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        原子熒光儀在地質(zhì)礦物硒元素測定試驗中的應(yīng)用

        2021-12-05 00:31:38魏麗娟邵曉龍
        世界有色金屬 2021年5期
        關(guān)鍵詞:硼氫化原子熒光檢出限

        魏麗娟,邵曉龍

        (甘肅省有色金屬地質(zhì)勘查局天水礦產(chǎn)勘查院,甘肅 天水 741020)

        硒元素是一種重要的礦物元素,能夠作為一些礦床的指示元素,從而為礦產(chǎn)開發(fā)提供依據(jù)。硒元素在地殼中含量較低,而且是人體和動物必要的微量元素,在地質(zhì)找礦和生物生長方面具有重要的意義。對于人體和動物而言,硒元素缺乏容易產(chǎn)生克山病,但是硒元素過量也會造成人體中毒。地殼中不同礦床的硒元素含量具有差異,利用硒元素含量能夠識別相應(yīng)的礦產(chǎn)種類,從而為礦產(chǎn)開發(fā)提供指引。準確測定硒元素含量成為地質(zhì)找礦的重要內(nèi)容,當(dāng)前廣泛應(yīng)用于硒元素定量測量的方法包括石墨爐原子吸收法、等離子—質(zhì)譜法等方法,但是由于硒元素的離子化效率比較低,因此傳統(tǒng)的測量方法精度和準確度都比較低,在硒元素的準確測量中存在局限[1]。

        本文將原子熒光儀應(yīng)用于地質(zhì)礦物中硒元素的測量,該方法具有操作簡單、測試靈敏度高等優(yōu)點,廣泛應(yīng)用于各種元素的測量中。

        1 材料與實驗

        1.1 試驗儀器與原理

        本文所用的原子熒光儀為XGY 2020A原子熒光光譜儀,該型原子熒光光譜儀采用特種空心陰極燈作為激發(fā)光源,在將元素富集后進行測量,能夠有效地提升元素測量的靈敏度。

        1.2 實驗試劑

        實驗所需要的主要試劑如下。

        (1)基本試劑,選用優(yōu)級純的鹽酸、硝酸、高氯酸以及氫氟酸作為基本試劑。

        (2)稱取7g硼氫化鉀溶于1000mL的10g/L的氫氧化鉀溶液中。

        (3)市售有證標準硒標準溶液。

        (4)鐵鹽溶液:稱取24.36g三氯化鐵,溶于40mL1+1的鹽酸溶液中,用水稀釋至500mL。

        1.3 實驗方法與步驟

        根據(jù)原子熒光儀的應(yīng)用,首先需要將地質(zhì)礦物樣品進行溶解,獲得稀釋后的硒元素溶液,在原子熒光的作用下進行測量。具體的實驗方法如下:

        (1)地質(zhì)礦物樣品分解:將地質(zhì)礦物樣品進行研磨,獲得地質(zhì)樣品粉末,并且將地質(zhì)樣品粉末經(jīng)過200目的篩子進行篩選混勻后,稱取0.5g粉末狀樣品進行消解;將稱好的粉末樣品置于25mL的聚四氟乙烯的消解罐中,采用少量去離子水進行濕潤后,利用硝酸和氫氟酸的混合液作為消解溶液,將樣品在消解罐中進行溶解后,加入高氯酸進行加熱,分解樣品中的鹽類物質(zhì),持續(xù)加熱直到樣品濃白煙剛冒盡;往消解罐中加入去離子水,沖洗消解罐的內(nèi)壁后,加入鹽酸和鐵鹽溶液,將樣品移入到25mL比色管中,采用去離子水定容至刻度,搖勻后作為測量溶液[2]。

        (2)原子熒光儀參數(shù)設(shè)定,為了達到最好的檢測效果,本文的研究所采用的參數(shù)設(shè)定為,燈電流主電流為55mA、輔助電流為50mA;除殘時間為15S;原子化溫度為130℃;負高壓為-230V;驅(qū)氣設(shè)置為210mL/min,攪拌器流量650mL/min,干燥器流量為300mL/min;該參數(shù)能夠滿足硒元素的測定需求。

        (3)原子熒光儀測量,原子熒光光譜法主要使用于金屬元素的測定,將消解后的樣品加入硼氫化鉀溶液,在載氣的作用下帶入原子化器,形成氬氫火焰,在燈光的作用下激發(fā)原子,生成原子熒光,由于原子熒光強度和元素濃度成正比,通過測量原子熒光強度,能夠獲得元素濃度;通過將樣品溶液進行測量,與不同濃度下的硒元素標準溶液的熒光強度進行對比,能夠獲得樣品中的硒元素濃度。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 精密度與檢出限分析

        選用10批次的地質(zhì)樣品作為樣品進行測試,為了減少誤差,所有樣品均經(jīng)過6次測試取平均值。所得到的結(jié)果顯示,原子熒光法的標準偏差、檢出限與回收率能夠滿足要求,具體的分析如下:

        (1)標準偏差,采用原子熒光法分析硒元素的含量,其標準偏差為0.99%~1.03%,其標準偏差的范圍在0.98%~1.51%范圍內(nèi),能夠滿足統(tǒng)計學(xué)的需求。經(jīng)過多次測試取平均值,能夠盡量減少實驗誤差的影響,提升測量精度,而且原子熒光分析法具有較好的測量精度,滿足測量需求。

        (2)檢出限,通過對空白樣品進行12次測試,計算測試的標準偏差,采用標準偏差進行檢出限的計算,數(shù)據(jù)顯示。原子熒光光譜法所得到的硒元素的檢出限為10ng/g,檢出限能夠滿足檢測的需求。

        (3)國家一級標樣,通過在同一批樣品中插入不同濃度的硒元素標準樣品,采用相同的方法進行測量,所得到的樣品合格率滿足需求。

        2.2 樣品處理方法的選擇

        樣品處理方法是影響硒元素檢測的重要因素之一,通常原子熒光法采用酸對樣品進行消解,然后在載氣的作用下進行分析檢測,采用不同的酸進行處理,所得到的結(jié)果也會有所不同,具體的影響如下:

        (1)消解方法的選擇,消解是原子熒光法的關(guān)鍵步驟之一,需要先將樣品研磨成為粉末,然后采用酸溶液進行消解;通??梢赃x擇硝酸和硫酸、硝酸和高氯酸等溶液,也可以選擇常溫和加熱等方式進行消解,不同的方式得到的效果不同,為了充分消解地質(zhì)樣品,需要加入較大體積的酸進行充分溶解;加熱過程容易發(fā)生濺射等情況,影響測量結(jié)果;因此本文采用硝酸和高氯酸進行低溫初步溶解之后,再使用高氯酸進行加熱溶解,有助于將樣品全部溶解于溶液中,保證檢測的準確度。

        (2)測定介質(zhì)的影響,研究中采用鹽酸、硝酸和王水作為測定介質(zhì),分析不同的介質(zhì)對于檢測結(jié)果的影響;分析結(jié)果顯示鹽酸介質(zhì)中硒元素的測量精度最高,靈敏度高,通過對比不同的鹽酸濃度,顯示鹽酸濃度對于檢測結(jié)果無明顯影響;在樣品中不同價態(tài)的硒元素共存,采用鹽酸能夠?qū)⑺膬r態(tài)的硒元素進行還原,從而提升測量準確度。

        (3)硼氫化鉀的濃度,硼氫化鉀是樣品中的還原劑,能夠?qū)⑺膬r態(tài)的硒元素進行還原;研究中選擇不同的硼氫化鉀濃度,研究顯示硼氫化鉀濃度<0.4%時無熒光信號,而>1.0%時則熒光信號不穩(wěn)定;通過研究下選擇硼氫化鉀濃度為0.7%。

        2.3 測試條件的選擇

        原子熒光儀的負高壓和燈電流對測試結(jié)果存在影響,具體的影響如下:

        (1)負高壓,在原子熒光分析測量過程中,不同的負高壓對于熒光影響不同,增大負高壓能夠提升測量靈敏度,但是隨之而來的火焰噪聲也不斷增大,影響測量精度;本文所用的原子熒光儀為了減少火焰噪聲的影響,選擇負高壓為-230V即得到靈敏度高的測量值。

        (2)燈電流的影響,燈電流會熒光強度具有直接的影響,相關(guān)研究顯示,熒光信號隨著燈電流增大而加大,因此硒元素的測量精度也隨之加大,為了確保最佳測試效果,選擇主燈電流為55mA,輔助燈電流為50mA。

        3 討論

        地礦元素測量是地礦開采的關(guān)鍵過程,通過分析地礦物質(zhì)中的相關(guān)元素含量,能夠為后續(xù)的礦產(chǎn)分析和開采提供依據(jù)[3]。

        硒元素作為重要的礦物元素之一,在當(dāng)前的工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮著重要的作用。

        硒元素在地礦中含量較少,通過定量分析硒元素含量,能夠為認識地礦物質(zhì)提供依據(jù)。在本文的研究中,采用原子熒光光譜法分析地礦物質(zhì)中的硒元素,結(jié)果顯示該方法能夠用于硒元素的定量分析中,而且具有檢測精度高、分析效率高、檢出率低等特點,能夠滿足不同含量的硒元素的分析,從而為認識礦產(chǎn)提供依據(jù)。

        4 結(jié)語

        綜上所述,原子熒光法能夠準確測量地礦物質(zhì)中的硒元素含量。但是在測量過程中,需要選擇合適的原子熒光儀以及相應(yīng)的方法,選擇合適的消解方法、原子熒光參數(shù),從而確保樣品測試精度,減少誤差的影響,從而獲得真實可靠的硒元素含量。

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