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摘要：本文通过电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）测定盐酸和硝酸溶液体系中的钌、铑、钯、铱、铂、金6种贵金属元素，研究了酸的类型、浓度和溶液的存放时间对各元素的线性相关系数、线性误差、记忆效应以及加标回收率的影响。结果表明，1%盐酸和硝酸溶液体系适合ICP-MS分析钌、铑、钯、铱、铂元素，3%~4%盐酸溶液体系适合ICP-MS分析金元素。
关键词：盐酸；硝酸；贵金属元素；ICP-MS
贵金属元素是指金、银和铂族金属（钌、铂、铑、钯、铱、锇）共8种元素，它们广泛应用于首饰行业、金融行业、催化行业、电子工业和医药等重要领域[1]。随着科学技术的发展，贵金属在高新技术发展中的作用越来越重要，被称为“现代工业的维生素”。痕量贵金属的分析进展对探矿、二次资源回收利用和环境保护等方面都有着重要意义，其分析难点源于贵金属在环境中的含量很低，对分析仪器的灵敏度要求极高。目前，环境监测中分析水质和土壤中贵金属含量的方法主要有原子吸收分光光度法、液相色谱法、极谱法[2]和电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）法[3]等。其中ICP-MS具有灵敏度高，精密度好，抗干扰能力强，自动化程度高，能多种元素同时分析等特点，在贵金属测定方面具有明显优势。在ICP-MS的应用中，大部分元素需要在酸性溶液体系中进行分析，其中包括硝酸溶液体系、盐酸溶液体系和混合酸溶液体系等。而国内对运用电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）法测定8种贵金属元素的酸性介质条件研究较少，未见相关研究文献。从日常对8种贵金属元素检测可以知道，酸的类型和酸的浓度对ICP-MS的分析准确度影响较大，酸的浓度过高会产生基体效应并加重仪器锥口的损耗，过低则无法得到准确结果。因此需要选择合适的酸溶液介质体系和浓度，使其既能满足ICP-MS检测贵金属元素的准确度要求，又可以降低仪器损耗。本文探讨了盐酸溶液和硝酸溶液体系对ICP-MS测定钌、铑、钯、铱、铂、金6种贵金属元素的影响，为实验室更好地运用ICP-MS测定贵金属元素提供有价值的参考。
1实验部分
1.1仪器
安捷伦7850电感耦合等离子体质谱仪。雾化器：MicroMist雾化器；雾化室：Scott型石英双通道；矩管：石英（进样器直径2.5 mm）；锥：铜基座镍采样锥，镍截取锥。
1.2试剂
盐酸，电子级，诺尔施；硝酸，电子级，诺尔施；钌、铑、钯、铱、铂、金标准储备溶液，100μg/mL，钢研纳克检测技术股份有限公司；铟、铼标准储备液，1 000μg/mL，坛墨质检科技股份有限公司；纯水，≥18.2 MΩ·cm。
1.3仪器条件
仪器功率1 550 W，等离子体气体流速15.0 L/min，雾化气流速1.01 L/min，辅助气流速0.90 L/min，稀释气流速0.15 L/min，采样深度10.0 mm，积分时间0.3 s，内标物为铟、铼。
1.4实验方法
1.4.1标准曲线的绘制
取钌、铑、钯、铱、铂、金标准储备溶液，分别用1%、2%、3%、4%盐酸溶液，1%、2%、3%、4%硝酸溶液配制质量浓度为0.0、0.5、1.0、5.0、10.0、20.0μg/L的标准溶液系列。按仪器最佳工作条件吸入电感耦合等离子体质谱仪，测定3次标准溶液信号值，以标准溶液的质量浓度为横坐标，样品信号值平均值为纵坐标建立标准曲线。
1.4.2空白试样
1%、2%、3%、4%盐酸溶液，1%、2%、3%、4%硝酸溶液。
1.4.3样品分析
实验试样按仪器最佳工作条件吸入电感耦合等离子体质谱仪，进行分析。
2结果与讨论
2.1酸度和存放时间对标准曲线的影响
为考察不同酸浓度、不同存放时间下盐酸和硝酸溶液体系对钌、铑、钯、铱、铂、金标准曲线的影响，按1.4.1步骤配制标准溶液系列，在1、24、48 h分别测定并建立标准曲线，计算曲线相关系数。不同酸浓度和存放时间下各元素的曲线相关系数如表1所示。
从表1可以看出，钌、铑、铱、铂在不同酸浓度的盐酸和硝酸溶液体系下的曲线线性相关系数都能达到0.999以上，而且存放48 h依然能保持稳定状态；钯在1%的盐酸和硝酸溶液体系下的曲线线性相关系数随保存时间的增加，出现小于0.999的情况，而在酸浓度更高的盐酸和硝酸溶液体系下的曲线线性相关系数在48 h都能达到0.999以上；金只有在3%和4%的盐酸溶液体系下的曲线线性相关系数能达到0.999以上，而且不能长时间保持稳定。
2.2酸浓度和存放时间对线性误差的影响
为考察不同酸浓度、不同存放时间下盐酸和硝酸溶液体系对钌、铑、钯、铱、铂、金线性误差的影响，按1.4.1步骤配制标准溶液系列，在1、24、48 h分别测定并建立标准曲线，通过5.0μg/L标准溶液的测定信号值计算线性误差。不同酸浓度和存放时间下各元素的线性误差如表2所示。
从表2可以看出，钌、铑、铱的线性误差均小于5%，且不随存放时间而改变，5.0μg/L钌、铑、铱标准溶液的稳定性优异；钯存放时间为1 h时，线性误差小于5%，但是1%盐酸和硝酸溶液体系下，线性误差随保存时间的增加有加大的趋势，5.0μg/L钯标准溶液的稳定性良好；铂只有在1%盐酸溶液体系下线性误差大于5%，5.0μg/L铂标准溶液的稳定性良好；金在硝酸溶液体系下线性误差都大于20%，5.0μg/L金标准溶液在硝酸溶液体系下稳定性极差，5.0μg/L金标准溶液只有在酸浓度高的盐酸溶液体系和存放时间为1h的条件下，线性误差小于10%，要想线性误差达到更佳，需要将盐酸溶液体系的浓度提高至4%。从实验结果可见金、钯溶液的稳定性与酸的浓度有关，金、钯的络合物在不同pH条件的水溶液中产生水解或水合反应，使其形态发生变化，导致溶液稳定性改变。
2.3盐酸和硝酸溶液体系对贵金属元素记忆效应的影响
为考察不同酸浓度下盐酸和硝酸溶液体系对钌、铑、钯、铱、铂、金记忆效应的影响，按1.4.1步骤建立标准曲线后，测定7次空白试样，根据7次测定结果对各元素的记忆效应进行分析。各元素的记忆效应如图1所示。
从图1可以看出，钌、铑、钯、铱、铂、金均有不同程度的记忆效应。铑的记忆效应不明显，钯、铂有弱记忆效应，钌、铱、金有较强的记忆效应。在盐酸和硝酸溶液体系中，与第一次空白测定值相比，第二次空白测定值均显著下降，且随着溶液酸浓度增加，各元素的记忆效应减弱。比较盐酸溶液体系和硝酸溶液体系测定结果可以得到，硝酸溶液体系对贵金属元素记忆效应的影响明显优于盐酸溶液体系。
2.4不同元素在盐酸和硝酸溶液体系中的加标回收率
为考察钌、铑、钯、铱、铂、金在盐酸和硝酸溶液体系中的加标回收率，按1.4.1步骤建立标准曲线后，对空白试样进行加标测定。各元素在盐酸和硝酸溶液体系中的加标回收率如图2和图3所示。
从图2、图3可以看出，钌、铑、钯、铂在不同浓度的盐酸和硝酸溶液体系下，加标回收率为90.0%~110%；铱在1%盐酸溶液体系下，加标回收率为73.8%，在其他酸溶液体系下，加标回收率为90.0%~110%；金在3%~4%盐酸溶液体系下，加标回收率为90.0%~110%，其他酸溶液体系下，加标回收率42.8%~88.9%。
3结论
本文通过ICP-MS测定盐酸和硝酸溶液体系中的钌、铑、钯、铱、铂、金，研究酸的类型、酸的浓度和溶液的存放时间对各元素的线性相关系数、线性误差、记忆效应以及加标回收率的影响。经研究发现实验常用的1%盐酸溶液体系和1%硝酸溶液体系均适合水中钌、铑、钯、铱、铂的检测，若需要延长有效的保存时间，可选择增加盐酸溶液和硝酸溶液体系的浓度，但考虑到盐酸挥发性强，对仪器和电子设备有强腐蚀性，从设备保养角度考虑，不建议使用高浓度的盐酸，而应选择1%硝酸溶液体系进行ICP-MS检测；金比较特别，仅在3%~4%盐酸溶液体系、存放时间为1h以内的条件下满足检测需求，考虑金溶液的吸附行为受容器材料、溶液pH值、溶液浓度等因素影响[4]，盐酸对金有良好的络合能力，适合选择3%~4%盐酸溶液体系进行检测，标准使用溶液宜现配现用，并尽快测定。选择适宜的ICP-MS法测定钌、铑、钯、铱、铂、金的条件，能在保证检测准确度的同时，降低多元素检测时出现的记忆效应干扰和基体干扰，为后续实验室使用ICP-MS法测定贵金属提供有价值的参考。
参考文献
[1]张文毓.贵金属的应用进展[J].中国金属通报，2016（4）：23-25.
[2]陈强，景毅，吴焕波，等.极谱法同时/连续测定贵金属元素的研究进展[J].黄金科学技术，2014，22（3）：54-59.
[3]贾海峰，刘恒杰，陈晨.ICP-MS法在测定痕量贵金属中的应用分析[J].广东化工，2020，47（2）：151.
[4]侯贤灯.金标准溶液的配制与保存[J].黄金，1986（4）：57-59.后台-系统设置-扩展变量-手机广告位-内容正文底部 -
本文标签：
盐酸和硝酸溶液体系对ICP-MS分析6种贵金属元素的影响论文
人参与 2024-12-19 11:16:13 分类 : 理学 点这评论 作者：团论文网 来源：https://www.tuanlunwen.com/
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