浅谈ICPMS测定土壤样品中锗碘的研究

　　一、引言 
　　1、选题意义 
　　锗是一种稀散金属，在地壳中的富矿极少，分布又很分散，但锗的应用领域极其广泛。目前，红外技术、半导体、光导纤维、催化剂和医学等领域已成为世界上锗的五大消费市场。但是锗的资源有限，而且分布不均。所以，对微量锗的分析测定就变得尤为重要。 
　　碘属于熔点低、易挥发的非金属元素。碘元素与人体健康密切相关，在地质环境、生物食品、临床和医药分析方面很受重视。对于地质样品中痕量碘，样品预处理以及测定一直是个难题。 
　　ICP-MS是目前公认的多元素同时分析的最好技术，尽管卤素的第一电离能比较高，如碘的第一电离能为10.45eV，在氩等离子体中只能达到大约25％的电离，但与其他分析方法相比，还是具有比较高的灵敏度。目前一些采用ICP-MS测定碘的报道大多是生物样品如奶粉、血液以及尿液等样品分析，也有人研究采用ICP-MS负离子检测方式测定卤素等负离子。锗由于其氯化物的易挥发性，不能在有氯的溶矿系统中测定。碘是多价态元素(0、-1、+5、+7)，在不同介质和条件下其形态复杂，I-在空气中很容易被氧化为游离碘而损失。实验表明在中性介质中用ICP-MS测定碘其记忆效应十分严重，精密度差，因此必须选择合适的测定介质。NaOH熔融法通常可以作为测定锗和碘的溶矿方法，但由于其高含盐量而不能直接用ICP-MS测定。本文采用NaOH熔融，热水提取，定容后分取少量溶液，通过强酸性阳离子交换树脂分离大量的Na，最后在0.7mol/L的NH3·H2O介质中以ICP-MS同时测定碘和锗。 
　　2、存在和需要解决的问题 
　　目前微量锗的分析测定方法多种多样，但或多或少都有些不足。以苯芴酮及其衍生物显色法为代表的分析测定方法，经过前人的研究已经很成熟，它的快速、简便的优点，使该方法在今后相当长的时间里会发挥很大的作用。但该法通常应用于溶剂萃取后的测定，而在溶剂萃取中采用的溶剂多为有机溶剂。有机溶剂的毒性很强。而碱性三苯甲烷类试剂显色法，由于其选择范围小，不能应用在多种元素离子共存的条件下，这也是该方法的关键不足之一。 
　　国内各种测碘方法，滴定法作为经典方法，准确可靠、应用甚广，而经典的催化分光度法，由于各种氧化剂的开发和应用，打开了测碘的新局面。电化学法操作简便、灵敏度高，在测定领域中显得十分活跃，而色谱法的发展将开拓，质谱法、中子活性法测碘给我们提出了更新的研究课题。 
　　3、本课题研究预期成果 
　　ICP―MS能同时测定土壤样品中锗碘，大量减少了人力，减少分析成本。 
　　总分析方法：称取0.5克样加入4克NaOH，700度熔融半小时，取出后热水煮沸提取，定容100毫升。分取10毫升通过已转化为H+型的强酸性阳离子交换树脂，加入1滴10％抗坏血酸，于ICPMS上以10％氨水为介质的Rh作内标，选74Ge、1271同时测定锗碘。 
　　二、试剂、仪器与设备 
　　1、实验试剂 
　　NaOH：细粒状优级纯。抗坏血酸(10g/L)：称取10g分析纯抗坏血酸溶于1000 mL超纯水中，现用现配。NH3·H2O(-5):50mL优级纯NHa·9H2O溶于1000mL超纯水中。实验所用水都是艾科普的纯化去离子高纯水(＞18 MQ/cm)。732型强酸型阳离子交换树脂；用0.6mol/LHCl处理成H型，再用超纯水洗至中性备用。 
　　2、实验仪器 
　　2.1实验器皿 
　　坩埚、烧杯、试管、容量瓶等。 
　　2.2实验设备 
　　分析天平。 
　　2.3分析测试设备 
　　本工作采用Thermo-Elemental X7series ICP-MS仪器。 
　　质谱分析原理。 
　　概述： 
　　ICP-MS全称是电感藕合等离子体质谱，它是一种将ICP技术和质谱结合在一起的分析仪器。ICP利用在电感线圈上施加的强大功率的高频射频信号在线圈内部形成高温等离子体，并通过气体的推动，保证了等离子体的平衡和持续电离，在ICP―MS中，ICP起到离子源的作用，高温的等离子体使大多数样品中的元素都电离出一个电子而形成了一价正离子。 
　　质谱是一个质量筛选和分析器，通过选择不同质核比(m/z)的离子通过来检测到某个离子的强度，进而分析计算出某种元素的强度。 
　　ICP―MS的发展已经有20年的历史了，在长期的发展中。人们不断的将新的技术应用于ICP-MS的设计中，形成了各类ICP-MS。 
　　原理： 
　　被分析样品通常以水溶液的气溶胶形式引入氩气流中。然后进入由射频能量激发的处于大气压下的氩等离子体中心区，等离子体的高温使样品去溶剂化、汽化解离和电离。部分等离子体经过不同的压力区进入真空系统，在真空系统内，正离子被拉出并按照其质荷比分离。自然界出现的每种元素都有一个简单的、一个或几个同位素，每个特定同位素离子给出的信号与该元素在样品中的浓度成线性关系。 
　　三、方法研究试验 
　　1、分析介质实验 
　　(1)灵敏度。（表已略） 
　　由上所知，当氨水浓度在5％以上时，锗碘的信背比都达最大。 
　　(2)记忆效应。（表已略） 
　　测过100ng/mL的碘标液后，在水与氨溶液介质中测得的碘量。 
　　2、检出限 （表已略） 
　　求得检出限。 
　　四、结论 
　　全熔－电感耦合等离子体质谱法同时测定碘、锗的方法具有样品处理程序简单快速，污染小，空白低，分析重现性好的特点。碘、锗的方法检出限分别为0.22g/g和0.043g/g。方法经国家一级标准物质验证，测定结果在标准值的允许误差之内。但是值得一提的是，实验用水的要求较高，锗、碘的空白计数要低，特别是碘易被污染，水中碘的含量过高会严重影响测定时的灵敏度，故控制水中碘的含量是关键。