AG50W2x8树脂分离去除钡的多原子离子对电感

    耦合等离子体质谱法测定稀土元素的质谱干扰

    曹心德3 1

    尹 明2

    王晓蓉1

    1

    (污染控制与资源化研究国家重点实验室 ,南京大学环境学院 ,南京 210093)

    2

    (中国地质科学院岩矿测试技术研究所 ,北京 100037)

    摘 要 采用AG50W2x8阳离子交换树脂 ,以 HNO3 作为梯度淋洗剂 ,可有效地分离Ba 和稀土元素。实

    验表明:以2 molP L HNO3 淋洗时 ,99. 5 %的 Ba 被分离去除;以 5 molP L HNO3 淋洗时 ,稀土的回收率在

    96 %～110 %之间。标准参考物质的分析结果显示测定值与标准值十分接近 ,表明 AG50W2x8 阳离子交

    换树脂分离可有效地去除Ba元素的多原子离子(BaO+

    ,BaOH+)对 ICP 2MS法测定稀土元素测定的质谱

    干扰。该方法准确、可靠。同时 ,为准确测定 Eu提供了一条新的途径。

    关键词 AG50W2x8树脂分离 ,稀土元素 ,电感耦合等离子体质谱 ,钡的多原子离子 ,干扰消除

    2000209216收稿;2001201208接受

    1 引 言

    电感耦合等离子体质谱( ICP2MS)法具有谱线简单、灵敏度高、多元素可同时测定等特点 ,现已广泛

    用于生物、地质和环境等样品中微量稀土元素(REEs)的测定〔 1～4〕。然而 ,在实际分析时 ,由于这些基体

    中Ba 的含量相对较高 ,其氧化物离子BaO+

    或氢氧化物离子BaOH+

    对质量数146～155 mP z 间的一些中

    稀土元素都产生质谱重叠干扰〔 5〕,尤其是 Eu的两个同位素151

    Eu和153

    Eu均分别受到135

    Ba

    16

    O(或134

    Ba

    16

    O1

    H)

    和137

    Ba

    16

    O(或136

    Ba

    16

    O1

    H)的干扰 ,使 Eu的准确测定极为困难。

    目前 ,对这种干扰进行校正或消除的措施较多 ,如代数公式校正〔 6〕、二价离子 Eu

    2 +

    的测定〔 7〕、萃取

    分离消除〔 8〕等 ,但这些方法存在着灵敏度不高、回收率较低等原因 ,效果不够理想。本文采用AG50W2x8

    离子交换树脂 ,以 HNO3 梯度淋洗 ,将Ba 与 REEs完全分离 ,Eu 的干扰被消除。标准参考物质的分析结

    果表明 ,该方法可靠、准确。

    2 实验部分

    2. 1 仪器与材料

    电感耦合等离子体质谱( ICP2MS)测定仪(VG Elemental , Winsford , Cheshire , UK) 。分析条件参见文

    献〔 9〕。REEs和 Ba 的测定同位素为:

    135

    Ba、 139

    La、 140

    Ce、 141

    Pr、 146

    Nd、 147

    Sm、 151

    Eu、 157

    Gd、 159

    Tb、 163

    Dy、 165

    Ho、 166

    Er、 169

    Tm、 174

    Yb和175

    Lu。 185

    Re 作为内标元素;麦尔斯通微波消化实验室系统(MLS1200 , 意大利 Milestone 公司) ,微电脑控制消化程序 ,最大消化功率为1200 W并从0 %到100 %可调。

    200～400 目 Bio2Rad AG50W2x8 阳离子交换树脂 (2000Alfred Nobel Dr. Hercules , CA9454) ; GBW

    07402 ,GBW207404土壤标准参考物质(原地矿部物化探研究所) ; GBW 07603 ,GBW 07605 植物标准参考

    物质(国家标准物质中心) 。

    2. 2 离子交换分离

    AG50W2x8树脂在6 molP L HCl 溶液中浸泡12 h ,湿法装柱(10 × 120 mm) ,水洗至中性 ,然后用10 mL

    1 molP L HCl 平衡分离柱 ,待分析样品溶液定量上柱 ,进样速度为 0. 3～0. 4 mLP min ,用 40 mL 1. 75 molP L

    HCl 淋洗碱金属元素(如Na 等) ,淋洗速度0. 9～1. 0 mLP min ,弃去淋洗液;再用 100 mL 2 molP L HNO3 淋

    洗碱土金属元素(如Ca、 Ba、 Mg等) ,弃去淋洗液;最后用40 mL 5molP L HNO3 淋洗REE ,并收集在烧杯中 ,放在电热板上加热至近干 ,用 2 % HNO3 浸取 ,并定容至 5 mL , ICP2MS测定稀土元素 , ICP2AES测定碱金

    第29卷

    2001年8月 分析化学 (FENXI HUAXUE) 研究报告

    Chinese Journal of Analytical Chemistry

    第8期

    890～893属及碱土金属元素。

    3 结果与讨论

    3. 1 树脂分离效率

    Jarvis

    〔 10〕曾采用普通阳离子交换树脂及AG50W2x8 离子交换色谱 ,以 HCl 作为淋洗液 ,将 REE从复

    图1 Ba和 REEs的 HNO3 梯度淋洗曲线

    Fig. 1 Elution curves of Ba and REEs with nitric acid

    gradient elution

    杂的地质样品中分离出来 ,尽管碱金属和一些碱土金属

    被完全分离掉 ,但遗憾的是Ba 元素同稀土一起被洗脱下

    来 ,Ba 相对富集 ,必将增加它对 Eu 的干扰。Crock

    〔 11〕等

    用阴离子和阳离子两种树脂两步分离法能将 REE与Ba

    分离 ,但此法操作复杂。根据Ba 和稀土元素在 HNO3 中

    的分配系数的不同〔 12〕,本实验采用 AG50W2x8 离子交换

    色谱 ,以 HNO3 作为梯度淋洗剂〔 13〕。图 1 为摸拟液中Ba

    和 REEs的淋洗曲线。模拟液中每种稀土元素的含量为

    0. 1μg ,共1. 4μg。可以看出 HNO3 梯度淋洗可以使 Ba

    和 REE完全分离。而且 100 mL 2 molP L HNO3 完全能洗

    脱100μg Ba ,40 mL 5 molP LHNO3 足以洗脱 1. 4μg REE。

    表1为模拟液中 Na、 Mg、 Ba、 Ca 的分离因子和 REE的回

    收率。由表3可知 ,Na、 Ca、 Mg的分离因子在 91 %以上 ,Ba 的分离因子为 99. 5 % ,几乎完全被分离 ,稀土回收率

    为在96 %和110 %之间。

    表1 模拟液中Na、 Ca、 Mg、 Ba的分离因子及稀土元素的回收率

    Table 1 The separation factors of Na , Ca , Ba , Mg and recoveries for rare earth element (REE) in synthetic solution ( n = 3)

    Na Ca Mg Ba Nd Sm Eu Gd REE

    分离前含量 Before separation (μg) 1400 400 80 100 0. 1 0. 1 0. 1 0. 1 1. 4

    分离后含量 After separation (μg) 68 19 7 0. 5 0. 096 0. 108 0. 11 0. 097 1. 43

    分离因子 Separation factors ( %) 95 96 91 99. 5

    稀土元素回收率 REE recoveries ( %) 96 108 110 97 102

    图2为模拟液在分离前后的质谱变化情况 ......