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        基于ICP-MS技術(shù)測(cè)定液體試劑中金屬元素

        2020-12-23 04:46:09劉文丹溫良安鐵鵬周霞商帥
        關(guān)鍵詞:金屬元素

        劉文丹 溫良 安鐵鵬 周霞 商帥

        摘要:為了建立液體試劑中金屬元素的檢測(cè)方法,采用電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS)測(cè)定液體試劑中Ba、Sr、Be、Ca、Mg、Fe、Cu等7種金屬元素的含量。該檢測(cè)方法可迅速、定量地測(cè)定液體試劑中7種金屬元素含量。該檢測(cè)方法的線性相關(guān)系數(shù)介于0.9998~1.0000之間,液體試劑中雜質(zhì)含量不等,需要排除高含量雜質(zhì)的干擾。各元素的加標(biāo)回收率在96%~105%之間,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD小于3%,檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確,精密度高,方法檢出限低,可達(dá)0.1~5 μg/L。

        關(guān)鍵詞:電感耦合等離子體質(zhì)譜法(ICP-MS);液體試劑;金屬元素

        實(shí)驗(yàn)室中常用液體試劑包含有機(jī)試劑及無(wú)機(jī)試劑[1-2],液體試劑在日常實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)中,雜質(zhì)含量的高低,可能會(huì)影響該實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)中僅僅針對(duì)液體試劑中產(chǎn)品的主含量、雜質(zhì)最高含量、蒸發(fā)殘?jiān)茸龀隽艘?guī)定,而對(duì)金屬元素的含量并未明確要求。目前,檢測(cè)液體中的雜質(zhì)常見方法有原子吸收光譜法、原子熒光光譜法、等離子體發(fā)射光譜法[3-4],由于土壤中重金屬均為ppb級(jí)別的含量,上述原子吸收光譜法、等離子體發(fā)射光譜法檢測(cè)限相對(duì)會(huì)偏高,同時(shí)原子熒光光譜法可測(cè)元素有限,因此利用電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)定液體試劑中金屬含量為最優(yōu)選擇。同時(shí),電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)是20世紀(jì)80年代以來(lái)發(fā)展最快的無(wú)機(jī)痕量元素分析技術(shù)之一,元素周期表上的大多數(shù)元素在各種類型樣品中的含量幾乎都可以用ICP-MS來(lái)檢測(cè)。該技術(shù)具有高靈敏度、低檢出限、線性動(dòng)態(tài)范圍寬、干擾少,適合多種痕量元素同時(shí)測(cè)定等優(yōu)點(diǎn)[5-7]。本研究采用ICP-MS對(duì)液體試劑中多種微量金屬元素進(jìn)行分析。

        一、實(shí)驗(yàn)部分

        1.1 主要儀器及裝置

        電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(賽默飛世爾),智能控溫電熱板,移液管等。

        1.2 主要試劑及器皿

        Ba、Sr、Be、Ca、Mg、Fe、Cu標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液:濃度為100 mg/L,含10% HNO3,trace HF,臨用時(shí)配置為濃度為1 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)工作溶液;硝酸: GR;一級(jí)水:電阻率不小于18 MΩ·cm;氬氣純度:不小于99.999%;比色管: 10mL;聚四氟乙烯坩堝,及實(shí)驗(yàn)所使用的器皿等。

        1.3 實(shí)驗(yàn)環(huán)境

        電感耦合等離子體質(zhì)譜儀測(cè)定的金屬元素含量均達(dá)到μg/L級(jí)別,個(gè)別金屬元素含量均達(dá)到ng/L級(jí)別,因此對(duì)環(huán)境的要求很高。測(cè)試條件:溫度:20 -30℃ (每2h變化不超過1℃)? ;濕度:<60%RH;必要時(shí)配備除濕機(jī)及加濕器。整個(gè)實(shí)驗(yàn)均需在千級(jí)潔凈間完成,且需做好超凈防護(hù)。

        1.4 樣品預(yù)處理

        用電子天平準(zhǔn)確稱取50 .00g(精確到0.01g)液體樣品于250 mL聚四氟乙烯燒杯中,置于90 ℃恒溫電熱板上,初步消解至5mL左右(有機(jī)試劑可直接置于電熱板上揮干,無(wú)機(jī)試劑加熱蒸發(fā)至5mL左右),加入適量硝酸,消解至溶液呈澄清透明,剩余1mL左右時(shí),用3%硝酸溶液定容至10 mL,平行制取3份樣品,其中一份樣品加入一定量7種元素標(biāo)準(zhǔn)溶液用于計(jì)算加標(biāo)回收率,同時(shí)做試劑空白。

        二、結(jié)果與討論

        2.1 儀器工作參數(shù)的選擇

        開機(jī)點(diǎn)火后,用調(diào)諧液調(diào)整儀器靈敏度、氧化物、雙電荷、分辨率等各項(xiàng)指標(biāo),當(dāng)儀器各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到測(cè)定要求,引入在線內(nèi)標(biāo),觀查內(nèi)標(biāo)靈敏度、脈沖與模擬模式的線性擬合,符合要求后,將標(biāo)準(zhǔn)系列引入儀器。進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)處理,繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線、計(jì)算回歸方程。相同條件下,將試樣溶液分別引入儀器進(jìn)行測(cè)定。根據(jù)回歸方程計(jì)算出試樣中元素的濃度。以試樣管中各元素的信號(hào)強(qiáng)度CPS,從校準(zhǔn)曲線或回歸方程中查得試樣管中各元素的含量(μg/L)。

        2.2 測(cè)量模式的選擇

        電感耦合等離子體質(zhì)譜儀測(cè)試方法共有以下幾種:STD、STDS、CCT、CCTS、KED、KEDS, STD代表標(biāo)準(zhǔn)模式,CCT代表碰撞反應(yīng)池技術(shù),KED代表在碰撞反應(yīng)池技術(shù)上疊加動(dòng)能歧視,較大的多原子粒子(離子半徑較大)和池氣體碰撞幾率更大。測(cè)量干擾較大的元素時(shí),盡量選擇KED模式來(lái)消除干擾。此次實(shí)驗(yàn)開展即選擇了KED模式來(lái)進(jìn)行測(cè)定。

        2.3 同位素的選擇

        測(cè)試時(shí)需根據(jù)基體的干擾不同,選擇不同的同位素。原則便是選擇干擾小、豐度大、靈敏度高的同位素。

        2.4 待測(cè)元素同位素及線性相關(guān)系數(shù)

        在容量瓶中取一定體積的ICP分析用多元素標(biāo)準(zhǔn)溶液(濃度為100 mg/L),使用3%硝酸溶液配制系列標(biāo)準(zhǔn)曲線。內(nèi)標(biāo)使用液通過蠕動(dòng)泵在線加入。選用的內(nèi)標(biāo)為74Ge、103Rh、185Re(濃度為μg/L)。7種元素標(biāo)準(zhǔn)曲線回歸方程及相關(guān)系數(shù)見表1。

        2.5 檢出限

        按照樣品分析的全部步驟,重復(fù)7次空白實(shí)驗(yàn),將各測(cè)定結(jié)果換算為樣品中的含量,計(jì)算7次平行的測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)偏差,計(jì)算其檢出限(t=3.143)[9]。檢出限為:?? MDL=

        2.6 加標(biāo)回收率

        為檢驗(yàn)測(cè)試方法的準(zhǔn)確性,在液體試劑樣品中加入一定濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液,測(cè)定樣品的加標(biāo)回收率,結(jié)果列于表2。

        2.7 液體試劑樣品中7種元素測(cè)定結(jié)果

        液體試劑樣品中各金屬元素的含量ω,按照下列公式進(jìn)行計(jì)算:

        式中: ρ-標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算所得金屬元素質(zhì)量濃度; ρ0-實(shí)驗(yàn)室對(duì)應(yīng)金屬元素質(zhì)量濃度;V-稀硝酸定容體積; f-稀釋倍數(shù); m-樣品重量。

        從表2可以看出,液體試劑中主量元素鐵、鈣、鎂等含量相對(duì)來(lái)講含量稍高,大于10μg/L,其余元素含量都非常低,測(cè)試精密度高,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD除鈹未達(dá)到檢出限不予計(jì)算以外,其余均在3%以下,精密度良好。結(jié)合加標(biāo)回收率結(jié)果可得,該方法可準(zhǔn)確、快速地測(cè)定液體試劑中7種金屬元素的含量。

        結(jié)束語(yǔ)

        本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:該檢測(cè)方法的線性相關(guān)系數(shù)介于0.9998~1.0000之間,線性良好。各元素的加標(biāo)回收率在96%~105%之間,相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差RSD小于3%,檢測(cè)結(jié)果精密度與正確度均良好,方法檢出限低,達(dá)0.1~5 μg/L。

        參考文獻(xiàn):

        [1] 任有良.取用液體試劑技巧幾則[J].商洛師范專科學(xué)校學(xué)報(bào),1998.

        [2] 周南.關(guān)于幾種有機(jī)試劑有效成分的問題 [J]. 化學(xué)試劑. 1992(06).

        [3] 李 明,李紅梅,熊行創(chuàng),等. 質(zhì)譜動(dòng)力學(xué)方法原理及應(yīng)用[J]. 質(zhì)譜學(xué)報(bào),2012,33(4):202-207.

        [4] 呂洪亮,趙旻,李紅等.微波消解-ICP-MS法檢測(cè)8種藥材中8種重金屬的含量 [J].? 沈陽(yáng)藥科大學(xué)學(xué)報(bào). 2020(07).

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