中国地质学会岩矿测试技术专业委员会、国家地质实验测试中心主办

负离子热表面电离质谱法测量铼的化学分离方法研究

王礼兵, 屈文俊, 李超, 周利敏, 杜安道, 俎波. 负离子热表面电离质谱法测量铼的化学分离方法研究[J]. 岩矿测试, 2013, 32(3): 402-408.
引用本文: 王礼兵, 屈文俊, 李超, 周利敏, 杜安道, 俎波. 负离子热表面电离质谱法测量铼的化学分离方法研究[J]. 岩矿测试, 2013, 32(3): 402-408.
Li-bing WANG, Wen-Jun QU, Chao LI, Li-min ZHOU, An-dao DU, Bo ZU. Method Study on the Separation and Enrichment of Rhenium Measured by Negative Thermal Ionization Mass Spectrometry[J]. Rock and Mineral Analysis, 2013, 32(3): 402-408.
Citation: Li-bing WANG, Wen-Jun QU, Chao LI, Li-min ZHOU, An-dao DU, Bo ZU. Method Study on the Separation and Enrichment of Rhenium Measured by Negative Thermal Ionization Mass Spectrometry[J]. Rock and Mineral Analysis, 2013, 32(3): 402-408.

负离子热表面电离质谱法测量铼的化学分离方法研究

  • 基金项目:
    国家自然科学基金项目(41203037)
详细信息
    作者简介: 王礼兵,硕士研究生,地球化学专业。E-mail: csuwanglibing@126.com
    通讯作者: 屈文俊,研究员,主要从事Re-Os同位素地球化学及岩矿分析方法研究。E-mail: quwenjun@sina.com
  • 中图分类号: O614.713;O614.826;O657.63

Method Study on the Separation and Enrichment of Rhenium Measured by Negative Thermal Ionization Mass Spectrometry

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  • Re-Os同位素定年中,丙酮萃取法分离Re比传统的阴离子交换法流程简单快速。用本实验室原有丙酮萃取流程纯化的Re溶液可用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)测定,但由于盐量较高( > 1 mg/mL)不能直接用于负离子热表面电离质谱(N-TIMS)测定。本文对Re-Os同位素定年方法中原有丙酮萃取分离Re的流程进行改进,将丙酮萃取和碱洗时的氢氧化钠浓度由5 mol/L提高到10 mol/L,有效降低了萃取后的Re溶液中的盐量,由此分离纯化的Re溶液经硝酸和过氧化氢处理,可直接点带用于N-TIMS测定。与阴离子交换分离Re方法相比,改进的丙酮萃取方法操作简单,缩减实验时间,同时有效降低全流程空白至3~7 pg,并且1 ng的Re测量信号可达到100 mV以上。经国家一级标准物质(GBW 04436)和实验室铜镍硫化物监控样品(JCBY)验证,利用改进的方法纯化,Re的测定值分别为(17.17±0.50) μg/g和(38.34±0.44) ng/g,与推荐值(17.39±0.32) μg/g和(38.61±0.86) ng/g在不确定度范围内完全吻合。目前改进的丙酮萃取方法已经应用于实际样品分析,并取得了长期稳定的良好效果。
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  • 表 1  盐残留含量对测量信号强度的影响

    Table 1.  Effect of the salts on measurement

    样品编号 溶液量
    V/mL
    盐量
    /mg
    信号强度
    /cps
    187Re/185Re w(Re)/(ng·g-1)
    实测值 不确定度 实测值 不确定度
    Re-1 0.5 0.51 46620047 0.56982 0.00093 38.91 0.12
    Re-2 1.0 0.92 2525253 0.57228 0.00138 39.18 0.16
    Re-3 2.0 1.75 2331002 0.57053 0.00253 38.99 0.28
    Re-4 4.0 3.30 874126 0.57379 0.00149 39.34 0.17
    注:不确定度包括样品和稀释剂的称量误差、稀释剂的标定误差、质谱测量的分馏校正误差、待分析样品同位素比值测量误差。
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    表 2  不同浓度氢氧化钠介质中丙酮萃取和碱洗后丙酮中夹带氢氧化钠量

    Table 2.  The amount of NaOH remained in acetone after extraction in different concentration of NaOH solution

    NaOH
    浓度c/
    (mol·L-1)
    NaOH
    体积
    V/mL
    丙酮
    体积
    V/mL
    第一次萃取后 NaOH碱洗一次
    NaOH
    残存量
    m/g
    NaOH
    残存率
    /%
    NaOH
    残存量
    m/g
    NaOH
    残存率
    /%
    2 10 10 0.58837 73.55 0.05747 7.18
    3 10 10 0.06428 5.36 0.01771 1.48
    5 10 10 0.00265 0.13 0.00165 0.08
    10 10 10 0.00017 0.008
    注:①萃取时NaOH浓度为2~5 mol/L,用2~5 mol/L的NaOH碱洗一次;NaOH浓度为10 mol/L,用10 mol/L NaOH碱洗一次。 ②数据引自李超等(2009)[15]
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    表 3  两种分离富集方法对比

    Table 3.  Comparison of the two methods

    JCBY样品
    实验编号
    纯化方式 实际点带
    Re总量/ng
    样品质量/g 185Re信号/
    强度V
    灯丝
    温度/℃
    187Re/185Re w(Re)/(ng(g-1)
    实测值 2s 测定值 不确定度
    120918-7-1 丙酮萃取 10 0.50047 0.14017 901 0.62724 0.00035 38.03 0.07
    120918-7-2 离子交换 10 0.50047 0.54209 865 0.63424 0.00013 38.73 0.06
    120918-8-1 丙酮萃取 10 0.50518 0.08002 883 0.63057 0.00050 38.35 0.08
    120918-8-2 离子交换 10 0.50518 0.34121 802 0.63709 0.00031 39.01 0.07
    120918-9-1 丙酮萃取 10 0.50194 0.30049 882 0.62798 0.00032 38.41 0.07
    120918-9-2 离子交换 10 0.50194 1.44697 864 0.62888 0.00011 38.50 0.06
    120918-10-1 丙酮萃取 10 0.50286 0.13744 882 0.63035 0.00034 38.55 0.07
    120918-10-2 离子交换 10 0.50286 0.39881 834 0.63192 0.00026 38.71 0.07
    丙酮萃取平均值 38.34 0.44
    离子交换平均值 38.74 0.22
    JCBY推荐值 38.61 0.54
    注:①不确定度包括样品和稀释剂的称量误差、稀释剂的标定误差、质谱测量的分馏校正误差、待分析样品同位素比值测量误差。
    ②丙酮萃取平均值和离子交换平均值的不确定度为4个数据的2s
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    表 4  实际样品分析

    Table 4.  Analytical data of real samples

    样品类型 样品实验编号 称样量/g 点带Re
    总量/ng
    185Re信号
    强度/V
    187Re/185Re w(Re)/(ng·g-1)
    测定值 不确定度 测定值 不确定度
    JDC 121029-23 0.05001 1 0.11201 0.49456 0.00028 17.04 0.11
    121017-23 0.05045 1 0.05381 0.49296 0.00036 17.02 0.11
    120924-23 0.05007 1 0.06903 0.49505 0.00031 17.46 0.11
    JDC平均值 17.17 0.50
    JDC推荐值 17.39 0.32
    黑色页岩 121009-1 0.40211 1 0.21337 0.17828 0.00012 20.54 0.15
    121009-2 0.40165 1 0.48049 0.19125 0.00011 22.18 0.16
    121009-3 0.40222 1 0.38583 0.16511 0.00010 17.95 0.13
    121009-4 0.40080 1 0.10467 0.22016 0.00032 26.72 0.20
    121009-5 0.40095 1 0.58964 0.21671 0.00008 25.88 0.19
    121009-6 0.40253 1 0.19951 0.12401 0.00016 12.52 0.09
    沥青 121009-9 0.15044 1 0.41827 0.18540 0.00002 46.12 0.33
    121009-10 0.12783 1 0.15310 0.17626 0.00003 48.94 0.35
    121009-11 0.15072 1 0.57621 0.16337 0.00002 37.72 0.27
    黄铜矿 121102-9 1.00866 < 1 0.01940 0.44269 0.00147 9.42 0.08
    121102-11 1.00210 < 1 0.21658 0.41944 0.00135 8.30 0.07
    121102-12 0.64182 < 1 0.02321 0.31970 0.00134 9.03 0.08
    121102-13 1.00382 < 1 0.16849 0.28705 0.00017 4.99 0.04
    121102-15 1.00082 < 1 0.09513 0.27758 0.00102 4.77 0.04
    玄武岩 121129-6 2.00409 < 0.1 0.04308 0.14310 0.00094 0.02192 0.00025
    121129-7 2.00876 < 0.1 0.02626 0.18100 0.00079 0.02919 0.00032
    121129-8 2.00869 < 0.1 0.02269 0.18333 0.00113 0.02968 0.00024
    121129-9 2.00182 < 0.1 0.01543 0.32034 0.00054 0.06212 0.00047
    121129-10 2.00757 < 0.1 0.04454 0.20770 0.00084 0.03535 0.00031
    橄榄岩 121129-17 2.00121 < 0.1 0.03529 0.08166 0.00012 0.02641 0.00020
    121129-12 3.00267 < 0.1 0.01238 0.50151 0.00840 0.07760 0.00201
    121129-14 3.00175 < 0.1 0.04342 1.15430 0.00701 0.42164 0.00885
    注: ① 不确定度包括样品和稀释剂的称量误差、稀释剂的标定误差、质谱测量的分馏校正误差、待分析样品同位素比值测量误差;② JDC实测Re含量的单位为μg/g。 ③ JDC平均值的不确定度为3个数据的2s。④ 不同的样品因为Re含量,样品量的多少等不同,所以称样量不一样。例如辉钼矿含量高,可能称0.05 g,黑色页岩称0.4 g,黄铜矿称1 g。个别样品量不够,称样量减少,处理样品时根据沉淀情况适量增减氢氧化钠和丙酮的用量。
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出版历程
收稿日期:  2013-01-30
录用日期:  2013-03-06

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