中国地质学会岩矿测试技术专业委员会、国家地质实验测试中心主办

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

张楠, 徐铁民, 吴良英, 魏双, 方蓬达, 王家松. 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[J]. 岩矿测试, 2018, 37(6): 644-649. doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.201803160023
引用本文: 张楠, 徐铁民, 吴良英, 魏双, 方蓬达, 王家松. 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[J]. 岩矿测试, 2018, 37(6): 644-649. doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.201803160023
Nan ZHANG, Tie-min XU, Liang-ying WU, Shuang WEI, Peng-da FANG, Jia-song WANG. Determination of Rare Earth Elements in Sepiolite by ICP-MS Using Microwave Digestion[J]. Rock and Mineral Analysis, 2018, 37(6): 644-649. doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.201803160023
Citation: Nan ZHANG, Tie-min XU, Liang-ying WU, Shuang WEI, Peng-da FANG, Jia-song WANG. Determination of Rare Earth Elements in Sepiolite by ICP-MS Using Microwave Digestion[J]. Rock and Mineral Analysis, 2018, 37(6): 644-649. doi: 10.15898/j.cnki.11-2131/td.201803160023

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

  • 基金项目:
    国家重点研发计划项目“国家质量基础的共性技术研究与应用”(2016YFF0201103);中国地质调查局地质调查工作项目(DD20160094)
详细信息
    作者简介: 张楠, 高级工程师, 从事岩石矿物分析研究。E-mail:nan5460@126.com
  • 中图分类号: O657.63;O614.33

Determination of Rare Earth Elements in Sepiolite by ICP-MS Using Microwave Digestion

  • 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103Rh和185Re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0.002~0.011 μg/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。
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  • 表 1  微波消解程序

    Table 1.  Program of microwave digestion

    实验条件 1 2 3 4
    目标温度(℃) 100 150 200 100
    升温时间(min) 5 3 3 1
    保温时间(min) 2 10 20 10
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    表 2  不同溶矿体系下元素的分析结果

    Table 2.  Analytical results of elements in sample pretreated with different acid digestion conditions

    稀土元素 稀土元素测定值(μg/g)
    硝酸-氢氟酸-过氧化氢 硝酸-氢氟酸 硝酸-过氧化氢
    89Y 21.3 21.6 12.5
    139La 33.1 32.4 11.8
    140Ce 53.4 52.7 22.6
    141Pr 6.32 6.41 3.12
    146Nd 24.5 25.0 9.13
    147Sm 4.31 4.45 2.16
    151Eu 0.86 0.84 0.52
    157Gd 4.27 4.31 1.87
    159Tb 0.66 0.64 0.39
    163Dy 3.27 3.25 1.78
    165Ho 0.64 0.61 0.38
    166Er 1.75 1.72 1.09
    169Tm 0.21 0.24 0.13
    172Yb 1.49 1.55 0.96
    175Lu 0.21 0.23 0.11
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    表 3  未赶氢氟酸与赶氢氟酸测定结果比较

    Table 3.  Comparison of analytical results of elements in hydrofluoric acid-driving and hydrofluoric acid-keeping samples

    稀土元素 测定值(μg/g)
    赶酸 未赶酸 相对偏差(%)
    89Y 21.6 2.31 89.3
    139La 32.4 2.98 90.8
    140Ce 52.7 38.6 26.8
    141Pr 6.41 1.22 80.9
    146Nd 25.0 3.25 87.0
    147Sm 4.45 1.11 75.1
    151Eu 0.84 0.28 66.7
    157Gd 4.31 1.16 73.1
    159Tb 0.64 0.15 76.6
    163Dy 3.25 1.39 57.2
    165Ho 0.61 0.18 70.5
    166Er 1.72 0.36 79.1
    169Tm 0.24 0.04 83.3
    172Yb 1.55 0.33 78.7
    175Lu 0.23 0.06 73.9
    注:相对偏差=(未赶酸测定值-赶酸测定值)/赶酸测定值×100%。
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    表 4  方法检出限和精密度

    Table 4.  Detection limit and precision tests of the method

    稀土元素 内标 方法检出限(μg/L) 方法精密度
    测定值(μg/g) RSD(%)
    89Y 103Rh 0.006 21.6 1.16
    139La 103Rh 0.005 32.4 2.15
    140Ce 103Rh 0.007 52.7 1.23
    141Pr 103Rh 0.002 6.41 2.18
    146Nd 103Rh 0.003 25.0 0.89
    147Sm 103Rh 0.002 4.45 1.36
    151Eu 103Rh 0.008 0.84 2.58
    157Gd 185Re 0.011 4.31 1.62
    159Tb 185Re 0.004 0.64 2.34
    163Dy 185Re 0.002 3.25 0.81
    165Ho 185Re 0.003 0.61 2.38
    166Er 185Re 0.002 1.72 2.15
    169Tm 185Re 0.002 0.24 2.79
    172Yb 185Re 0.002 1.55 1.89
    175Lu 185Re 0.003 0.23 2.31
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    表 5  方法准确度

    Table 5.  Accuracy tests of the method

    稀土元素 测定值(μg/g) 回收率(%)
    样品含量 加标量 样品加标后
    89Y 21.6 30 50.5 97.9
    139La 32.4 30 60.8 97.4
    140Ce 52.7 30 78.3 94.7
    141Pr 6.41 5 11.6 101.7
    146Nd 25.0 30 50.2 91.2
    147Sm 4.45 5 9.87 104.4
    151Eu 0.84 1.0 2.04 110.9
    157Gd 4.31 5 9.15 98.3
    159Tb 0.64 1.0 1.76 107.3
    163Dy 3.25 5.0 8.38 101.6
    165Ho 0.61 1.0 1.66 103.1
    166Er 1.72 1.0 2.82 103.7
    169Tm 0.24 1.0 1.21 97.6
    172Yb 1.55 1.0 2.41 94.5
    175Lu 0.23 1.0 1.24 100.8
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    表 6  两种方法分析结果对比

    Table 6.  Comparison of the two methods

    稀土元素 测定值(μg/g) 相对偏差(%)
    微波消解法 封闭酸溶法
    89Y 21.6 20.8 3.70
    139La 32.4 33.9 4.63
    140Ce 52.7 54.5 3.42
    141Pr 6.41 6.38 0.47
    146Nd 25.0 26.7 6.80
    147Sm 4.45 4.62 3.82
    151Eu 0.84 0.89 5.95
    157Gd 4.31 4.36 1.16
    159Tb 0.64 0.58 9.38
    163Dy 3.25 3.46 6.46
    165Ho 0.61 0.63 3.28
    166Er 1.72 1.76 2.33
    169Tm 0.24 0.25 4.17
    172Yb 1.55 1.38 9.68
    175Lu 0.23 0.21 8.70
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出版历程
收稿日期:  2018-03-16
修回日期:  2018-05-03
录用日期:  2018-06-11

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