溶解其中稀土元素(REE) 、Fe、Al和Ti等元素; 用氢氧化铁共沉淀法有效地分离富集稀土元素(REE) , 继而用草酸盐沉淀将稀土元素与Fe定量分离。实验表明: 稀土元素的提取率为88.25% ～92.86% , 稀土氧化物纯度达到99.00%。本方法具有操作简单、富集效率较高等特点。     

我国稀土资源概况及应用前景

钨钼矿和稀土均是重要战略资源,评估钨钼矿中稀土元素含量对矿产中稀土资源开发利用具有重要意义。钨钼矿样品前处理时碱熔熔剂会引入盐分基体,酸溶法钨钼元素易水解和产生稀土氟化物。本文拟建立一种在微波中以混合酸体系实现快速消解,结合电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）准确分析钨钼矿中16种稀土元素的分析方法。样品采用硝酸-氢氟酸-高氯酸-盐酸体系在微波中进行处理,随后赶酸至黏稠状并以柠檬酸-盐酸溶液温热溶解络合钨钼,避免在酸性环境下钨钼易发生水解及产生稀土氟化物等问题;利用ICP-MS在线加内标及动能歧视策略对样品分析稀土元素进行实时校正,降低基体效应、多原子离子等干扰的影响。该方法精密度RSD<2.0%（n=7）,检出限为0.0002～0.0087µg/g,加标回收率为80.0%～114.0%,样品测试平均值与标准物质标准值对数误差的绝对值|ΔlgC|≤0.1,符合地质矿产行业要求。应用该方法分析钨钼矿标准物质（GBW07239和GBW07238）和三种实际样品,结果表明标准物质中16种稀土元素含量在标准值范围;应用于分析河南钨钼矿中稀土元素测定值在0.198～41.2µg/g之间,与吉林辉钼矿石中0.013～5.53µg/g和云南钨矿石石英片岩0.68～107.0µg/g、电气石岩0.071～2.11µg/g相较,具有空间分布特征和岩石种类差异研究意义。

     

淮北煤田煤的稀土元素地球化学

采用仪器中子活化分析法（ＩＮＡＡ）测试了淮北煤田６、３煤层１个煤样的稀土元素含量,并探讨了稀土元素地球化学特征,得出以下认识：１１个样吕的平均ΣＲＥＥ为８１．９５３５ｕｇ／ｇ;稀土元素分布模式呈左高右低的、具Ｅｕ负异常的“Ｖ”型曲线。相关分析、聚类分析的结果表明：稀土元素与灰分、陆源碎屑的元素（Ｓｉ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｔｈ、Ｔａ、Ｓｃ和Ｒｂ等）的关系密切,而与海相元素（Ｃａ、Ｓｒ等）关