電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS 2000E）測定地表水中金屬元素
發(fā)布日期：2016/6/30 11:30:12 點(diǎn)擊次數(shù)：30079
儀器簡介：ICP-MS 2000E是天瑞自主研發(fā)的新型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(如圖1)，儀器整體性能指標(biāo)優(yōu)異，性價(jià)比高；ICP-MS 2000E配置自動進(jìn)樣器，使測試過程更加自動化，提高測試效率；采用新的碰撞反應(yīng)池技術(shù)，有效的消除多原子離子干擾，降低易受干擾元素的檢出限；智能化軟件，集成應(yīng)用方法包，簡化樣品測試過程，提高測試數(shù)據(jù)的可靠性。ICP-MS 2000E已廣泛應(yīng)用于環(huán)境、食品、半導(dǎo)體、核工業(yè)、石油化工、礦產(chǎn)、醫(yī)藥及生理分析等領(lǐng)域。
圖1.ICP-MS 2000E電感耦合等離子質(zhì)譜儀
1.原理
ICP-MS中質(zhì)譜干擾主要為多原子離子干擾，通?？刹捎脭?shù)學(xué)干擾校正方程進(jìn)行校正或采用碰撞反應(yīng)功能，消除多原子干擾離子。碰撞反應(yīng)功能是指在質(zhì)譜儀內(nèi)引入碰撞反應(yīng)氣體，使某些多原子干擾離子發(fā)生解離、轉(zhuǎn)移等反應(yīng)，降低干擾離子對待測同位素的影響。
本實(shí)驗(yàn)采用天瑞儀器ICP-MS 2000E測定地表水質(zhì)中鐵、鉻、砷、錳、鎘、鉛等元素的含量，利用He/H2混合氣作為碰撞反應(yīng)氣，降低氬基相關(guān)多原子離子干擾，測試方法檢出限、準(zhǔn)確性與穩(wěn)定性滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。
2.實(shí)驗(yàn)
2.1試劑及儀器
HNO3（G.R Scharlau）；
HCl（G.R. Scharlau）；
元素標(biāo)準(zhǔn)溶液（10μg·mL-1, inorganic ventures）；
電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICP-MS2000E，江蘇天瑞儀器股份有限公司）；
實(shí)驗(yàn)所用水電阻率達(dá)18.25MΩ·cm（Merck Millipore）。
2.2 樣品前處理
取昆山某地表水，參考國家環(huán)保檢測標(biāo)準(zhǔn)HJ700-2014樣品處理，用0.45μm濾膜將水樣過濾，加入 HNO3酸化處理，使其pH小于2。同時(shí)配制加入各元素標(biāo)液的加標(biāo)樣品，具體加標(biāo)量為：Sc Cr As Se Cd Pb為4μg·L-1，Mn 50μg·L-1，F(xiàn)e 200μg·L-1，Ni Zn 10μg·L-1。
2.3儀器工作參數(shù)優(yōu)化
儀器首先在標(biāo)準(zhǔn)模式下進(jìn)行參數(shù)優(yōu)化（利用10μg·L-1的Li、Co、In、U、Ce調(diào)諧液對儀器工作參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，使儀器靈敏度高，同時(shí)氧化物及雙電荷產(chǎn)率小于3%）；再開啟He/H2碰撞反應(yīng)氣，逐步增大He/H2流量，測試超純水、4%HCl及10μg·L-1 As（4%HCl介質(zhì)）在75amu處的響應(yīng)信號，計(jì)算其背景等效濃度（詳細(xì)數(shù)據(jù)見表1及圖1）；并利用As標(biāo)液進(jìn)一步優(yōu)化He/H2流量，得到儀器工作參數(shù)如表2所示。
表1. He/H2碰撞反應(yīng)模式下75amu處背景等效濃度
圖2.He/H2碰撞反應(yīng)模式下背景相當(dāng)濃度（圖中BEC為乘以30倍后的數(shù)據(jù)，以示直觀）
表2.碰撞反應(yīng)模式下儀器工作參數(shù)
3.數(shù)據(jù)與討論
3.1 氬基相關(guān)多原子干擾離子
目前四極桿電感耦合等離子體質(zhì)譜儀多采用氬氣等離子氣，則氬原子與基體離子結(jié)合形成多原子離子，對待測元素同位素造成干擾，具體干擾見表3。配置10μg·L-1的Cr（3%HAc介質(zhì)）、Fe（1%HNO3介質(zhì)）、As（4%HCl介質(zhì)）、Se（1%HNO3介質(zhì)）標(biāo)準(zhǔn)溶液，分別在標(biāo)準(zhǔn)模式及碰撞反應(yīng)模式下測定其同位素響應(yīng)信號（圖2），實(shí)驗(yàn)結(jié)果同時(shí)顯示56Fe與57Fe響應(yīng)強(qiáng)度接近Fe同位素豐度比，52Cr與53Cr響應(yīng)強(qiáng)度接近Cr同位素豐度比（57As及80Se無合適參考同位素）， 由上述可知，ICP-MS 2000E采用He/H2作為碰撞反應(yīng)氣體，能有效去除氬基相關(guān)多原子離子干擾。
表3. 氬基相關(guān)多原子干擾離子
圖3.52Cr、56Fe、75As、80Se在標(biāo)準(zhǔn)模式及碰撞反應(yīng)模式下響應(yīng)信號(52Cr、56Fe)
3.2 加標(biāo)回收率及精密度
在儀器優(yōu)化工作參數(shù)條件下，對樣品溶液及加標(biāo)樣液進(jìn)行測試，計(jì)算其加標(biāo)回收率；對樣品空白溶液平行測定7次，以三倍空白信號標(biāo)準(zhǔn)偏差/靈敏度對應(yīng)的濃度為檢出限；同時(shí)對樣品溶液平行測定11次（間隔2min），計(jì)算其相對標(biāo)準(zhǔn)偏差，考察精密度，數(shù)據(jù)見表4。各元素檢出限在0.41-22.07ng/L之間，加標(biāo)回收率在93.82%-123.10%之間，精密度在1.06%-8.43%之間。
表4 加標(biāo)回收率及精密度
4. 結(jié)論
通過優(yōu)化He/H2碰撞反應(yīng)氣流量，可以較好的消除氬原子相關(guān)多原子離子干擾，使ICP-MS可以測定Fe、Se等受干擾的主同位素。通過對測試方法檢出限、回收率、精密度的考察，表明ICP-MS 2000E碰撞反應(yīng)模式測量地表水中金屬元素的測定，可有限避免多原子離子質(zhì)譜干擾，滿足行業(yè)分析要求。
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