一种电感耦合等离子体质谱法测定铝土矿中镓的方法

摘要

本发明公开了一种电感耦合等离子体质谱法测定铝土矿中镓的方法，包括以下步骤：(1)熔解样品；(2)配制标准溶液；(3)稀释样品；(4)测定。本发明采用氢氧化钠熔融分解样品，样品分解更完全；分取热水提取后的上清液测定，可以有效的分离干扰元素；采用过程内标法，可以简化稀释定容过程，并有效控制稀释误差，消除基体干扰，提高准确度；本方法采用电感耦合等离子体质谱仪测定铝土矿中镓，其操作简单，快速准确，极利于批量样品的检测。

说明书

技术领域

本发明属于金属元素测定技术领域，更具体的说是涉及一种操作简单，快速准确的电感耦合等离子体质谱法测定铝土矿中镓的方法。

背景技术

镓是稀有的分散元素，用途十分广泛，但具有工业开采价值的独立矿床极少见，主要从有色金属及冶炼副产品中回收，广西铝土矿富含稀土、镓等伴生元素，是提炼镓的重要来源。根据镓的赋存状态特征及检测方法的选择性，镓的分析通常需经过复杂的分离富集过程，快速准确地测定镓成为一项重要工作。

目前铝土矿中镓的检测方法有分光光度法(COL)、极谱法(POL)、石墨炉原子吸收光谱法(GFAAS)、X射线荧光光谱法(XRF)、电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES)、电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)等。分光光度法是经典方法，具有设备简易，方法易实现等优点，广泛应用于铝土矿中镓的检测，尽管方法准确，但需繁琐的分离富集流程，效率低。极谱法由于应用滴汞电极，存在潜在安全隐患，近年已较少使用。石墨炉原子吸收光谱法灵敏度高，样品处理流程简单，但检测效率相对较低。X射线荧光光谱法采用压片法，虽然可以快速准确检测铝土矿中的镓，由于该方法受样品类别的影响较大，受基体效应的影响较大。电感耦合等离子体发射光谱法受干扰及样品消解条件的影响，检出限偏高，而电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)因其线性范围宽，且具有灵敏度高、干扰小等优点，被广泛应用于环境、地质、食品检测领域。近年，已有文献用于铝土矿中镓的检测，但由于消解过程或测定干扰尚存在一些缺陷，检测效果仍不理想。

因此，如何研发一种操作简单，快速准确的电感耦合等离子体质谱法测定铝土矿中镓的方法是本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种操作简单，快速准确的电感耦合等离子体质谱法测定铝土矿中镓的方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种电感耦合等离子体质谱法测定铝土矿中镓的方法，包括以下步骤：

(1)熔解样品：称取0.2000g铝土矿样品于银坩埚中，加入2.5g氢氧化钠，移入马弗炉中，室温升温至700℃，保温30min，取出，冷却至室温，将银坩埚移入100mL聚四氟乙烯烧杯中，加入80mL沸水提取至溶解完全，然后加入5.00mL浓度为1μg/mL的铼内标溶液，其溶剂为质量百分比浓度为1％的氨水，搅拌均匀，将银坩埚捞出，得到样品清液，同时做空白样品；

(2)配制镓的标准溶液：分别取含镓0μg、5μg、10μg、20μg、40μg、50μg的标准溶液加入100mL聚四氟乙烯烧杯中，各标准溶液的溶剂为体积浓度为10％HCl溶液，各加入80mL水、2.5g氢氧化钠和5.00mL铼内标溶液，搅拌均匀，得到镓的标准溶液；

(3)稀释样品：称取样品清液、空白样品和6种标准溶液各0.5mL分别加入25mL聚四氟乙烯坩埚中，然后加入15mL体积浓度为1％硝酸水溶液，摇匀，待测；

(4)测定：使用电感耦合等离子体质谱仪采用KED模式测定标准溶液中

电感耦合等离子体质谱仪工作条件：

离子源为ICP源，采用耐高盐雾化器；雾化器氩气流量为1.1L/min；冷却气氩气流速为14L/min，辅助气氩气流速为0.87L/min，射频功率为1550W，载气流速为1.2L/min，等离子体流速为15L/min，样品进样速率为40rpm，进样冲洗时间20s，重复次数3次，选择

①采用氢氧化钠熔融分解样品，样品分解更完全；

②分取热水提取后的上清液测定，可以有效的分离干扰元素；

③采用过程内标法，可以简化稀释定容过程，并有效控制稀释误差，消除基体干扰，提高准确度；

④本方法采用电感耦合等离子体质谱仪测定铝土矿中镓，其操作简单，快速准确，极利于批量样品的检测。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

电感耦合等离子体质谱法测定铝土矿中镓的方法，包括以下步骤：

(1)熔解样品：称取0.2000g铝土矿样品于银坩埚中，加入2.5g氢氧化钠，移入马弗炉中，室温升温至700℃，保温30min，取出，冷却至室温，将银坩埚移入100mL聚四氟乙烯烧杯中，加入80mL沸水提取至溶解完全，然后加入5.00mL浓度为1μg/mL的铼内标溶液，其溶剂为质量百分比浓度为1％的氨水，搅拌均匀，将银坩埚捞出，得到样品清液，同时做空白样品；

(2)配制镓的标准溶液：分别取含镓0μg、5μg、10μg、20μg、40μg、50μg的标准溶液加入100mL聚四氟乙烯烧杯中，各标准溶液的溶剂为体积浓度为10％HCl溶液，各加入80mL水、2.5g氢氧化钠和5.00mL铼内标溶液，搅拌均匀，得到镓的标准溶液；

(3)稀释样品：称取样品清液、空白样品和6种标准溶液各0.5mL分别加入25mL聚四氟乙烯坩埚中，然后加入15mL体积浓度为1％硝酸水溶液，摇匀，待测；

(4)测定：使用电感耦合等离子体质谱仪采用KED模式测定标准溶液中

电感耦合等离子体质谱仪工作条件：

离子源为ICP源，采用耐高盐雾化器；雾化器氩气流量为1.1L/min；冷却气氩气流速为14L/min，辅助气氩气流速为0.87L/min，射频功率为1550W，载气流速为1.2L/min，等离子体流速为15L/min，样品进样速率为40rpm，进样冲洗时间20s，重复次数3次，选择

效果实验

1.样品消解方式的确定

本发明用铝土矿国家标准物质试验，分别采用微波密闭消解(2mL氢氟酸+1mL硝酸，消解后加1mL高氯酸蒸干)、常压消解(加5mL氢氟酸+2mL硝酸+1mL高氯酸+1mL硫酸蒸干)、2.5g氢氧化钠700℃熔矿、2g过氧化钠700℃熔矿(用刚玉坩埚)四种消解方式进行了试验。结果发现，刚玉坩埚空白较高，需选用较低空白的坩埚方能满足要求；常压消解由于铝土矿中铝较难溶解，包裹其中的镓难以分解，结果偏低；微波密闭消解虽然镓的分解完全，但流程较复杂，且测定尚存在一定的干扰；氢氧化钠熔矿，由于采用沉淀分离，锰、稀土元素等已分离，干扰极少，测定结果较理想。结果见表1。

表1溶矿方式结果对比

表1结果表明采用微波密闭消解及氢氧化钠熔矿均可达到满意的检测效果，综合考虑操作的简易性，采用氢氧化钠熔矿。

2.干扰的消除

在质谱法中，

3.稀释误差的消除

本发明采用了过程内标，不仅消除了基体、仪器的波动(包括进样系统，体积的误差纳入了进样系统)的影响。试验采用2个铝土矿国家标准物质样品GBW07178、GBW07179，采用本发明溶解样品方法制备样品清液，分别取0.5mL样品清液5份，分别加入13、14、15、16、17mL体积浓度为1％硝酸水溶液后，摇匀测定，结果见表2。

表2不同稀释体积结果对比

表2表明稀释体积对结果无显著差异，表明稀释误差可以用内标来消除，从而可使检测流程简化，操作简单，检测结果更加稳定。

4.方法的准确度及精密度验证

为评价该方法的准确性以及对样品的适用性，采用本发明电感耦合等离子体质谱法测定铝土矿中镓的方法对6个铝土矿国家一级标准物质GBW07177-GBW07182进行了测定，见表3。

表3方法准确度及精密度

表3表明，测定结果满足要求，且相对标准偏差(RSD)在0.59％～4.27％，准确度Δlog C≤0.05，满足规范要求，表明该方法可以铝土矿中镓的快速、准确测定。

对所公开的实施例的说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。