WDXRF粉末压片法在分析土壤、岩石和水系沉积物样品中稀土元素中的应用研究

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摘 要:文章采用粉末制样法,运用波长色散X荧光光谱仪对土壤、岩石和水系沉积物样品中的15种稀土元素(La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu,Y)进行分析测定。通过经验系数法和实测背景扣除法校正基体效应,并优化了稀土元素的测量条件。经过实验分析,稀土元素的检出限多在0.1ug/g以下。方法精密度的相对标准差(RSD,n=12)在0.67%~14%之间。测定标准样品的测量值与标准值符合较好。

关键词:稀土元素;波长色散X射线荧光光谱法;粉末压片法;土壤;岩石;水系沉积物

1 概述

稀土元素具有独特的光学、电学及磁学物理化学性质, 使其在各个领域获得了广泛的应用。但是,由于稀土元素的化学性质极其相似,给混合稀土分量测定带来了很大的困难[1~3]。目前测量稀土元素的方法主要有原子吸收光谱法、化学法和中子活化法等,原子吸收光谱法对La和Ce的灵敏度不够;化学法只能测量稀土总量,耗时长、步骤繁琐;中子活化法在前期处理耗时过长,且成本较高。X射线荧光光谱法(XRF)由于其快速、非破坏、精确度高、样品制备简单,且能同时测定多种元素,在稀土元素分量测量中具有独特的优势[4~7]。

文章采用波长色散X荧光光谱法(WDXRF)和粉末压片制样法,测量土壤、岩石和水系沉积物样品中稀土元素的分量。通过优化测量条件,并选用标准样品绘制校准曲线,此法的检出限和精确度均满足国家标准物质的分析要求,且只需13分钟就可以精准的测定出15种稀土元素的含量。

2 实验部分

2.1 仪器及测量条件

实验采用荷兰帕纳科公司Axios型X射线荧光光谱仪,仪器主要参数为:4.0KW功率,端窗铑靶X光管,SuperQ4.0软件。

稀土元素测量条件选择:实验选用的电流电压均为60mA和60kV,根据稀土元素K系和L系的激发电位,选用L线作为分析线。对于轻稀土元素使用Lα作为分析线;部分重稀土元素,使用Lβ1作为分析线。为提高分辨率统一使用LiF220晶体、细准直器测定。流气式正比计数器和封闭式充Xe气的正比计数管串联(Duplex)使用,能够提高Fe~Cu的K系线和La~W的L系线的灵敏度。

3.2 方法精密度

采用粉末压样法,对岩石样品GSS-6重复测量12次将所得结果进行统计,其相对标准差RSD见表5。

3.3 方法准确度

选用没有参加校正的土壤标准样品,岩石标准样品,水系沉积物标准样品,按表1的测量条件进行测定,测量结果详见表6。

4 结束语

(1)在进行谱线重叠干扰校正时,发现不仅相邻稀土元素的谱线之间存在严重干扰,Mn、Cu、Ti、W、Co的L线也对其产生干扰,故在校准曲线时,也须将这些元素考虑在内。(2)标准样品中主要基体为SiO2,在建立校准曲线时,也须测定SiO2的含量。运用SurpQ4.0的运算程序,能较好的消除基体效应对实验结果的影响。(3)文章采用粉末制样法,并应用波长色散X荧光光谱仪对土壤、岩石和水系沉积物中的15种稀土元素进行了快速、精准的分析。由于标准样品的限制,实验中稀土元素的含量范围较窄,但为快速精准的分析大批地质样品提供了一定的参考依据。

参考文献

[1]张术洁,吴文琪,蒋天怡,等.X荧光光谱法分析稀土铝铁合金中稀土、铝、硅、磷[J].稀土,2012,33(4):77-80.

[2]黄肇敏,周素莲.X射线荧光光谱法测定混合稀土氧化物中稀土分量[J].光谱学与光谱分析,2007,27(9):1873-1877.

[3]张淑英,卜赛斌,崔凤辉,等.XRF光谱法测定混合稀土中15个稀土分量[J].冶金分析,2000,20(5):22-25.

[4]梁述廷.XRF法快速测定岩石、土壤及水系沉积物中的稀土元素总量[J].痕量分析,1993,9(12):48-51.

[5]Rafal Sitko,Beata Zawisza,Maria Czaja.Fundamental parameters method for determination of rare earth elements in apatites by wavelength-dispersive X-ray fluorescence spectrometry[J].Analytical Atomic Spectrometry,2005,20(7):741-745.

[6]Stephen M. Eggins. Laser ablation ICP-MS analysis of geological materials prepared as lithium borate glasses[J].Geostandards Newsletter,2003,27(2):147-162.

[7]T.Prasada Rao, V. M. Biju.Trace determination of lanthanides in metallurgical,environmental,and geological samples[J].Critical Reviews in Analytical Chemistey,2003,33(3):231-237.

作者简介:石慧(1988-),女,湖北咸宁人,硕士研究生,研究方向:环境核辐射场及其检测技术。

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