在贵金属矿物和环境试样分析中,电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES)的应用近年来呈上升趋势,此类对象中贵金属元素的含量很低且组分复杂,要求分析方法要有较好的灵敏度和选择性。另外,样品数量多,要求测定快速和低成本。
电感耦合等离子体发射光谱法具有多功能性、广泛的应用范围以及操作简便、灵敏度高、分析快速、准确可靠和多元素同时测定等特点,在所有的元素分析法中几乎是前所未有的,它解决了一定的分析困难,节省了分析时间,使许多工作变得快捷。而且除极其严格的应用要求以外,ICP-AES的准确度、精密度和灵敏度对一般应用都是合适的。能实现元素定性分析、半定量分析与定量分析,可对样品做全元素分析,对于综合回收有很大的指导意义。光谱半定量分析是依据谱线的强度和谱线的出现情况与元素含量密切相关而做出的一种判断。它的主要目的是可以以最快的速度测出有用成分及其含量,避免盲目性。
ICP-AES的原理是:被测定的溶液首先进入雾化系统并在其中转化为气溶胶,一部分细颗粒的被氣气载入等离子体的环形中心,另一部分颗粒较大的则被排出。进入等离子体的气溶胶在高温作用下,经历蒸发、干燥、分解、原子化和电离的过程,所产生的原子和离子被激发并发射出各种特定波长的光,这些光经光学系统通过入射狭缝进入光谱仪照射在光栅上,光栅对光产生色散使之按波长的大小分解成光谱线。所需波长的光通过出射狭缝照射在光电倍增管上产生电信号,此电信号输入计算机后与标准的电信号相比较,从而算试液的浓度。ICP-AES的装置主要由进样系统、ICP炬管、高频发生器、光谱仪和电子计算机等组成。
目前,ICP-AES仪器主要是以光电倍增管(PMT)作检测器和以电荷转移器件(CTDs)作检测器两大类。前者又分为单通道扫描型、多通道型以及单多通道组合型。单通道扫描型仪器具有谱线选择灵活和易于扣除光谱干扰的特点;多通道型仪器是由多个出射狭缝与相应多个光电倍增管组合而成,可在很短的时间内,同时分析多种元素。CTDs是继光电倍增管、光电二极管阵列之后出现的性能优良新型的多通道光学检测器。
根据其转移测量光致电荷的方式不同,又分为电荷耦合(CCD)检测器和电荷注入(CID)检测器。两者在制冷环境中工作可使暗电流或热生电荷降低到很低水平,而且具有光谱响应范围宽、量子效率高、线性范围宽、图像质量高、实时监测能力强等特点。虽然CCD比CID具有更宽的光谱响应范围和更高的量子效率,但是由于CID的读出噪声及对低光子流的灵敏度比CCD的要高1个数量级,以及CID具有非破坏性检测和任意存取能力,CID更适合于用于原子发射光谱的检测器。因而在近年来得到了广泛的采用。
含贵金属元素的矿物和环境样品很少能够在试样溶解后直接测定,因此预先富集"CP-AES测定的报道较多。活性炭和泡沫塑料吸附、溶剂萃取、离子交换树脂分离、溶剂萃取等是有效的分离富集手段。与AAS不同的是,在ICP-AES测定中更注重于贵金属的族分离而不是单个元素的分离。如活性炭吸附常用于地质样品中Au、Pt和Pd三元素的同时分离富集。
活性炭在稀王水或盐酸介质中吸附Pt和Pd与吸附Au的机理有很大差别。金是由Au(m)还原为Au(o)而被吸附,Pt、Pd以配阴离子形式吸附。因此,活性炭吸附Au的能力远比Pt、Pd强,尤其在高酸度介质中。将试样预先灼烧,酸溶分解后以活性炭动、静态吸附相结合分离富集Au、Pt、Pd,然后用ICP-AES同时进行测定,方法的检出限分别达0.2ng/g(Au、Pd)和0.5ng/g(Pt)。在稀王水或盐酸介质中,泡沫塑料对Pt、Pd的吸附容量和吸附能力远不如离子交换树脂和活性炭,因此对Pt、Pd的富集应用不多。
用聚醜型泡沫塑料对Au进行分离富集,在沸水中用硫脲液解脱后用ICP-AES测定,但Sb吸附的影响较大。可采用在700°C焙烧样品除去,此时泡沫塑料吸附的T1也被焙烧除去。该法检出限为0.01X10-6。利用聚氨酯泡沫塑料吸附分离高硫高神金精矿中Au和黄铁矿、方铅矿中Au,能够有效地除去S、As、Fe,Mg、Mn、Pb等元素,泡沫塑料在600P灰化后王水溶解残渣,ICP-AES测定或再以硫脲溶解ICP-AES测定均能获得令人满意结果。
在常规分析中,采用两点校准即可,即用新鲜的去离子水为“低标”,浓度10^g/mL(或其他浓度)的标准溶液为“高标”,进行校准,接着测定试样。在需要仔细校准的工作中,配制标准系列多点校准。

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