微波消解-ICP—MS法测定磷石膏中的金属元素

云南民族大学学报：自然科学版，２０１５，２４（５）：３５８—３６０　ｄｏｉ：１２．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２—８５１３．２０１５．０５．００３　ＣＮ　５３—１１９２／Ｎ　ＩＳＳＮ　１６７２—８５１３　

ｈｔｔｐ：／／ｘｂ．ｙｎｎｉ．ｅｄｕ．ｅｎ　

微波消解一ＩＣＰ—ＭＳ法测定磷石膏中的金属元素　白红丽，刘晓芳，夏从芳，叶艳青　（云南民族大学化学与生物技术学院，云南昆明６５０５００）　

摘要：建立了一种微波消解一ＩＣＰ—ＭＳ法测定磷石膏中的Ｋ，Ｎａ，Ｃａ，Ｍｇ，Ａｓ，Ｃｄ，Ｐｂ，Ｎｉ，Ｓｅ，Ｃｕ，　Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ａｇ，Ｈｇ，Ａｕ等１６种金属元素的方法．１６种元素的校准曲线的相关系数在０．９９９０以　上，检出限为０．０１０　４—０．３３９　９　ｇ／Ｌ（ｎ＝１１），加标回收率在９１．５％～１０９．４％之间，相对标准偏　差在０．５０％～４．７６％（ｎ＝５）范围内．表明该方法具有良好的准确度和精密度，适用于磷石膏中　金属元素的测定．　关键词：微波消解；ＩＣＰ—ＭＳ；磷石膏；金属元素　中图分类号：０６５７．６３　文献标志码：Ａ　文章编号：１６７２—８５１３（２０１５）０５—０３５８—０３　

磷石膏是湿法磷酸工艺中排出的废渣，它的主　要成分是ＣａＳＯ　以及少量磷酸盐．一般每生产１　ｔ磷　酸可得４～５　ｔ磷石膏．目前我国每年产生的磷石膏　已超过５×１０　ｔ，其中云南云天化国际化工股份有　限公司（简称云天化国际）每年产生的磷石膏已超　过１×１０　ｔ，全国磷石膏累计堆存量已超过２×１０　ｔ…．我国磷石膏的资源化利用率仅为４．３％一　４．５％．它的长期堆积对地表水及地下水造成污染．　微波消解具有消解速度快、污染小、样品消解完　全、操作简便、试剂消耗少、空白低、回收率高等显著　特点　－４］．ＩＣＰ—ＭＳ具有灵敏度高、精密度好、检出　限低、线性范围宽、抗干扰能力好、分析速度快、谱线　简单及可进行多元素分析等优点，迅速成为应用十　分广泛的元素分析技术　ｊ．文中采用微波消解一　ＩＣＰ—ＭＳ法测定磷石膏中的金属元素，为评价磷石　膏对环境的影响奠定了一定的基础．　１　实验部分　１．１仪器　ＥＬＡＮ　ＤＲＣ　１／型ＩＣＰ　ＭａＳＳ（美国ＰＥ公司）；　Ｍｕｈｉｗａｖｅ　３０００微波消解仪（Ａｎｔｏｎ　ｐａａｒ公司）；ＣＥＮ—　ＴＲＡ一￥２００实验室级超纯水器（ＥＬＧＡ　Ｌａｂｗａｔｅｒ）；　电子分析天平（ＭＥＴ—ＴＬＥＲ　ＴＯＬＥＤＯ）．　１．２试剂和标准溶液　Ｋ、Ｎａ、Ｃａ、Ｍｇ、Ａｓ、Ｃｄ、Ｐｂ、Ｎｉ、Ｓｅ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ａｇ　标准溶液：１　０００　ｍｇ／Ｌ，Ｈｇ标准溶液：１０　ｍｇ／Ｌ，Ａｕ标准　溶液：１００　ｍｇ／Ｌ，美国ＰＥ公司．ＨＮＯ３、Ｈ２０２、ＨＦ：ＭＯＳ　级，ＨＣ１：分析纯，实验室用水为超纯水．　１．３器皿的清洗　为确保实验结果的准确性和稳定性，试验中玻　璃仪器、消解罐等均用１５％的ＨＮＯ，浸泡１ｄ以上，　用超纯水反复冲洗，晾干备用．　１．４分析方法　１．４．１标准曲线的绘制　准确吸取各标准储备溶液，用５％硝酸稀释，配　制成相应元素质量浓度的混合系列溶液．分别为：　Ａｓ、Ｃｄ、Ｐｂ、Ｎｉ、Ｓｅ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ａｕ、Ａｇ混标溶液　为０．５，１．０，２．０，１０．０，２０．０，５０．０　Ｉｘｇ／Ｌ；Ｎａ、Ｃａ、Ｍｇ、　Ｋ混标溶液为２５，１００，１　０００，５　０００，１０　０００，２０　０００　Ｌ，Ｈｇ单标溶液为０．０５，０．１，０．３，０．５，１．０，２．０　ｇ／Ｌ．以５％硝酸作为空白，在优化的实验条件下，　使用ＩＣＰ—ＭＳ采集空白及标准溶液系列，仪器自动　绘制标准曲线．　１．４．２　ＩＣＰ—ＭＳ仪器参数　ＥＬＡＮ　ＤＲＣ　１１型ＩＣＰ　ＭａＳＳ（美国ＰＥ公司），通　过仪器的调谐程序优化得的仪器参数如表１．　

收稿日期：２０１５—０４—２３．　基金项目：国家自然科学基金（５１０６２０１８）；云南民族大学化学与生物技术学院２０１３年大学生（硕士组）ＳＲＴ创新性实验　

项目（２０１３ＨＸＳＲＴＹ０４）．　作者简介：白红丽（１９６２一），女，副研究馆员．主要研究方向：分析化学．　通信作者：叶艳青（１９６７一），女，教授，硕士生导师．主要研究方向：分离分析和现代仪器分析化学．　第５期　白红丽，刘晓芳，夏从芳，等：ｇｔ波消解一ＩＣＰ—ＭＳ法测定磷石膏中的金属元素　３５９　表１　ＩＣＰ—ＭＳ仪器参数　参数　设定值　参数　设定值　雾化器流量／　０．８２　鉴别阀　ｌ５．ｏ０　（Ｌ・ｍｉｎ　）　

助燃气流芋／　１．２０　透镜电压／Ｖ　６．７５　（Ｌ・ｍｉｎ　）　

射频功率／ｗ　１　１００．Ｏ０　模式电压／Ｖ　一１　８５０．００　脉冲电扫Ｅ／Ｖ　９５０．００　重复次数　３　驻留时间／ｍｓ　５０　扫描模式　跳峰　积分时问／ｍｓ　１　０００　扫描次数　２Ｏ　

表２微波消解仪工作条件　

准确称取磷石膏０．１　ｇ于微波消解罐中，加４．５０　ｍＬ　ＨＮＯ３，１．００　ｍＬ　３０％Ｈ２Ｏ２，１．００　ｍＬ　ＨＦ和１．５　ｍＬ　ＨＣ１加盖密封于微波消解仪的转盘中，连接好压力温　度传感器，按表２的程序进行消解．待消解完全冷却　后，取出消解罐．将消解液转移人５０　ｍＬ　ＰＥＴ瓶中，用　超纯水少量多次洗涤消解罐，消解液与洗涤液合并定　重至５０　ｇ（精确至０．０００　１　ｇ），摇匀备用，按所需倍数　稀释后上机测定（同批随带试剂空白）．　

２结果与分析　２．１线性关系考察　按仪器最佳工作条件进行测定，并绘制工作曲　线．对试样空白溶液进行１１次测定，计算其标准偏　差，以标准偏差的３倍所对应的浓度值作为检出限，　结果见表３．　表３各元素线性回归方程、相关系数和检出限（ｎ＝１１）　２．２样品测定结果　按所列仪器条件，对处理好的样品溶液中１６种　金属元素进行测定，通过相对标准偏差考察方法精　密度，结果见表４．各元素的ＲＳＤ均小于５％，说明　精密度较好，能满足实验的要求．　

表４样品测定结果和精密度（／Ｚ＝５）　３６０　云南民族大学学报（自然科学版）　第２４卷　表４样品测定结果表明磷石膏中含有大量的　Ｋ、Ｃａ、Ｎａ、Ｍｇ，Ａｓ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ｃｒ等对环境造成污染的元　素的含量也不低．　２．３加标回收试验　为了考察方法的可靠性，对微量元素做了加标回　收率试验［８］．取４份样品，每份０．１　ｇ，准确称量，分别　精密加入各测定元素相应的标液适量，按１．４．３的方　法进行处理．测定溶液中微量元素的含量，计算回收　率，结果见表５．各元素的加标回收率为９１．５％～　１０９．４％，表明所建立的方法准确、可靠　表５加标回收率（ｎ＝５）　３结语　实验结果表明，用微波消解一ＩＣＰ—ＭＳ法测定　磷石膏中的金属元素具有操作简便、环境污染小、分　析速度快、精密度高、稳定性好等优点，是一种较好　的分析方法．　

参考文献：　［１］李飞．磷石膏综合利用现状及“十二五”发展建议［Ｊ］．　磷肥与复肥，２０１２，２７（６）：６９—７２．　［２］倪张林，汤富彬，屈明华，等．微波消解一电感耦合等离　子体质谱法测定油茶籽油中的５种重金属元素［Ｊ］．食　品科学，２０１３，４（４）：１６５—１６７．　［３］张磊，王晓艳，李波．微波消解技术在金属分析中的应　用［Ｊ］．光谱实验室，２０１０，２７（３）：９５３—９５６．　［４］彭美阳，陈洁，梅春芬，等．ＩＣＰ—ＭＳ法同时测定桉叶油　中５种有害重金属元素［Ｊ］．云南民族大学学报：自然　科学版，２０１３，２２（２）：８２—８５．　［５］罗晓茵，叶嘉荣，郭新东，等．电感耦合等离子体质谱法　测定果酒中微量元素的含量［Ｊ］．现代食品科技，２０１２，　２８（６）：７１２—７１５．　［６］代秀梅，于风平，张启明，等．微波消解一ＩＣＰ／ＭＳ法测　定替曲朵辛中的１３种微量金属元素［Ｊ］．药物分析杂　志，２０１３，３３（８）：１３８２—１３８４．　［７］ＢＥＡＵＣＨＥＭＩＮ　Ｄ．Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ　ｃｏｕｐｌｅｄ　ｐｌａｓｍａ　ｍａｓｓ　ｓｐｅｃ・　ｔｒｏｍｅｔｒｙ［Ｊ］．Ａｎａｌｙｔｉｃａｌ　ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ，２００８，８０（１２）：４４５５　—４４８６．　［８］罗雯，马金晶，张龙旺，等．微波消解一ＩＣＰ—ＭＳ测定傣　药嘎哩哕树皮中的１１种无机元素［Ｊ］．光谱学与光谱　分析，２０１２，３２（９）：２５６２—２５６５．　

Ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ　ｏｆ　１　６　ｍｅｔａｌ　ｅｌｅｍｅｎｔｓ　ｉｎ　ｐｈｏｓｐｈｏｇｙｐｓｕｍ　ｂｙ　Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ　Ｄｉｇｅｓｔｉｏｎ——ＩＣＰ——ＭＳ　

ＢＡＩ　Ｈｏｎｇ—ｌｉ，ＬＩ　Ｕ　Ｘｉａｏ—ｆａｎｇ，ＸＩＡ　Ｃｏｎｇ—ｆａｎｇ，ＹＥ　Ｙａｎ—ｑｉｎｇ　（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　ａｎｄ　Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｙｕｎｎａｎ　Ｍｉｎｚｕ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｋｕｎｍｉｎｇ　６５０５００，ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ　ｍｅｔｈｏｄ　ｗａｓ　ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ　ｉｎ　ｐｈｏｓｐｈｏｇｙｐｓｕｍ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ｋ，Ｎａ，Ｃａ，Ｍｇ，Ａｓ，Ｃｄ，Ｐｂ，Ｎｉ，Ｓｅ，Ｃｕ，　Ｃｒ，Ｍｎ，Ｃｏ，Ａｇ，Ｈｇ，Ａｕ　ｂｙ　ｕｓｉｎｇ　ＩＣＰ—ＭＳ．Ｔｈｅ　ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ　ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｔａｎｄａｒｄ　ｃｕｒｖｅｓ　ｆｏｒ　ｔｈｅｓｅ　１　６　ｅｌｅｍｅｎｔｓ　ｗｅｒｅ　ｏｖｅｒ　０．９９９　０．Ｔｈｅ　ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ　ｌｉｍｉｔｓ　ｗｅｒｅ　０．０１０　４＿＿０．３３９　９　ｇ／Ｌ（／７，＝１１），ｔｈｅ　ｒｅｃｏｖｅｒｉｅｓ　ｗｅｒｅ　９１．５％一　１０９．４％，ａｎｄ　ｒｅｌａｔｉｖｅ　ｓｔａｎｄａｒｄ　ｄｅｖｉａｔｉａｎ（凡＝５）ｗｅｒｅ　０．５０％－－－４．７６％ｆｏｒ　１６　ｅｌｅｍｅｎｔｓ．Ｔｈｉｓ　ｍｅｔｈｏｄ　ｈａｓ　ａ　ｇｏｏｄ　ａｃ－　ｃｕｒａｃｙ　ａｎｄ　ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ　ｆｏｒ　ｍｅｔａｌ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｉｎ　ｐｈｏｓｐｈｏｇｙｐｓｕｍ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｍｉｃｒｏｗａｖｅ　ｄｉｇｅｓｔｉｏｎ；ＩＣＰ—ＭＳ；ｐｈｏｓｐｈｏｇｙｐｓｕｍ；ｍｅｔａｌ　ｅｌｅｍｅｎｔｓ　

（责任编辑王琳）