ICPAES样品分离和预富集

分离和富集是两个不同概念的名词，但实际上他们是相辅相成的同一个系统，就是说有了分离即就有富集，反之富集也就是通过分离。一个样品的基本物质是其组成的基本部分，占了绝大的百分比。而这些基本物质往往不是要求测定的元素，基体元素的含量都会比较高，它将对ICP­—AES分析产生激发干扰和光谱干扰，影响到痕量元素的测定（准确度、检出限）。为此，将基体元素和待测元素分离。分离不但除去了由基体元素产生的基体效应，而且同时使分析溶液达到了预富集的作用。因为大量基体元素分离掉，分析溶液的TDS降低，这样可以减少分析溶液的稀释倍数或可以蒸发浓缩，一般可达到几个数量级。

分离和预富集需注意的几个问题。

（1）    分离、富集步骤要少，操作要简便，便于掌握操作。最好将分离富集与样品分解结合起来，在分解的过程中即起了分离的作用。

（2）    在分离富集过程中待测元素全部被富集，不得损失，而基本元素在不影响测定的前提下不必完全干净地分离掉。

（3）    分离富集过程中所使用的试剂、器皿绝对不能含有待测元素，以免污染。

分离富集方法大致可分为四类（a）生成易挥发的化合物予以分离富集，（b）溶液萃取法，（c）离子交换色谱法，（d）共沉淀法。

1）                      生成易挥发的化合物予以分离富集

A)  将大量基本元素分离除去

最常见的地质样品如一般岩石、矿石、土壤、沉积物等都会有较多的硅酸盐。在前面介绍的用HCl/HNO₃/HF/HClO₄分解样品的过程中，将样品中大量的硅转化为易挥发的SiF₄而除去。这对分析硅酸盐类样品中痕量元素是很实用的一种分析分解、分离方法。

B)  氢化物测定法

将As、Sb、Bi、Hg、Se、Ge、Sn、Pb等元素用硼氢化钾还原，生成易挥发的氢化物，导入ICP中进行测定。以测定As、Sb、Bi、Hg为例，方法如下：

称取0.5g样品于50ml比色管中，加入新配制的10ml（1+1）王水，摇匀，置于沸水浴中加热煮沸1小时（每20分钟摇动一次比色管），取下冷却后用1%HCl稀释至刻度，摇匀澄清备用。

测定As、Sb：将上述样品清液20ml于干烧杯中，加入0.2g抗坏血酸，0.1g硫脲，溶解后放置20分钟。测定Bi, Hg：可直接用清液测定。

将上述溶液放入氢化物发生器中，加入硼氢化钾溶液，将上述元素还原成AsH₃↑、SbH₃↑、BiH₃↑、Hg↑，进行测定。

2）                      溶液萃取法

A)    萃取（除去）基本元素

测定氧化铀（U₃O₈）中杂质元素时，可将U₃O₈溶于硝酸中，用磷酸三丁脂（TBP）在分液漏斗中萃取除去基体UO₂（NO₃）₂，铀转移入有机相中，待测元素（杂质元素）仍留在水相中，进行分析。

B)    萃取分析元素

在测定海水中的痕量元素Pb、Zn、Cd、Ni、Mn、Fe、V时，可用铜试剂（DDTC）—氯仿把海水中的上述元素提取到有机相中，挥发并破坏有机相，残渣用酸溶解后，用ICP—AES法进行测定。

3）                      离子交换色谱法

地质样品中稀土元素的组成是研究地壳、地球、月球的形成与演化、岩石的成因、成矿物质来源、成岩成矿条件研究的重要资料。在岩石、超基性岩石中测定痕量的14个稀土元素（稀土元素共15个，其中有14个在自然界存在），最常用的分析方法即是离子交换色谱法，以分离富集稀土元素，然后用ICP—AES进行测定，方法流程如下：

A)    称取1.000g样品于刚玉坩埚中，加入5mlHF, 加热蒸干除硅。

B)    加入6—7g Na₂O₂ ，拌匀再在面上铺一层Na₂O₂，放入700℃马弗炉中熔融5—10分钟，取出冷却。

C)    置于400ml烧杯中，加温热10%三乙醇胺50ml浸取，待反应停止后，用2%NaOH洗出坩埚，加入1mol/L EDTA 1ml， 2%MgCl₂溶液1ml，煮沸10分钟。

D)    加少量纸浆，加水至200ml，冷却，用中速滤低过滤。用2%NaOH洗涤烧杯及沉淀10—20次。再用热水洗沉淀2次。用热的8ml（1+1）HCl分次溶解沉淀于原烧杯中，用热2%HCl洗涤低溶液体积为80ml左右。加1.6g酒石酸。

E)     将溶液以0.4—0.6ml/min 的流速注入已平衡好的阳离子交换柱中，流完后用20ml 2%酒石酸—0.8mol/L盐酸洗涤烧杯即变换柱上的漏斗，并倒入交换柱中，待流完后，依次用80ml 1.5mol/L HCl，60ml 1.75mol/L HNO₃洗脱基本元素。

F)     用150ml 4mol/L HCl 洗脱稀土元素。将洗脱液置于电热板上蒸发至5ml，移入50ml小烧杯继续蒸干至1ml，移10ml比色管，用去离子水稀释至刻度，摇匀。进行ICP—AES测定。

注：（1）本法可测定La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Yb、Tm、Lu及Y、Sc，检出限为ng/ml左右。

（2）交换柱：阳离子交换树脂--强酸阳1X8H⁺型，100—200目。交换柱内径8mm， 内装树脂160nm（水中高度），流速为0.4—0.6ml/min­。

4）                 共沉淀法

A) 沉淀分离基本元素

例：在高纯金（99.999%）中测定微量Mn、Cr、Fe、Mg、Pb、Al、Zn、Cu、Ca等元素。

将样品用王水溶解后，加入H₂O₂还原 Au³⁺，半小时后即有游离金析出。此时需加NaOH中和掉HCl后，Au才能完全沉淀析出。如果在酸性溶液中，溶液中将残留1mg/ml的Au, 这对ICP—AES分析亦无影响。

B) 沉淀分离待测元素

例：用In(OH)₃共沉淀富集海水中痕量元素，Cr³⁺、Mn、Co、Ni、Cu、Cd、Pb。海洋样本，PH 9.5时，用In(OH)₃定量共沉淀上述元素，沉淀用稀HCl溶解后进行测定，可测定ppt级浓度。

5）                 可运用各种化学的方法来分离富集待测元素

这种方法是很多的，如用经典的火法试金法得到的贵金属小粒，溶解后再用ICP—AES测定Au、Pt、Pd、Rb。