ICPAES樣品分離和預富集

分離和富集是兩個不同概念的名詞，但實際上他們是相輔相成的同一個系統，就是說有了分離即就有富集，反之富集也就是通過分離。一個樣品的基本物質是其組成的基本部分，占了絕大的百分比。而這些基本物質往往不是要求測定的元素，基體元素的含量都會比較高，它將對ICP-—AES分析產生激發干擾和光譜干擾，影響到痕量元素的測定（準確度、檢出限）。為此，將基體元素和待測元素分離。分離不但除去了由基體元素產生的基體效應，而且同時使分析溶液達到了預富集的作用。因為大量基體元素分離掉，分析溶液的TDS降低，這樣可以減少分析溶液的稀釋倍數或可以蒸發濃縮，一般可達到幾個數量級。

分離和預富集需注意的幾個問題。

（1）    分離、富集步驟要少，操作要簡便，便于掌握操作。最好將分離富集與樣品分解結合起來，在分解的過程中即起了分離的作用。

（2）    在分離富集過程中待測元素全部被富集，不得損失，而基本元素在不影響測定的前提下不必完全干凈地分離掉。

（3）    分離富集過程中所使用的試劑、器皿絕對不能含有待測元素，以免污染。

分離富集方法大致可分為四類（a）生成易揮發的化合物予以分離富集，（b）溶液萃取法，（c）離子交換色譜法，（d）共沉淀法。

1）                      生成易揮發的化合物予以分離富集

A)  將大量基本元素分離除去

最常見的地質樣品如一般巖石、礦石、土壤、沉積物等都會有較多的硅酸鹽。在前面介紹的用HCl/HNO₃/HF/HClO₄分解樣品的過程中，將樣品中大量的硅轉化為易揮發的SiF₄而除去。這對分析硅酸鹽類樣品中痕量元素是很實用的一種分析分解、分離方法。

B)  氫化物測定法

將As、Sb、Bi、Hg、Se、Ge、Sn、Pb等元素用硼氫化鉀還原，生成易揮發的氫化物，導入ICP中進行測定。以測定As、Sb、Bi、Hg為例，方法如下：

稱取0.5g樣品于50ml比色管中，加入新配制的10ml（1+1）王水，搖勻，置于沸水浴中加熱煮沸1小時（每20分鐘搖動一次比色管），取下冷卻后用1%HCl稀釋至刻度，搖勻澄清備用。

測定As、Sb：將上述樣品清液20ml于干燒杯中，加入0.2g抗壞血酸，0.1g硫脲，溶解后放置20分鐘。測定Bi, Hg：可直接用清液測定。

將上述溶液放入氫化物發生器中，加入硼氫化鉀溶液，將上述元素還原成AsH₃↑、SbH₃↑、BiH₃↑、Hg↑，進行測定。

2）                      溶液萃取法

A)    萃取（除去）基本元素

測定氧化鈾（U₃O₈）中雜質元素時，可將U₃O₈溶于硝酸中，用磷酸三丁脂（TBP）在分液漏斗中萃取除去基體UO₂（NO₃）₂，鈾轉移入有機相中，待測元素（雜質元素）仍留在水相中，進行分析。

B)    萃取分析元素

在測定海水中的痕量元素Pb、Zn、Cd、Ni、Mn、Fe、V時，可用銅試劑（DDTC）—氯仿把海水中的上述元素提取到有機相中，揮發并破壞有機相，殘渣用酸溶解后，用ICP—AES法進行測定。

3）                      離子交換色譜法

地質樣品中稀土元素的組成是研究地殼、地球、月球的形成與演化、巖石的成因、成礦物質來源、成巖成礦條件研究的重要資料。在巖石、超基性巖石中測定痕量的14個稀土元素（稀土元素共15個，其中有14個在自然界存在），最常用的分析方法即是離子交換色譜法，以分離富集稀土元素，然后用ICP—AES進行測定，方法流程如下：

A)    稱取1.000g樣品于剛玉坩堝中，加入5mlHF, 加熱蒸干除硅。

B)    加入6—7g Na₂O₂ ，拌勻再在面上鋪一層Na₂O₂，放入700℃馬弗爐中熔融5—10分鐘，取出冷卻。

C)    置于400ml燒杯中，加溫熱10%三乙醇胺50ml浸取，待反應停止后，用2%NaOH洗出坩堝，加入1mol/L EDTA 1ml， 2%MgCl₂溶液1ml，煮沸10分鐘。

D)    加少量紙漿，加水至200ml，冷卻，用中速濾低過濾。用2%NaOH洗滌燒杯及沉淀10—20次。再用熱水洗沉淀2次。用熱的8ml（1+1）HCl分次溶解沉淀于原燒杯中，用熱2%HCl洗滌低溶液體積為80ml左右。加1.6g酒石酸。

E)     將溶液以0.4—0.6ml/min 的流速注入已平衡好的陽離子交換柱中，流完后用20ml 2%酒石酸—0.8mol/L鹽酸洗滌燒杯即變換柱上的漏斗，并倒入交換柱中，待流完后，依次用80ml 1.5mol/L HCl，60ml 1.75mol/L HNO₃洗脫基本元素。

F)     用150ml 4mol/L HCl 洗脫稀土元素。將洗脫液置于電熱板上蒸發至5ml，移入50ml小燒杯繼續蒸干至1ml，移10ml比色管，用去離子水稀釋至刻度，搖勻。進行ICP—AES測定。

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

（2）交換柱：陽離子交換樹脂--強酸陽1X8H⁺型，100—200目。交換柱內徑8mm， 內裝樹脂160nm（水中高度），流速為0.4—0.6ml/min-。

4）                 共沉淀法

A) 沉淀分離基本元素

例：在高純金（99.999%）中測定微量Mn、Cr、Fe、Mg、Pb、Al、Zn、Cu、Ca等元素。

將樣品用王水溶解后，加入H₂O₂還原 Au³⁺，半小時后即有游離金析出。此時需加NaOH中和掉HCl后，Au才能完全沉淀析出。如果在酸性溶液中，溶液中將殘留1mg/ml的Au, 這對ICP—AES分析亦無影響。

B) 沉淀分離待測元素

例：用In(OH)₃共沉淀富集海水中痕量元素，Cr³⁺、Mn、Co、Ni、Cu、Cd、Pb。海洋樣本，PH 9.5時，用In(OH)₃定量共沉淀上述元素，沉淀用稀HCl溶解后進行測定，可測定ppt級濃度。

5）                 可運用各種化學的方法來分離富集待測元素

這種方法是很多的，如用經典的火法試金法得到的貴金屬小粒，溶解后再用ICP—AES測定Au、Pt、Pd、Rb。