實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)68197

1、分析方法方案設(shè)計(jì)與實(shí)施實(shí)習(xí)報(bào)告微波消解-電感耦合等離子體質(zhì)譜法測(cè)定植物樣品中微量元素姓名：方圓年級(jí)專業(yè)：11級(jí)農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境學(xué)號(hào)：11100742指導(dǎo)老師：朱江一電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）技術(shù)元素分析是化學(xué)分析的一個(gè)重要組成部分，傳統(tǒng)的元素分析方法包括分光光度法、原子吸收法（火焰與石墨爐）、原子熒光光譜法、ICP發(fā)射光譜法等。這些方法都各有其優(yōu)點(diǎn)，但也有其局限性，例如：或是樣品前處理復(fù)雜，需萃取、濃縮富集或抑制干擾；或是不能進(jìn)行多組分或多元素同時(shí)測(cè)定，耗時(shí)費(fèi)力；或是儀器的檢測(cè)限或靈敏度達(dá)不到指標(biāo)要求等。電感耦合等離子體質(zhì)譜ICP-MS(InductivelyCoupledPlasma

2、MassSpectrometry)技術(shù)是幾乎克服了傳統(tǒng)方法的大多數(shù)缺點(diǎn)，并在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來的更加完善的元素分析法，因而被稱為當(dāng)代分析技術(shù)的重大發(fā)展。二ICP-MS的工作原理及其分析特性在ICP-MS中，ICP作為質(zhì)譜的高溫離子源（7000K），樣品在通道中進(jìn)行蒸發(fā)、解離、原子化、電離等過程。離子通過樣品錐接口和離子傳輸系統(tǒng)進(jìn)入高真空的MS部分，MS部分為四極快速掃描質(zhì)譜儀，通過高速順序掃描分離測(cè)定所有離子，掃描元素質(zhì)量數(shù)范圍從6到260，并通過高速雙通道分離后的離子進(jìn)行檢測(cè)，濃度線性動(dòng)態(tài)范圍達(dá)9個(gè)數(shù)量級(jí)從ppq到1000ppm直接測(cè)定。因此，與傳統(tǒng)無機(jī)分析技術(shù)相比，ICP-MS技術(shù)提供了最低

3、的檢出限、最寬的動(dòng)態(tài)線性范圍、干擾最少、分析精密度高、分析速度快、可進(jìn)行多元素同時(shí)測(cè)定以及可提供精確的同位素信息等分析特性。ICP-MS的譜線簡(jiǎn)單，檢測(cè)模式靈活多樣：（1）通過譜線的質(zhì)荷之比進(jìn)行定性分析；（2）通過譜線全掃描測(cè)定所有元素的大致濃度范圍，即半定量分析，不需要標(biāo)準(zhǔn)溶液，多數(shù)元素測(cè)定誤差小于20%；（3）用標(biāo)準(zhǔn)溶液校正而進(jìn)行定量分析，這是在日常分析工作中應(yīng)用最為廣泛的功能；（4）同位素比測(cè)定是ICP-MS的一個(gè)重要功能，可用于地質(zhì)學(xué)、生物學(xué)及中醫(yī)藥學(xué)研究上的追蹤來源的研究及同位素示蹤。三引言測(cè)定生物樣品中的微量元素已有相關(guān)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，報(bào)道的文獻(xiàn)也較多，主要是針對(duì)食品、藥材等物料, 采

4、用傳統(tǒng)的直接濕式消解、壓力消解罐消解和干法灰化消解等樣品分解方法, 用原子熒光光譜法、原子吸收光譜法和化學(xué)法測(cè)定生物樣品中常量元素和重金屬元素。近年來, 微波消解和電感耦合等離子體發(fā)射光譜法( ICP- AES)、電感耦合等離子體質(zhì)譜法 ( ICP- MS)等現(xiàn)代先進(jìn)分析技術(shù)應(yīng)用于生物樣品中微量元素的測(cè)定報(bào)道日漸增多。在農(nóng)業(yè)地質(zhì)調(diào)查工作中, 為了實(shí)現(xiàn)對(duì)農(nóng)業(yè)地質(zhì)環(huán)境的準(zhǔn)確評(píng)價(jià), 需要研究元素從巖石-土壤-水-農(nóng)作物(養(yǎng)殖物)- 人體的生態(tài)循環(huán)過程,要求檢測(cè)巖石、根系土、灌溉水及植物果實(shí)、根、莖、葉中起顯著作用的元素( N、P、K、S、B、Mo), 有一定作用的元素( Ca、F、Na、Mg、Fe、

5、Mn、Cu、Cl),起有害作用的元素 (As、Cr、Pb、Cd、Hg), 未知作用的元素( Se、Ge、Li、La)等4類。對(duì)植物樣品而言,一些元素(B、Ge、Li、La、Cd)含量很低, 傳統(tǒng)方法的測(cè)定檢出限和測(cè)試效率均難以滿足需要, 而采用 ICP- MS法同時(shí)測(cè)定這些元素的文獻(xiàn)報(bào)道較少。本實(shí)驗(yàn)工作采用密閉微波消解技術(shù)進(jìn)行植物樣品前處理, ICP- MS法同時(shí)測(cè)定 B、Cd、Cu、Co、Cr、Mo、L i 、Ni 、Pb、La、Ge共11個(gè)微量元素, 有效地解決了植物樣品的分解和殘留有機(jī)物干擾問題, 元素檢出限較其他方法明顯降低。方法具有精密度好、檢出限低、多元素同時(shí)測(cè)定等特點(diǎn), 可以較大

6、程度地提高植物樣品的檢測(cè)質(zhì)量和效率, 用于植物的果實(shí)、根、莖、葉等不同類型樣品的測(cè)定, 結(jié)果滿意。四實(shí)驗(yàn)部分1 儀器及工作參數(shù)X Series型電感耦合等離子體質(zhì)譜儀、ETHOS A型微波消解儀。經(jīng)試驗(yàn)選擇的 ICP- MS工作參數(shù)見表1。微波消解采用斜坡升溫控制方式, 參數(shù)選用10min升溫180,保持15min。表1 ICP- MS儀器工作參數(shù)2 主要試劑單一元素標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液: (B)=100mg/L(水介質(zhì) ); (Cd)=100mg/L (0.45mol/L H2SO4介質(zhì) ); ( Li)=500 mg/L(0.6mol/L HCl介質(zhì));(Cu) = 500mg/L(0.45mol

7、/LH2SO4介質(zhì));(Ni)=500mg/L(0.6mol/LHCl介質(zhì)); ( Co)=500mg/L(0.6mol/L HCl介質(zhì)); (Ge) =100mg/L(0.9mol/L H2SO4介質(zhì)); (Mo)=500mg/L(0.5mol/L NaOH溶液介質(zhì)); ( Cr) = 500 mg /L(水介質(zhì)); ( La) =500mg/L(1.2 mol/L HCl介質(zhì)); (Pb)=500mg/L(0.3mol/L HNO3介質(zhì) )。標(biāo)準(zhǔn)溶液: (Cd)= 50 ug/L; ( Ge) = 10ug/L; ( Cu /Co/N i/Pb/Cr/Li/La ) 各 50ug/L;(B

8、)= 20ug/L; (Mo) = 10 ug/L, 除 B的標(biāo)準(zhǔn)溶液為0.4 mol/L HNO3介質(zhì)外, 其余元素均為 0.8mol/L HNO3介質(zhì)。內(nèi)標(biāo): (Rh)=10ug/L和(Sc)=50ug/L。HNO3: MOS級(jí)。H2O2、HF和 HClO4: 優(yōu)級(jí)純。高純水: 電阻率 18Mcm。3 樣品消解稱取0.10001.0000g(視樣品種類而定)干燥樣品于70mL聚四氟乙烯消解罐中,加入7mLHNO3,浸泡24h(植物根、莖、葉浸泡過夜),再加入2mLH2O2,將消解罐放入微波消解儀內(nèi)進(jìn)行消解(工作程序?yàn)?0min升溫180,保持15min)。消解完畢后,將消解罐中的溶液轉(zhuǎn)入2

9、5mL聚四氟乙烯燒杯中,在電熱板上加熱, 蒸至1mL左右(如果溶液呈深棕色,加2mLHNO3再次蒸至1mL),取下,加5mL1. 5mol/L HNO3,微沸12min,用高純水洗入25mL塑料容量瓶中,定容,搖勻,靜置1h,溶液稀釋10倍后用標(biāo)準(zhǔn)溶液制備標(biāo)準(zhǔn)曲線,在利用ICP-MS儀器測(cè)定各元素含量,同時(shí)做23個(gè)空白。五結(jié)果與討論六注意事項(xiàng)1.微波消解條件的選擇植物樣品消解通常采用 HNO3、H2SO4、HClO4和H2O2等強(qiáng)氧化劑作消解溶劑。樣品中含有大量的有機(jī)物,加入消解溶劑直接微波消解可能會(huì)引起劇烈反應(yīng)而發(fā)生爆炸,因此在微波消解之前樣品用消解溶劑浸泡,使有機(jī)組織預(yù)分解。2.稱樣量的選擇隨著稱樣量的增加,同樣的消解條件下樣品消解不夠完全,測(cè)定結(jié)果降低。同時(shí),稱樣量增加,使測(cè)試溶液中鹽類增多,基體效應(yīng)增大。對(duì)于根、莖、葉樣品,選擇稱樣量0.5000g較為適宜;對(duì)于果實(shí),稱樣量則可增加到1.0000g。3測(cè)定同位素的選擇根據(jù)各元素的豐度及各同位素所對(duì)應(yīng)的干擾情況, 試驗(yàn)選取分析元素的測(cè)定同位素見表2。表2 測(cè)定同位素的選擇4干擾及消除在ICP-MS測(cè)量中,干擾主要有質(zhì)譜干擾和基體效應(yīng)。質(zhì)譜干擾有同量異位素疊