一种利用质谱仪测试铪同位素的方法技术

本发明专利技术提供一种利用质谱仪测试铪同位素的方法：在利用多接收电感耦合等离子体质谱仪进行铪同位素分析时，对待测样品进行预扫描，若信号存在波动，则分若干次加入体积分数为50％的氢氟酸，直至信号平稳，采用本发明专利技术方法后，无需重新分离即可获得信号平滑的样品，清洗时间大幅度缩短，对铪同位素准确测试提供了有效的支持，对于部分低铪含量样品，由于无需重新蒸干和提取，减少了二次污染和二次分离回收率损失。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供：在利用多接收电感耦合等离子体质谱仪进行铪同位素分析时，对待测样品进行预扫描，若信号存在波动，则分若干次加入体积分数为50％的氢氟酸，直至信号平稳，采用本专利技术方法后，无需重新分离即可获得信号平滑的样品，清洗时间大幅度缩短，对铪同位素准确测试提供了有效的支持，对于部分低铪含量样品，由于无需重新蒸干和提取，减少了二次污染和二次分离回收率损失。【专利说明】
本专利技术涉及质谱仪测定铪同位素，具体涉及优化质谱仪测试铪同位素信号平稳度的化学方法。
技术介绍
铪是一种化学元素，它的元素符号是Hf。铪的原子序数为72，原子量为178.49，属于IVB族元素。单质铪是一种带有光泽的银灰色过渡金属。其熔点为2233°C，沸点为4602°C，密度为13.31g/cm3。致密的金属铪性质并不活泼，表面易形成氧化物盖层，在常温下很稳定。铪不与稀盐酸、稀硫酸和强碱溶液作用，但可溶于氢氟酸和王水。铪的氧化态是+2、+3、+4价，其中+4价的化合物最为稳定。镥-铪同位素体系在地球科学领域有广泛应用，其中铪同位素的分离及分析测试方法也得到了深入研究。地质样品经过混合酸高温高压消解、离子交换树脂分离、提取铪等步骤后形成较纯的铪待测溶液，最后利用多接收电感耦合等离子体质谱仪(MC-1CPMS)进行同位素测试。 现有提取铪操作步骤为: 1.将经离子交换树脂分离好的较纯的铪溶液放置于电热板完全蒸干； 2.在蒸干的样品中加入50 μ L高纯氢氟酸； 3.将加入高纯氢氟酸的样品放置于电热板上并在140°C蒸至一小滴(约3分钟)，加入20 μ L高纯硝酸，和ImL高纯水，盖上瓶盖得待测溶液； 然而，在测试过程中，经常出现部分待测溶液中铪元素含量极低，或测试过程中铪元素信号波动极大的现象。在测试中铪含量过低，一般认为是在提取铪元素时，氢氟酸过度蒸干，样品中的铪元素在硝酸中无法溶出，导致检测不到。而铪信号波动过大，可能是由于分离过程中某些基体的存在引起的，因而需要重新分离。若测试中铪含量过低，前人多采用将待测溶液蒸干重溶，重新用氢氟酸提取，须重复2、3步骤；若测试信号波动过大，甚至需采用重新分离的方法进行处理，然而这种方法耗时长，易引入污染，特别针对一些稀有样品和低铪含量的样品，无法采用该方法处理。 另外，铪可以很好的溶于氢氟酸中，而在硝酸中溶解效果不佳。因此在铪同位素测试过程中，待测溶液中或多或少都会含有氢氟酸。而氢氟酸对石英有很强的腐蚀性，MC-1CPMS的雾化器和炬管都是石英材质，因此，在利用MC-1CPMS进行铪同位素分析时，需采用PFA耐腐蚀微流雾化器和膜去溶设备(去除待测溶液中的溶剂)，以减少氢氟酸对雾化器和炬管的腐蚀。然而铪易吸附于膜去溶内部管路，利用MC-1CPMS测试铪同位素时，样品采集(即测试)时间约为10?12min，清洗时间约为5?6min。但经常出现样品背景值偏高，短时间内无法清洗到基线水平，需大幅度延长清洗时间。甚至使用2%硝酸+0.5%氢氟酸洗液与2%硝酸洗液交替清洗也需要15min以上，给样品分析带来不便。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供。 为达到上述目的，本专利技术采用了以下技术方案: I)在利用多接收电感耦合等离子体质谱仪进行铪同位素分析时，根据预扫描结果按以下三种情况之一处理: 情况一，对待分析样品进行预扫描后，若预扫描得到的铪同位素信号平稳且176Hf信号数值大于10倍检出限，则直接进入步骤2)； 情况二，对待分析样品进行预扫描后，若预扫描得到的铪同位素信号存在波动，则向待分析样品中分次加入氢氟酸，每加入一次氢氟酸后再次进行预扫描，直至预扫描得到的铪同位素信号平稳，然后进入步骤2)； 情况三，对待分析样品进行预扫描后，若预扫描得到的铪同位素信号虽然平稳但176Hf信号数值小于等于10倍检出限，则向待分析样品中分次加入氢氟酸，每加入一次氢氟酸后超声处理I?5分钟，并在超声处理后再次进行预扫描，直至预扫描得到的176Hf信号数值大于10倍检出限，然后进入步骤2)； 2)经过步骤I)后，根据分析所用铪标准样品溶液的浓度对待分析样品中铪的浓度进行调整匹配。 所述调整匹配具体包括以下步骤: 经过步骤I)后，若待分析样品中铪的浓度大于300ppb，则用混合酸溶液将待分析样品中铪的浓度稀释至100?300ppb，所述混合酸溶液中硝酸的体积分数为2%，氢氟酸的体积分数为0.1%。 所述混合酸溶液采用高纯水、经过亚沸蒸馏纯化的优级纯氢氟酸以及优级纯硝酸配制而成。 情况二以及情况三中，氢氟酸的单次加入量为5yL，氢氟酸的体积分数为50%，体积分数50%的氢氟酸采用高纯水以及经过亚沸蒸馏纯化的优级纯氢氟酸配制而成。 经过步骤2)后，待分析样品中氢氟酸的体积分数控制在小于等于2%。 本专利技术的有益效果体现在: 采用本专利技术方法后，无需重新分离即可获得信号平稳的样品，对铪同位素准确测试提供了有效的支持，对于部分低铪含量样品，由于无需重新蒸干和提取，减少了二次污染和二次分离回收率损失。 进一步的，通过适当加入氢氟酸，利用氢氟酸溶出铪的能力，解决了铪与膜去溶内部管路结合的问题，使得检测新样品前对设备的清洗时间大幅度缩短。 【专利附图】【附图说明】 图1为样品BHV0-2的铪同位素测试18tlHf信号变化图。 【具体实施方式】 下面结合附图和实施例对本专利技术作详细说明。 本专利技术将一定量氢氟酸高纯溶液加入待测溶液中，得到平稳的、较高的测试信号，并确保样品信号在6min的清洗时间内可降低至基线水平，对基于多接收电感耦合等离子体质谱仪(MC-1CPMS)的铪同位素高精度测试提供了有力的支持。 氢氟酸与硝酸的混合溶液，具有强酸性、强氧化性和对高化合价的元素的强配位能力，可溶解前过渡元素和非金属单质。其中，氢氟酸(HF)与二氧化硅(S12)在常温下易发生反应，其反应方程为: S12 (s)+4 HF (aq) — SiF4 (g)+2H20 (I) 考虑到氢氟酸对仪器设备(主要是等离子体质谱仪的炬管部分，石英材质，S12含量>99%)的强腐蚀性，在铪同位素分离后尽量避免大量氢氟酸残留。常规的化学分离产物中，氢氟酸含量一般为0.05%?0.1%。由于样品成分和铪兀素含量不尽相同,分离过后的铪含量和基体成分也有所差异，在测试过程中，部分样品出现信号波动大的情况。怀疑为在硝酸介质中，产生部分络合物，在进样过程中易于附着于进样管路或电离程度弱，造成铪信号大幅度波动。 在分离好的样品中加入少量氢氟酸后，信号波动明显改善。且含有氢氟酸的样品易于清洗，有效降低背景干扰，降低分离或提取引入的二次污染。 实验表明，氢氟酸含量低于4% (体积分数)的水溶液用PFA耐腐蚀微流雾化器(100 μ L/min)和膜去溶(DSN)进样24小时，未对炬管产生腐蚀作用。 实验例I 本实验例的操作步骤为: 1.地质样品(BHV0-2)经过混合酸高温高压消解(袁洪林等，岩石学报，2007)、离子交换树脂分离、提取铪等步骤后形成较纯的铪待测溶液； 2.利用高纯水、高纯氢氟酸以及高纯硝酸配制含2% (体积分数)硝酸+0.1%(体积分数)氢氟酸的混合酸溶液(记为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用质谱仪测试铪同位素的方法，其特征在于：包括以下步骤：1)在利用多接收电感耦合等离子体质谱仪进行铪同位素分析时，根据预扫描结果按以下三种情况之一处理：情况一，对待分析样品进行预扫描后，若预扫描得到的铪同位素信号平稳且176Hf信号数值大于10倍检出限，则直接进入步骤2)；情况二，对待分析样品进行预扫描后，若预扫描得到的铪同位素信号存在波动，则向待分析样品中分次加入氢氟酸，每加入一次氢氟酸后再次进行预扫描，直至预扫描得到的铪同位素信号平稳，然后进入步骤2)；情况三，对待分析样品进行预扫描后，若预扫描得到的铪同位素信号虽然平稳但176Hf信号数值小于等于10倍检出限，则向待分析样品中分次加入氢氟酸，每加入一次氢氟酸后超声处理1～5分钟，并在超声处理后再次进行预扫描，直至预扫描得到的176Hf信号数值大于10倍检出限，然后进入步骤2)；2)经过步骤1)后，根据分析所用铪标准样品溶液的浓度对待分析样品中铪的浓度进行调整匹配。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：戴梦宁，袁洪林，宗春蕾，
申请(专利权)人：西北大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61