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上海斯邁歐分析儀器有限公司
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安捷倫5100 ICP-OES對地化樣品中的堿金屬進(jìn)行超快速測定
2022-2-12 閱讀(1052)
前言：過去一直使用火焰原子吸收系統(tǒng) (FAAS) 或配備垂直炬管的徑向 ICP-OES 分析地質(zhì)樣品。 但是這些技術(shù)卻難以實(shí)現(xiàn)低成本、高通量地分析地化樣品。地化樣品 中元素眾多且濃度不一，需要多次稀釋，尤其是使用 FAAS 時(shí)更是如 此。此外，樣品中還含有高濃度的總?cè)芙夤腆w (TDS)，從而導(dǎo)致需要 頻繁清洗樣品引入系統(tǒng)。 本應(yīng)用簡報(bào)使用 Agilent 5100 同步垂直雙向觀測 (SVDV) ICP-OES 來分 析含有最高 2.5% TDS 的地化樣品。本文展示了該儀器的準(zhǔn)確度和靈 活性，還測定了樣品測量速率和每個(gè)樣品的氬氣消耗量。
實(shí)驗(yàn)部分：儀器 安捷倫5100 SVDV ICP-OES可在同步垂直雙向觀測 (SVDV)、 垂直雙向觀測 (VDV)、徑向或軸向模式下運(yùn)行，具 有充分的靈活性，*適應(yīng)建立的方法和應(yīng)用的不 同要求 [1]。在本研究中，5100 ICP-OES 在 SVDV 模 式下運(yùn)行并與 Agilent SVS 2+ 切換閥系統(tǒng)聯(lián)用，以大程度提高樣品通量以及減少每個(gè)樣品的氬氣消 耗量。 SVDV 模式可以使垂直等離子體的紫外波長在水平 方向讀取。對于地化樣品等高基質(zhì)樣品，該模式非 常理想，因?yàn)樗芴峁┍韧ǔＳ糜诘鼗瘶悠返膹较?觀測模式低得多的方法檢測限 (MDL)。 本研究使用 5100 ICP-OES 配備的標(biāo)準(zhǔn)樣品引入系 統(tǒng)。該系統(tǒng)包括 SeaSpray 霧化器、雙通道玻璃旋 流霧化室以及標(biāo)準(zhǔn) 5100 雙向觀測炬管（可拆卸， 石英材質(zhì)，1.8 mm 進(jìn)樣器）。儀器的即插即用炬管 載架可自動(dòng)完成炬管定位并連接氣體，任何操作者 都能實(shí)現(xiàn)快速啟動(dòng)，重現(xiàn)性好。儀器運(yùn)行條件列于 表 1 中。
新型 SVS 2+ 是一個(gè)七通切換閥，通過有效縮短樣 品提升、穩(wěn)定時(shí)間和清洗延時(shí)，使得 5100 ICP-OES 的分析效率提高一倍以上。SVS 2+ 包括一個(gè)正向置 換泵，其轉(zhuǎn)速高達(dá) 500 rpm，可將樣品快速輸送通 過樣品環(huán)。它還配備了一個(gè)氣泡注射管，有助于樣 品沖洗。 SVS 2+ 操作參數(shù)如表 2 所示。
標(biāo)準(zhǔn)品和樣品前處理 使用地化堿金屬有證標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì) (CRM) OREAS 45e（澳 大利亞維多利亞州的 ORE Research & Exploration P/L 公司）驗(yàn)證本方法。
樣品前處理過程包括將樣品置于電熱板上的王水 (AR) 中消解。將 1.0 g 樣品于 12 mL AR 中在 60 °C 下回流 0.5 小時(shí)，然后在 110 °C 下回流 2.0 小時(shí)。 用 Milli-Q 水將溶液配制成總體積 40 mL，得到最終 酸濃度為 30% 的 AR，相當(dāng)于 2.5% TDS。 使用 30% AR 處理所有的校準(zhǔn)標(biāo)樣溶液。 使用通過 T 型接頭連接至白色/白色取樣管（SVS 2+ 上的端口 7）的橙色/綠色管吸取 20 ppm Lu 和 200 ppm Rb 的內(nèi)標(biāo)溶液。地化樣品基本上不含 Lu， 因此它是理想的內(nèi)標(biāo)之選。Lu 261.541 nm 波長用于 校正紫外波長。 Rb 780.026 nm 波長適用于 K 校正，因?yàn)樗蔷哂邢?似性質(zhì)的第 1 組元素。
使用 ICP Expert v7 軟件設(shè)置干擾元素校正 (IEC) 因子 來校正光譜干擾。參數(shù)確定后將其存儲(chǔ)到模板中， 在后續(xù)分析中重復(fù)使用。
結(jié)果與討論 方法檢測限和 CRM 回收率 方法檢測限 (MDL) 是基于 1 g 稀釋到 40 mL 的樣品稀 釋率。表 3 所示的結(jié)果是分別在 3 天中進(jìn)行的 3 次 測定的平均值。對于地化樣品，5100 中的軸向觀 測垂直炬管能夠?qū)崿F(xiàn)比徑向觀測等離子體低得多的 MDL。結(jié)果表明，使用 5100 ICP-OES 分析 CRM OREAS 45e 得到了優(yōu)異的回收率。表 4 列出了分別在 3 天中進(jìn) 行 3 次測定的平均值。采用加標(biāo)回收率實(shí)驗(yàn)測定未 標(biāo)示標(biāo)準(zhǔn)值的元素。所有元素的加標(biāo)回收率均在 ±10% 內(nèi)（表 5）。使用 3 次重復(fù)分析結(jié)果的平均值 確定加標(biāo)回收率。
校準(zhǔn)線性 5100 ICP-OES 中使用的 Vista Chip II 檢測器的處理速 度比 ICP-OES 中使用的任何電荷耦合器件 (CCD) 的 速度都要快（高達(dá) 1MHz），它能夠降低出現(xiàn)像素 飽和以及信號溢出的可能性，從而提供 8 個(gè)數(shù)量級 的線性動(dòng)態(tài)范圍。 所有校準(zhǔn)曲線表現(xiàn)出優(yōu)異的線性，相關(guān)系數(shù)大于 0.999。圖 1 顯示了 Fe 的校準(zhǔn)曲線，每個(gè)校準(zhǔn)點(diǎn)的 重讀誤差小于 0.5%。這表明 5110 的 27 MHz 固態(tài) 射頻 (SSRF) 系統(tǒng)在寬濃度范圍內(nèi)（溶液中 Fe 高達(dá) 10000 mg/L）所有波長下保持線性的能力。這種能力 使得分析人員能夠進(jìn)行單點(diǎn)校準(zhǔn)，從而簡化操作。
長期穩(wěn)定性 (LTS) 5100 ICP-OES 中的 27 MHz SSRF 能夠提供穩(wěn)定的等 離子體，即使對于復(fù)雜的樣品也具有出色的長期分 析穩(wěn)定性。 為了評價(jià)本方法的長期穩(wěn)定性，在 8 個(gè)小時(shí)內(nèi)運(yùn)行 礦石樣品。根據(jù)第一個(gè)樣品將結(jié)果歸一化至 100， 結(jié)果顯示于圖 2 中。長期 RSD% 均低于 2.1%。樣品 用 Cd 加標(biāo)，因?yàn)槠湓紳舛刃∮?MDL。
高樣品通量和低氬氣消耗量 5100 ICP-OES 的樣品通量通過以下優(yōu)勢得以顯著 提高： • 可一次測量所有波長的 SVDV 模式 • 有效縮短樣品提升、穩(wěn)定時(shí)間和清洗延時(shí)的 SVS 2+ • 在單次測定中讀取所有波長的快速 Vista Chip 2 檢測器 • 樣品引入系統(tǒng)的巧妙設(shè)計(jì)，包括盡量縮短管線的 長度。從而有效減少樣品提升時(shí)間和穩(wěn)定時(shí)間 這些因素使本研究中樣品分析時(shí)間縮短至 40 秒。這 相當(dāng)于每小時(shí)可分析 90 個(gè)樣品，或每天 8 小時(shí)可分 析 720 個(gè)樣品。每個(gè)樣品的總氬氣消耗量僅為 14 L。 當(dāng)運(yùn)行未配備 SVS 2+ 的 5100 SVDV 時(shí)，額外沖洗 時(shí)間（45 秒）和提升時(shí)間（12 秒）導(dǎo)致樣品分析 時(shí)間延長至 96 秒。在雙向觀測模式下運(yùn)行時(shí)，分 析時(shí)間為 113 秒。 同一儀器的不同操作模式之間的樣品分析時(shí)間列于 表 6 中。
結(jié)論：配備垂直炬管的 Agilent 5100 SVDV ICP-OES 具有分 析復(fù)雜地化樣品所需的穩(wěn)定分析性能，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了 快速樣品通量和低氬氣消耗量。 使用王水消解法對地化堿金屬標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì) OREAS 45e 進(jìn)行前處理。然后使用 5100 ICP-OES 在 SVDV 模式 下對其進(jìn)行分析。 除了出色的 MDL、加標(biāo)回收率和線性之外，使用 SVS 2+ 切換閥還實(shí)現(xiàn)了每個(gè)樣品 40 秒的樣品通 量，并且分析性能同樣出色。這意味著每小時(shí)可以 測量 90 個(gè)樣品，并將每個(gè)樣品的氬氣消耗量減少 至 14 L。
