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ICP光譜儀懸浮液進樣方法研究
zui近十幾年來進樣技術是原子光譜法研究和發展的重要方面之一，粉末試樣懸浮液直接進樣的優點是克服了將固體試樣轉變成溶液所遇到的麻煩。這種進樣方法對于難溶（熔）的金屬氧化物，以及土壤等地質樣品中的雜質元素的分析測定是很有應用前景的。
就目前來看，固體進樣技術分為兩大類：一類是氣化法，如鉭片熱氣化，石墨棒電熱法，以及激光氣化法等;另一類是直接進樣法，如載氣吹入，雙高頻粉末進樣等。但以上兩類進樣方法的共同缺點是需要一種附加裝置，而且又都需要配制標準固體試樣。
本文提出的方法是：無須對儀器進行改動，以及有可能采用溶液標準進行校正，為此，我們對α–Al2O3懸浮液經超聲流分散后，在磁攪拌下引入ICP進行雜質元素的測定，經過大量的進樣方法的實驗研究，獲得了良好的結果。
2 實驗部分
2.1 主要儀器和試劑
（1）HK-9600型電感耦合等離子體發射光譜儀。
（2）CSF-IB型超聲波發生器。
（3）78HW-I型恒溫磁力攪拌器。
（4）各元素的標準溶液均采用光譜純或高純金屬及其氧化物配制成1mg/mL備用。
（5）優級純硝酸。
（6）α–Al2O3粉末樣品（粒徑小于1μm）。
2.2 進樣方法的比較和選擇
準確稱取適量的Al2O3粉末，用去離子水配制成四份濃度相同的懸浮液，將懸浮液分別用振搖；磁攪拌；超聲波分散3─5min后再振搖；以及超聲波分散后再磁攪拌四種粉末微粒分散方式，在進樣量一致的條件下，分別測定懸浮液中的有關雜質含量。比較表1的測定結果，可清楚地看出，第四種分散方式進樣，測定的效果。其它三種方式由于微粒部分沉淀，懸浮液不均勻，致使測定結果偏低。
表1 不同分散方式的測定結果（μg/mL）
微粒分散方式 | K | Na | Ca | Mg | Cu | Fe |
振搖 | 1.65 | 1.65 | 1.42 | 0.092 | 0.050 | 0.286 |
磁攪拌 | 1.69 | 1.78 | 1.51 | 0.593 | 0.798 | 3.50 |
超聲后再振搖 | 1.79 | 1.73 | 1.41 | 0.658 | 0.795 | 4.19 |
超聲后再磁攪拌 | 1.84 | 1.75 | 1.41 | 0.963 | 1.24 | 5.28 |
因此，通過以上實驗，選擇固體粉末加水，經超聲波分散后，再在磁攪拌下，以動態方式進樣。對該進樣方法做了進一步的可靠性實驗驗證。
2.3 進樣方法可靠性實驗
（1） 懸浮液濃度試驗
準確稱取2份Al2O3粉末樣，第二份的重量為*份的二倍，配制成相同體積的水懸浮液。依照上述選定的進樣方法測定其中的雜質元素含量。結果見表2，顯然，各元素含量與懸浮液濃度基本上成比例增大，這與預期結果是一致的。
表2 不同懸浮液濃度的測定結果（μg/mL）
懸浮液 | K | Na | Ca | Mg | Cu | Fe |
*份 | 8.08 | 8.91 | 2.80 | 0.436 | 2.30 | 2.86 |
第二份 | 15.90 | 17.21 | 5.44 | 0.937 | 4.93 | 5.74 |
（2） 懸浮液穩定性及均勻性試驗
同一份Al2O3懸浮液，經超聲波分散后，在磁攪拌下放置不同的時間，并取任意部位進樣測定，測定結果如表3，可見，立即（攪拌約2分鐘）進樣測定及經過一定時間后再測定，測得各元素含量變化不大。四次測定，各元素含量相對平均偏差zui大在2.3%。說明分散時間和取樣部位對測定影響不大。在磁攪拌的動態方式下，懸浮液體系穩定，微粒基本上是均勻分布的。
（3） 酸度的影響 表3 穩定性試驗（μg/mL）
分散時間（min） | Na | Ca | Fe |
約2 | 8.70 | 2.78 | 4.66 |
40 | 8.78 | 2.87 | 4.87 |
60 | 8.63 | 2.86 | 4.54 |
80 | 8.26 | 2.76 | 4.77 |
平均值 | 8.59 | 2.82 | 4.71 |
相對平均偏差（%） | 1.9 | 1.7 | 2.3 |
準確稱取相同量的Al2O3粉末6份，分別用水和不同濃度的HNO3稀釋相同體積，觀察酸度增大對懸浮微粒的影響。測定結果表明，除了銅的相對平均偏差較高外，其余各元素酸度增大對懸浮液測定的影響并不顯著（見表4）。數據的誤差可能與固體粉末為非均勻體系，以及與儀器基線漂移等因素有關。考慮到酸霧對儀器的損害，介質酸度不易過高。表4結果進一步表明固體粉末懸浮液的動態體系是比較均勻和穩定的。
表4 酸度影響（μg/mL）
酸度（%） | K | Na | Ca | Mg | Cu | Fe |
0 | 6.60 | 7.58 | 2.19 | 0.592 | 2.18 | 2.25 |
2 | 6.49 | 7.31 | 2.06 | 0.559 | 2.41 | 2.69 |
4 | 6.91 | 8.45 | 2.29 | 0.615 | 2.67 | 2.80 |
6 | 6.28 | 7.74 | 2.23 | 0.620 | 2.94 | 2.57 |
8 | 6.01 | 7.66 | 2.24 | 0.532 | 2.43 | 2.53 |
10 | 6.76 | 7.66 | 2.40 | 0.543 | 2.70 | 2.59 |
相對平均偏差（%） | 3.8 | 3.1 | 3.3 | 5.8 | 8.3 | 5.0 |
（4） 進樣方法精密度試驗
同一份Al2O3懸浮液，經超聲波分散后，在磁攪拌下進樣，連續測定5次，計算出標準偏差和相對標準偏差，數據列于表5。結果表明，相對標準偏差均在允許范圍（5%）以內，說明這種進樣方法有較好的精密度。
表5 精密度試驗（μg/mL）
測定次數 | K | Cu | Mg |
1 | 8.5 | 3.35 | 1.004 |
2 | 8.4 | 3.23 | 0.952 |
3 | 8.27 | 3.19 | 0.983 |
4 | 8.62 | 3.36 | 0.996 |
5 | 8.56 | 3.34 | 0.976 |
平均值 | 8.47 | 3.29 | 0.982 |
標準偏差 | 0.138 | 0.0784 | 0.0201 |
RSD（%） | 1.63 | 2.38 | 2.05 |
（5） 回收率試驗
準確稱取2份相同量的Al2O3粉末樣品，其中一份用水定容至100mL，作對照。另一份加入已知量的各種標準溶液，定容至相同體積，然后將二份懸浮液以同樣的條件進樣測定，各元素的回收率見表6。由表6可見，各元素的回收率在97%-113%之間，相對誤差均在允許范圍（±20%）內。該準確度能滿足一般分析測定的要求。
表6 回收率試驗（μg/mL）
樣品 | K | Na | Ca | Mg | Cu | Fe |
標準加入量 | 2.50 | 2.00 | 1.00 | 1.00 | 2.00 | 3.00 |
Al2O3樣品+標準 | 8.50 | 9.99 | 3.40 | 1.50 | 4.62 | 5.73 |
Al2O3樣品 | 6.07 | 7.89 | 2.29 | 0.491 | 2.35 | 2.56 |
測定值 | 2.43 | 2.10 | 1.11 | 1.01 | 2.27 | 3.17 |
回收率（%） | 97 | 105 | 111 | 101 | 113 | 105 |
相對誤差（%） | -2.8 | +5.0 | +11.0 | +1.0 | +13.5 | +5.7 |
（6） 進樣量的影響
在相同的條件下，用水及0.02%和0.2% Al2O3懸浮液作進樣量的比較，結果均為1mL/min，所以懸浮液在此濃度范圍內不影響ICP進樣系統的樣品提升量。
3 結語
（1）懸浮液的穩定性與均勻性對測定結果的準確性及可靠性是至關重要的。而固體粉末懸浮液中的固體微粒經超聲波分散成單顆粒，然后處在磁攪拌動態方式下的懸浮液體系具有一定的穩定性，其中的顆粒分布也較均勻。實驗證明，在對粉末樣品不做溶（熔）樣處理的情況下，采用動態方式進樣，這種進樣方法簡便，測定重現性好，而且所需輔助器具易得。
（2）動態方式進樣法要求懸浮微粒粒度要小，一般要求微粒粒徑在10μm以下[4]。因為粉末粒度是影響發射信號強弱的關鍵因素之一。而且由于固體微粒比重較大，所以懸浮液濃度也不宜過大，一般在0.05%以下。
（3）消除懸浮液進樣的“殘留”現象，測試間隔應用去離子水清洗進樣系統，再下一次進樣測定。
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