电感耦合等离子体发射光谱法 ( ICP-AES) 具有检测限低、线性范围宽和多元素同时测定的优点 , 目前已成为稀土元素分析的主要手段。计算机控制单道扫描 ICP-AES , 由于其选线灵活方便在测定稀土元素中得到普遍应用。

实验部分：

仪器设备与工作条件：

HK-8100 单道扫描式发射光谱仪。波长范围 190 ～ 500nm ,

等离子体发生器 :切尔尼特纳

最大功率 1 20 0W , 连续可调 , 固定工作频率27.12 MHz 。

工作条件 : 高频功率 0. 65 kW , 反射功率为零。氩气流量 : 等离子气流量 15 L/ min ,

雾化气流量 1 1 0 L/ min , 辅助气流量为 0 1 3L/ min 。

观测高度 : 负载线圈上 15 mm 。

提升量 :1 1 4 mL/ min 。

积分时间 :1 s 。

寻峰步数 : 标准 24 步 , 样品 10 步。

标准溶液及主要试剂:

各稀土元素单元素标准储备液均采用光

谱纯试剂配制 , 各稀土元素的氧化物分别为 :

La 2 O 3 、 CeO 2 、 Pr 4 O 11 、 Nd 2 O 3 、 Sm 2 O 3 、 Eu 2 O 3 、

Gd 2 O 3 、 Tb 4 O 7 、 Dy 2 O 3 、 Ho 2 O 3 、 Er 2 O 3 、 Tm 2 O 3 、

Yb 2 O 3 、 Lu 2 O 3 、 Y 2 O 3 和 Sc 2 O 3 。逐级稀释储备液配制稀土混合标准工作溶液各稀土标准介质均为1 .2 mol/ L HCl 。HNO 3 ( 分析纯) , 1. 20 mol/ L ,含ρ= 10g/ L 的酒石酸。EGTA( 分析纯) ,0.1 mol/ L 。

不同功率对稀土元素检测限的影响：

高频功率是 ICP 的重要参数之一 , 对等离子体中各元素的检测限均有不同程度的影

响 , 在给定条件下测定了不同功率下的各稀土元素的检测限。按 IUPAC 的检测限的定

义与规定 , 各稀土元素的检测限是空白溶液10 次测定得到的 , 计算公式为 :

L D = Ks

式中 s 为空白溶液 10 次测定的标准偏差 , K 为置信系数取 2 。表 2 给出了功率为

0 1 65 kW 与 0 1 80 kW 时各稀土元素检测限的比较 , 表明在低功率时各稀土元素均获得更低的检测限。

低功率下的稳定性实验：

由于降低了功率 , 对稳定性可能会造成影响。为此 , 在给定条件下做了稳定性试验。

2 h 内测定混合稀土标准 10 次 , 结果 表明各稀土元素的相对标准偏差均小于10 % , 大部分小于 5 % , 证明低功率下的稳定性是可靠的。

谱线波长与背景扣除位置：

调用计算机工作程序, 仔细研究了每个元素的谱线 , 并以实际分离后的样品溶液确定最佳的扣背景位置使之更适合测定多金属结核和深海沉积物中的稀土元素。稀土元素之间的谱线干扰以 Ce 442. 431 nm 对 Sm 442. 434 nm 的干扰最为明显 , 多次测定后得到 Ce 对 Sm 的干扰校正系数为 0.01 , 用此校正系数扣除干扰可以得到 Sm 的正确结果。

样品分析过程：

称取1 .000 g 风干样品放入高铝坩埚 ,加入 3 ～ 4 g Na ₂O ₂ , 拌匀 , 表面再覆盖一层熔剂 , 于已升温至 700 ℃的马弗炉中熔融 10min 。取出冷却后 , 坩埚放入已加有 10 mL0.1 mol/ L EGTA ,5 mL 三乙醇胺及 80 mL蒸馏水的烧杯中 , 并加热至沸。取下 , 冷却后洗出坩埚。过滤 , 以 20 g/ L NaOH 溶液洗沉淀 5 ～ 8 次 , 蒸馏水洗沉淀 2 次。将沉淀连同滤纸取下放入原烧杯 , 加 10 mL 6 mol/ LHCl , 加热并搅拌至沉淀完全溶解 , 冷却后过滤 , 以 40 mL 20 g/ L 酒石酸洗滤纸 , 滤液稀至 100 mL , 加少量抗坏血酸还原至溶液无色。溶液转入已用 0 . 6 mol/ L HCl 平衡的阳离子交换柱 , 分别以1 .2 mol/ L HNO 3 ( 含酒石酸 ,20 g/ L) 80 mL 和1 .2 mol/ L HCl 40mL 淋洗杂质 , 然后用 6 mol/ L HCl 80 mL 洗脱稀土 , 溶液在电热板上蒸发至 1 mL , 取下冷却后转入 10 mL 比色管 , 稀释至刻度 , 摇匀后在HK-8100单道扫描光谱仪上测定。

由于此类样品特别是多金属结核锰的相对富集 , 如分离不全 , 可对稀土元素的测定产生光谱干扰。通过研究 ,Mn 353. 185 nm 对Dy 353. 170 nm 的重叠干扰就非常严重 , 另外 ,Mn 398. 867 nm 对 La 398. 852 nm ,Mn369. 285 nm 对 Er 369. 265 nm 的谱线也有一定的干扰。但经碱熔后离子交换可分离除去绝大部分 Mn , 最后溶液中残留的 Mn 小于10 mg/ L 不影响稀土元素的测定。

结果与讨论：

采用本法测定， 结果与标准值十分吻合 , 各元素的相对标准偏差在1. 3 % ～ 5 . 3 % , 一些含量较低的元素如 Tb 、 Tm 的重现性显著提高。证明本法的准确度与精密度均符合要求.