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ICP樣品前處理技術(shù)概要
點(diǎn)擊次數(shù):0 發(fā)布時(shí)間:2015-11-04
 

試樣瓶的選用酸性溶液或中性溶液保存在玻璃瓶中

• Ag,Hg,Sn在玻璃瓶中更穩(wěn)定

堿性溶液儲(chǔ)存在聚乙烯或聚四氟乙烯的瓶子中 HF——聚四氟乙烯

器皿清洗步驟

• 5%的鹽酸或者硝酸(難溶物質(zhì)可選王水)浸泡-過(guò)夜

超聲波震蕩洗滌

去離子水沖洗風(fēng)干

試劑和水的要求

水的要求:最好18MΩ

試劑的要求:保證試劑(GR)/電子純

光譜純標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)

分析特殊的檢測(cè)元素,如微量NaSiB, 對(duì)水與試劑要特殊特別注意

標(biāo)準(zhǔn)溶液的制備與匹配

用儲(chǔ)備標(biāo)準(zhǔn)溶液配制標(biāo)準(zhǔn)溶液系列時(shí),應(yīng)補(bǔ)加酸,使溶液維持一定的酸度,盡可能使其酸度與樣品溶液一致。配置多元素混合標(biāo)準(zhǔn)溶液時(shí),應(yīng)注意元素之間可能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)。

標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度一般在µg/mL級(jí),通常用硝酸或鹽酸介質(zhì),當(dāng)溶液的酸度在1% 以上時(shí),可持續(xù)使用較長(zhǎng)時(shí)間。

ICP光譜分析中,必須重視標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制:

• 1、不正確的配制方法,將導(dǎo)致系統(tǒng)偏差的產(chǎn)生;

• 2、介質(zhì)和酸度不合適,會(huì)產(chǎn)生沉淀和渾濁,易堵塞霧化器并引起進(jìn)樣量的波動(dòng);

• 3、元素分組不當(dāng),會(huì)引起元素間譜線互相干擾;

• 4、試劑和溶劑純度不夠,會(huì)引起空白值增加,檢測(cè)限變差和誤差增大。

溶解試樣的基本要求

注意防止:

空氣污染、試劑空白以及容器污染;

待測(cè)元素?fù)]發(fā)、被容器表面吸附或與容器材料相互作用而損失;

樣品分解不完全。

要求:待測(cè)元素完全溶入溶液;溶解過(guò)程待測(cè)元素不損失;不引入或盡可能少引入影響測(cè)定的成分;試樣溶劑具有較高的純度,易于獲得;操作簡(jiǎn)便快速等。

無(wú)機(jī)試樣前處理

水溶解

可溶性無(wú)機(jī)化合物,可以直接用水溶解制成測(cè)定溶液,如硫酸銅、氯化鈉等。但考慮到溶液的穩(wěn)定性及與標(biāo)準(zhǔn)溶液酸度的一致性,往往要加入一些酸。

• Li、NaK、Rb、Cs、Ca、Sr、Ba等金屬也能在水中溶解,或在水蒸氣中生成可溶性鹽類(lèi)。為了使其中的其它測(cè)定元素進(jìn)入溶液,也要將溶液酸化。

酸分解

大多數(shù)無(wú)機(jī)化合物、金屬、合金、礦石試樣能用酸溶解。常用的酸有鹽酸、硝酸、高氯酸、氫氟酸以及各種混合酸。有時(shí)也用硫酸和磷酸。用酸分解可通過(guò)加熱將多余的酸蒸發(fā)掉,便于控制溶液酸度,溶液基體比較簡(jiǎn)單。容易獲得純度高的酸,不至于引入更多的干擾成分。

操作簡(jiǎn)便,快速,設(shè)備簡(jiǎn)單,是原子光譜分析中應(yīng)用最多的溶樣方法。

鹽酸:鹽酸是應(yīng)用最多的酸,能溶解氧化還原電位比氫更負(fù)的金屬如:Fe、Be、Mg 、Ca、Sr、Ba、 AlGa、In、Zn、Sn、稀土等金屬;大多數(shù)金屬氧化物;碳酸鹽類(lèi)礦物;有色金屬硫化礦等。

硝酸:是一種強(qiáng)酸,同時(shí)也是一種強(qiáng)氧化劑,能氧化分解大多數(shù)有機(jī)物,多數(shù)用鹽酸溶解的金屬也能用硝酸溶解。一些氧化還原電位比氫正的元素能用硝酸溶解。如:Ag、Cu、Pb、Co、Ni、SbHg、 Mn、Bi、Se、Te、V等金屬,大多數(shù)金屬氧化物、合金、有色金屬氧化礦等。由于硝酸特別是濃硝酸是一種強(qiáng)氧化劑,一些氧化物難溶的金屬不能用硝酸溶解,如鋁、錫等金屬。

氫氟酸:氟離子是許多元素的絡(luò)合劑,不能用鹽酸和硝酸溶解的難熔金屬可用氫氟酸溶解。如: Ti 、Zr 、Hf Nb、TaV、Si 、B金屬及其氧化物,硅酸鹽礦等。

高氯酸:熱的高氯酸是強(qiáng)氧化劑,能溶解:不銹鋼,鎳鉻合金,稀土礦物,獨(dú)居石,菱鎂礦等。熱的高氯酸與有機(jī)物發(fā)生劇烈反應(yīng),會(huì)發(fā)生爆炸。與硝酸混合使用能消化單獨(dú)用硝酸不能完全消化的有機(jī)試樣。

硫酸和磷酸:常用于分解難溶礦物,如:鉻鐵礦、稀土礦等。硫酸和磷酸的雜質(zhì)含量一般比鹽酸和硝酸高,沸點(diǎn)也比較高,不容易蒸發(fā)除掉。由于磷酸根、硫酸根對(duì)很多元素的測(cè)定有干擾;而這類(lèi)酸的粘度較高,不利于霧化,對(duì)ICP也不利,除特殊情況外一般很少用應(yīng)用。

無(wú)機(jī)試樣前處理-混酸

王水:三份濃鹽酸與一份濃硝酸的混合物稱(chēng)為王水。

能用鹽酸和硝酸溶解的金屬、礦物幾乎都可以用王水溶解。Au、 PtPd、Os、Rh、CrMo等不溶于單一酸的金屬也可用以王水溶解。

鹽酸+過(guò)氧化氫;硝酸+過(guò)氧化氫

過(guò)氧化氫是一種強(qiáng)氧化劑,受熱分解為氧和水。鹽酸+過(guò)氧化氫是一種良好的溶劑。一些單獨(dú)用鹽酸不能溶解的金屬,可用鹽酸+過(guò)氧化氫分解。如錫青銅、鉛錫焊料等。銅合金不溶于鹽酸,用硝酸分解時(shí)錫會(huì)以偏錫酸形態(tài)析出沉淀,阻礙分解反應(yīng)的繼續(xù)進(jìn)行。用鹽酸+過(guò)氧化氫分解,速度很快,并能得到穩(wěn)定的澄清溶液。貴金屬銠也可以用鹽酸+過(guò)氧化氫在密封容器內(nèi)分解,過(guò)氧化氫還是金屬鎢的有效溶劑。

硝酸+過(guò)氧化氫也是一種良好的溶劑,一些用硝酸溶解緩慢的試樣,滴加少量過(guò)氧化氫能加速溶解。更多地用于消解有機(jī)試樣。

硝酸+氫氟酸+高氯酸;硝酸+氫氟酸+硫酸

大多數(shù)硅酸鹽礦物可用上述混合酸分解。絕大多數(shù)元素的高氯酸鹽溶解度很高,用硝+氫氟酸+高氯酸處理,加熱趕掉多余的高氯酸,用稀鹽酸或稀硝酸溶解,可得到澄清的溶液。只有高氯酸鉀的溶解度較小,但一般并不造成影響。

使用氫氟酸時(shí)要在鉑器皿或聚四氟乙烯燒杯中進(jìn)行。

高氯酸和硫酸冒煙時(shí)溫度較高,會(huì)造成Hg、As、Se Te、GeRe、Os、Ru等元素的揮發(fā)損失。

無(wú)機(jī)試樣前處理-堿溶

有些情況下,氫氧化鈉、氫氧化鉀等強(qiáng)堿溶液也用于溶解試樣。如:金屬鎢、金屬鋁、鋁合金等。高純鋁在鹽酸中溶解很慢,而在氫氧化鈉溶液中能迅速溶解。在引入的鈉鹽不影響測(cè)定的前提下也用來(lái)分解試樣。測(cè)定其中的金屬元素時(shí),要將堿中和使金屬的氫氧化物溶解。

用堿溶解金屬鋁時(shí),反應(yīng)產(chǎn)生氫,能將AsSb、Bi等元素還原成氫化物AsH3 SbH3、 BiH3 ,造成揮發(fā)損失。

強(qiáng)堿溶液會(huì)腐蝕玻璃燒杯,測(cè)定一些常見(jiàn)元素時(shí)空白值高。有些礦石、化合物不能溶解在酸中,如:石英SiO、錫石SnO金紅石TiO、鋯英石ZrSiO、碳化硅等,分解這些樣品必須用堿熔融。金屬鋨、銥、釕等很難溶于酸,也可用堿熔融分解。

堿熔融的熔劑有:氫氧化鈉、氫氧化鈉+氫氧化鉀、過(guò)氧化鈉、碳酸鈉、偏硼酸鋰、四硼酸鋰等。其中以過(guò)氧化鈉分解能力最強(qiáng),幾乎能分解所有樣品,對(duì)坩堝的腐蝕也最強(qiáng)烈。

碳酸鈉、偏硼酸鋰和四硼酸鋰熔融,對(duì)坩堝的腐蝕較小,可在鉑坩堝、熱解石墨坩堝內(nèi)進(jìn)行。

無(wú)機(jī)試樣前處理-焙燒

焙燒在低于熔劑熔點(diǎn)的溫度下分解試樣。燒結(jié)熔劑:碳酸鈉、碳酸鈣、過(guò)氧化鈉、氧化鎂等。燒結(jié)法熔劑用量比熔融法少,幾乎不腐蝕坩堝,引入的鹽類(lèi)相應(yīng)減少。

例如:90%碳酸鈉-10%硝酸鈉混合熔劑燒結(jié),1.5~2倍于試樣的熔劑,不超過(guò)780度燒結(jié)可分解絕大多數(shù)礦物。

例如:用4倍于試樣的過(guò)氧化鈉,在不超過(guò)500度溫度下燒結(jié)7~8 分鐘,幾乎可以分解所有的礦物。

有機(jī)試樣前處理-干式灰化

干式灰化是使有機(jī)物燃燒,其中的金屬元素轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)鹽,然后用適當(dāng)?shù)乃崛芙饣曳种瞥上∷崛芤海糜谠庸庾V測(cè)定。通常是將試樣置于鉑坩堝或瓷坩堝內(nèi),先在低溫電爐上使試樣炭化,然后放入馬弗爐內(nèi)灰化。植物、蔬菜等鮮品應(yīng)預(yù)先在烘箱內(nèi)烘干后再灰化。為了縮短灰化時(shí)間,一般在700~800OC灰化。

灰化溫度在 500OC以上,會(huì)造成一些元素的揮發(fā)損失。700OC 時(shí)Hg 、As、Se、PbCd等元素幾乎揮發(fā)損失殆盡, Cr、Cd、Zn 等元素也有部分損失。大多數(shù)生物樣品含氯,一些元素會(huì)以氯化物形式揮發(fā)損失。對(duì)于含氯的試樣灰化損失更為顯著。

灰化溫度在 500OC以下,有機(jī)物灰化速度很慢,一般要數(shù)小時(shí)或更長(zhǎng)時(shí)間。添加鎂、鋁、鋯等元素的硝酸鹽,灰化溫度在700OC 時(shí)As等元素也不會(huì)損失。

對(duì)于有機(jī)試樣,干式灰化過(guò)程中Hg的損失是不可避免的。

干式灰化方法簡(jiǎn)單快速,適合處理大批量樣品。對(duì)于痕量元素的分析,灰化過(guò)程的環(huán)境污染不可忽視。

尤其是添加大量硝酸鹽時(shí),也造成空白值高,影響檢出限的降低。

有機(jī)試樣前處理-消化

在敞開(kāi)式容器中消化

通常用燒杯、三角瓶等容器在電熱板上加熱消解,使用的酸有硝酸、硝酸+高氯酸、硝酸+硫酸、硝酸+硫酸+過(guò)氧化氫、硝酸++過(guò)氧化氫等。硝酸與有機(jī)物的反應(yīng)比較激烈,特別是干的有機(jī)物。一般要在加酸后在室溫下放置一段時(shí)間,有時(shí)可放置過(guò)夜,待大部分有機(jī)物分解后再加熱。

單獨(dú)使用硝酸,脂肪等有機(jī)物不能完全消化,加熱時(shí)Hg等一些元素會(huì)揮發(fā)損失;使用混合酸有助于有機(jī)物的徹底消化,高氯酸、硫酸冒煙的溫度較高,會(huì)造成Hg As、SeGe、Hg、BSb等元素的揮發(fā)損失。氯含量高的樣品揮發(fā)損失更嚴(yán)重。

使用硝酸-高氯酸濕式消化時(shí)必須認(rèn)真操作,在有機(jī)物沒(méi)有完全消化之前,在硝酸蒸發(fā)完之前不斷補(bǔ)充硝酸,以防高氯酸與有機(jī)物發(fā)生劇烈反應(yīng)引起爆炸。使用硫酸時(shí),在有機(jī)物未全部消化硝酸蒸發(fā)完之后,雖然不會(huì)發(fā)生爆炸,但有機(jī)物會(huì)炭化產(chǎn)生游離碳,而游離碳很難分解。所以也必須認(rèn)真觀察,細(xì)心操作。

在敞開(kāi)式容器中消化的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單,缺點(diǎn)是操作難度大,試劑消耗量大、每個(gè)試樣的酸消耗量不等,試劑空白高且不完全一致、消解周期長(zhǎng)、環(huán)境污染等。

微波消解

微波消解也是一種在密封容器中消化試樣的手段。它具有高壓密封罐法所有的優(yōu)點(diǎn)。由于微波的作用,微波消解法具有很強(qiáng)的消解能力,消解速度比高壓密封罐法快得多。一般只需幾分鐘就能消化完全,幾乎可以消化所有的有機(jī)物,是消化有機(jī)試樣最為理想的手段,其應(yīng)用日益廣泛。

聯(lián)系人:李先生
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