ICP-AES和ICP-MS法测定光学玻璃中的15种稀土元素

万方数据
分析测试技术与仪器
第１７卷
Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ ｏｆ １５ ｏｆ Ｒａｒｅ Ｅａｒｔｈ Ｅｌｅｍｅｎｔｓ ｉｎ Ｏｐｔｉｃａｌ
Ｇｌａｓｓ ｂｙ ＩＣＰ・－－ＡＥＳ ａｎｄ
ＩＣＰ・－－ＭＳ
ＣＨＥＮ Ｓｈｉ—ｙａｎ，ＨＥ Ｚｈｅｎ—ｙｕｎ （Ｌａｎｚｈｏｕ Ｔｅｓｔｉｎｇ ａｎｄ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｓｕｐｅｒｖｉｓｉｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ ｆｏｒ Ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ
３
结语
本方法以Ｎａ：Ｏ：为熔剂，采用高温熔融法分解
表４标准曲线的回归方程和线性关系
Ｔａｂｌｅ ４
ｃｕｒｖｅ
Ｓｔａｎｄａｒｄ
ｒｅｇｒｅｓｓｉｏｎ ｅｑｕａｔｉｏｎ ａｎｄ ｌｉｎｅａｒ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ
兀系——砸葚丽歪石————苯疾罚歪ｒ
一＋ ２０１０Ｗ０９４２—１
兀系
一。
２０１０Ｗ０９４２—２
Ｇｄ，Ｙｂ １．０¨ｇ／ｍＬ；Ｃｅ，Ｌｕ ０．１ ｐｇ／ｍＬ；Ｄｙ，Ｅｒ，Ｅｕ， Ｈｏ，Ｎｄ，Ｐｒ，Ｓｍ，Ｔｂ，Ｔｍ，Ｙ ０．０１
Ｈ：ＳＯ。后在电热板上加热，升温至３００℃，加热至硫 酸烟冒尽，用３ ｍＬ浓王水提取，用二次水定容至
１００
ｍＬ容量瓶中，摇匀待测．
２结果与讨论
２．１样品分解方法的选择 由于样品经过高温灼烧处理后，采用酸溶分解 使得ＣｅＯ：不易完全溶解，造成ｃｅ的结果偏低心Ｊ， 而几乎所有含稀土元素的矿物均可用Ｎａ：Ｏ：或
光学玻璃指的是能改变光的传播方向，并能改变 紫外、可见或红外光的相对光谱分布的玻璃，稀土元
素应用于玻璃制造中已有近百年的历史．在普通光学
突破．ＩＣＰ—ＭＳ的最大优势在于具有极低的检出限，
达到１０。６ Ｉｘｇ／ｍＬ级的水平，而且省去了繁杂的试样
化学前处理步骤，使分析过程大为简化…．本文在 参考相关文献的基础上【１。Ｊ，研究了对光学玻璃中 稀土元素的测定，根据元素含量的高低分别采用了
万方数据
２１８
分析测试技术与仪器
第１７卷
ｍＬ ＨＮＯ，、３ ｍＬ ＨＦ、ｌ ｍＬ
１．２主要试剂及器皿
坩埚中，用水润湿，加３
ｍＬ
过氧化钠、氢氧化钠均为分析纯；硝酸、硫酸和 氢氟酸均为优级纯；二次蒸馏水；刚玉坩埚，１００ 容量瓶．稀土元素混合标准溶液由１０ Ｉ山ｇ／ｍＬ的标 准逐级稀释得到，各稀土元素的浓度分别为：ｈ，
ａｎｄ Ｍｉｎｅｒａｌ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ，Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ如以ａｎｄ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｍｅｔｈｏｄ ｕｓｉｎｇ Ｎａ２ ０２
Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ，Ｌａｎｚｈｏｕ
７３００５０，Ｃｈｉｎａ）
ｔｏ
ｍｅｌｔ ａｎｄ ｄｅｃｏｍｐｏｓｅ ｔｈｅ ｓａｍｐｌｅ，ａｎｄ ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ ｐｌａｓｍａ ａｔｏｍｉｃ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ
表１
Ｔａｂｌｅ １
１实验部分
１．１仪器及工作参数
仪器：ＰＥ
Ｏｐｔｉｍａ
４３００ＤＶ全谱直读等离子体发
射光谱仪；Ｘ Ｓｅｒｉｅｓ一２电感耦合等离子体质谱仪 （美国Ｔｈｅｒｍｏ公司）；主要工作参数见表１和表２．
ＩＣＰ－ＡＥＳ工作参数
ｏｆ ＩＣＰ－－ＡＥＳ
Ｗｏｒｋｉｎｇ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ
表２
Ｔａｂｌｅ ２
标准曲线的回归方程和线性关系见表４．
２．６样品分析
选用本室编号为２０１０Ｗ０９４２批样品用本法和湿 法溶解样品的方法同时进行ＩＣＰ—ＡＥＳ与ＩＣＰ—ＭＳ 分析，２种方法的结果对照见表５和表６．采用国家稀 土矿石标准物质ＧＢＷ０７１５８、ＧＢＷ０７１５９、ＧＢＷ０７１６０ 和ＧＢＷＣｒ７１６１进行测量，结果列于表６和表７．从分析 结果可见，本方法与标准值符合更好，已运用于实际 样品分析中，完全达到分析质量要求． 以国家一级标准物质ＧＢＷ０７１５８为样品进行６ 次平行测定，计算方法精密度，各元素的ＲＳＤ％均 小于５％，说明本法重现性好，数据见表９．
（ＩＣＰ—ＡＥＳ）ａｎｄ
ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ ｐｌａｓｍａ ｍａｓｓ
ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ（ＩＣＰ—ＭＳ）ｔｏ
ｔｅｓｔ
ｒａｒｅ
ｅａｒｔｈ ｅｌｅｍｅｎｔｓ ｉｎ ｏｐｔｉｃａｌ ｇｌａｓｓ ｈａｓ ｂｅｅｎ
ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｔｈｅ ｔｅｓｔｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｎａｔｉｏｎａｌ ｓｔａｎｄａｒｄ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｍａｔｅｒｉａｌｓ：ＧＢＷ０７１５８，ＧＢＷ０７１５９，ＧＢＷ０７１６０ ａｎｄ ＧＢＷ０７１６１，ｗｉｔｈ ｔｌｌｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ
２０ ｌ
第１７卷第４期 １年１ ２月
分析测试技术与仪器
ＡＮＡＬＹＳＩＳ ＡＮＤ ＴＥＳｌｒＩＮＧ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＡＮＤ ＩＮＳＴＲＵＭＥＮＴＳ
Ｖｏｌｕｍｅ １７ Ｎｕｍｂｅｒ ４ Ｄｅｃ．２０１ １

分析测试新成果（２１７—２２２）
ＩＣＰ—ＡＥＳ和ＩＣＰ—ＭＳ法测定光学 玻璃中的１５种稀土元素
Ｉｘｇ／ｍＬ．２０１０Ｗ０９４２
批样品来源于兰州理工大学，生产厂为兰州金黄海
特种玻璃有限责任公司。
１．３样品处理
熔融法：称取０．１００
入１．０
０
ｇ样品于刚玉坩埚中，加
ＮａＯＨ熔融分解【３ Ｊ，经实验证明，采用Ｎａ：Ｏ：熔融分 解，样品分解完全，分析结果也与标准值基本吻合， 故采用Ｎａ：Ｏ：熔融分解样品．
定量限见表３．
溶液洗沉淀１０次，用１％的ＨＮＯ，将沉淀冲入预先 加有２滴酚酞的容量瓶中，洗涤滤纸．当容量瓶中溶 液刚好无色时，加入１０ ｍＬ浓ＨＮＯ，，用二次水定容
至１００ ｍＬ容量瓶中，摇匀待测∞一７｜． 湿法：称取０．１００
０
ｇ样品于３０ ｍＬ聚四氟乙烯
表３测定同位素、丰度、检出限及定量限
Ｔａｂｌｅ ３ Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｓ ｏｆ ｉｓｏｔｏｐｅ，ａｂｕｎｄａｎｃｅ，ｌｉｍｉｔ ｏｆ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｌｉｍｉｔ ｏｆ ｑｕａｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ
２．３内标的选择 ＩＣＰ—ＭＳ测量过程中往往采用内标校正以改善
极微，又要考虑加入过多的内标给工作带来的影响． 通过实验确定，加入２０ ｎｇ／ｍＬ的ＲｌＩ作为内标效果 较好，内标强度可达１００
０００
分析信号的动态漂移和消除样品的基体效应，实际 工作中要考虑到待测样品中不含有该种元素或含量 万方数据
ｓ一左右，对测试过程
湿法测定值
本法测定值
万方数据
２２０
分析测试技术与仪器
第１７卷
２０１０Ｗ０９４２—１
２０１０Ｗ０９４２—２
元素
蕊丽磊■—１函蕊百一
元素
湿法测定值
本法测定值
表７标准物质ＩＣＰ—ＡＥＳ测量结果
Ｔａｂｌｅ ７ Ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｓｔａｎｄａｒｄ ｓｕｂｓｔａｎｃｅｓ ｂｙ ＩＣＰ—ＡＥＳ
∥ｇ
中仪器条件变化产生的影响能够有效补偿．
第４期
陈世焱，等：ＩＣＰ—ＡＥＳ和ＩＣＰ—ＭＳ法测定光学玻璃中的１５种稀土元素
２１９
２．４干扰及其消除
情况，选择背景扣除位置¨０｜． ２．５标准曲线的回归方程和线性关系
ＩＣＰ—ＭＳ的质谱干扰，可分为同质异位干扰、双 电荷离子干扰、多原子或加合物离子重叠干扰和氧 化物或氢氧化物离子的质谱干扰．前２种干扰通过 选择同位素和采用干扰校正方程得到消除或校正． 实际样品中，多原子或加合物离子重叠干扰比其它 干扰更为突出，主要来自于等离子体、样品本身及溶 剂（如Ａｒ、Ｏ、Ｃ等等离子体背景分子离子干扰在任 何样品分析中均存在）．针对稀土元素，氧化物或氢 氧化物离子干扰也是重要干扰因素．针对这样的干 扰，通过仪器上设计的可降温的雾化室减少进入等 离子体中的水蒸气的量，能大大减小这些干扰．同 时，仪器上常用的ＣｅＯ＋／Ｃｅ＋比率来表征仪器的分 子离子干扰水平，降低ＣｅＯ＋／Ｃｅ＋比率，也可相应的 降低其它分子离子干扰水平Ｈ。５ Ｊ．在ＩＣＰ—ＡＥＳ测 定中，共存元素的谱线干扰采用仪器同步背景扣除 方式，将样品进行波长扫描，观察共存元素谱线干扰
表８标准物质ＩＣＰ—ＭＳ测量结果
Ｔａｂｌｅ ８ Ｔｅｓｔ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｓｔａｎｄａｒｄ ｓｕｂｓｔａｎｃｅｓ ｂｙ
ＩＣＰ—ＭＳ川矿ｇ
说明：括号内的数据为参考值；带”△”号的数据为中位值；标准值、中位值和参考值均为标准物质证书中相对应的氧化物 的标准值经换算因数转换后所得．
样品，适用于难溶稀土样品的分析，在样品处理上采 用过滤后直接酸化定容，节省了再分取等过程，共检 万方数据
测１５种稀土元素．经对实际样品和国家一级标准物 质的测试证明，本法具有较好的准确度和精密度，且
Ｚ４期
陈世焱，等：ＩＣＰ—ＡＥＳ和
稳定、可靠、可操作性强，可应用于光学玻璃中的稀
土元素分析．
［７］
样品中稀土等２８种金属元素［Ｊ］．质谱学报，２０１０ （３），３１（２）：１２０—１２４． 曹淑琴，陈杭亭，曾宪津．电感耦合等离子质谱法测 定生物样品中的稀土元素［Ｊ］．分析化学，１９９９，２７ （６）：６２１． ［８］ 杨路平，焦燕妮，王国玲．微波消解／ＩＣＰ—ＭＳ同时 测定人参中１５种稀土元素［Ｊ］．微量元素与健康研 究，２００９（１１），２６（６）：４４—４６． ［９］ 田佩瑶，柳玉红，王平，魏建荣．电感耦合等离子体质 谱法测定化妆品中１５种稀土元素［Ｊ］．卫生研究， ２００９（１１），３８（６）：７４７—７４９． ［１０］ 霍江莲，刘孟刚，楼国柱．电感耦合等离子体发射光 谱法测定茶叶中的５种稀土元素［Ｊ］．食品科学，
２．２测定同位素的选择
ｇ Ｎａ２０２混匀，再称取约０．５ ｇ Ｎａ２０２，覆盖在 样品上面，放人已升温至７００ ｏＣ的马弗炉中，保温熔
融１５ ｍｉｎ，取出冷却后，用滤纸擦干净坩埚底部，将 坩埚放入２５０ ｍＬ烧杯中，加人１００ ｍＬ热水使熔块 溶解，放置过夜．以慢速滤纸过滤，用２％的ＮａＯＨ
选择被测元素同位素本着避开干扰和尽可 能高丰度值和检出限低的原则，同时要避免或排 除氧化物、氢氧化物等离子干扰怫。９ Ｊ．用试剂空 白溶液连续测定１２次，其测定结果标准偏差的３ 倍所对应的浓度为检出限，１０倍所对应的浓度为 定量限．１５种稀土元素的同位素、丰度、检出限及
２００９，３０（６）：２２６—２２８．
参考文献：
［１］江祖成，等．现代原子发射光谱分析［Ｍ］．北京：科学 出版社，１９９９：５０８． ［２］ ［３］ 王星堂，虞顺众．基础稀土化学［Ｍ］．乌鲁木齐：新疆 大学出版社，１９８９：３０６． 岩石矿物分析编委会．岩石矿物分析（第三分册） ［Ｍ］．第四版．北京：地质出版社，２０１１：４５０． ［４］ 刘虎生，邵宏翔．电感耦合等离子体质谱技术与应用 ［Ｍ］．北京：化学工业出版社，２００５：１１３—１２０． ［５］王小如．电感耦合等离子体质谱应用实例［Ｍ］．北 京：化学工业出版社，２００５：１９９—２００． ［６］周国兴，刘玺祥，崔德松．碱熔ＩＣＰ—ＭＳ法测定岩石
ＩＣＰ—ＭＳ工作参数
ｏｆ
Ｗｏｒｋｉｎｇ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ
ＩＣＰ—ＭＳ
收稿日期：２０１１—０７—２４；修订日期：２０１１—１０—１２． 作者简介：陈世焱（１９８３一），男，工程师，主要从事ＩＣＰ—ＡＥＳ、ＩＣＰ—ＭＳ的分析工作．Ｅ—ｍａｉｌ：ｒｅｎｅａｉｓｈｉｙａｎ＠１６３．ｃｏｍ 通讯作者：和振云（１９８３一），男，工程师．Ｅ—ｍａｉｌ：ｈｚｙ８３ｈｘ＠１６３．ｃｏｍ
陈世焱，和振云
（国土资源部兰州矿产资源监督检测中心，甘肃兰州 ７３００５０）
摘要：采用Ｎａｚ０：熔融分解样品，运用电感耦合等离子体发射光谱法（ＩＣＰ—ＡＥＳ）和电感耦合等离子体质谱法 （ＩＣＰ—ＭＳ）测定光学玻璃中的稀土元素．采用该方法对国家一级标准物质ＧＢＷ０７１５８、ＧＢＷ０７１５９、ＧＢＷ０７１６０和 ＧＢＷ０７１６１进行测定，其结果表明与标准值相符．方法选择性好、灵敏度好、定量准确，适用于光学玻璃中稀土元素 的测定，结果令人满意． 关键词：电感耦合等离子体发射光谱法；电感耦合等离子体质谱法；Ｙ６学玻璃；稀土 中图分类号：０６５７．３２ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１００６－３７５７（２０１１）０４－０２１７－０６
２种方法（ＩＣＰ—ＡＥＳ和ＩＣＰ—ＭＳ）进行测定．
玻璃中加入稀土元素能形成具有特殊性质的特种玻 璃，即稀土光学玻璃．稀土在光学玻璃中主要作用有： 稀土抛光、玻璃脱色、玻璃着色、稀土澄清剂等． 稀土元素分析一直是分析化学中的一个重要研 究领域，ＩＣＰ—ＡＥＳ已经成为目前各种稀土试样分析 中最为重要的分析方法之一，在冶金、地质、环境保 护、生物和高纯材料稀土分析中获得了十分广泛的 应用．８０年代初，ＩＣＰ—ＭＳ这一新技术的出现及其 在稀土分析中的成功应用是稀土分析化学中的重大