一种黄铁矿中微量元素的检测方法技术

本发明专利技术公开了一种黄铁矿中微量元素的检测方法，所述方法利用改性聚氨酯泡沫对黄铁矿中铁基质进行吸附，通过ICP‑OES测定改性聚氨酯泡沫对铁基质的吸附效率，再通过ICP‑MS和ICP‑OES检测微量元素含量。本发明专利技术所述的改性聚氨酯泡沫是指经过异硫氰酸酯和/或硫醇改性的聚氨酯泡沫，对黄铁矿中铁基质的吸附率高，有利于黄铁矿中微量元素回收，使黄铁矿中17种微量元素的回收率为95‑103％。本发明专利技术提供的改性聚氨酯泡沫具有对铁基质特异性吸附效果，而且吸附量大，耐酸，从而实现快速、准确、精确检测黄铁矿中微量元素的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种黄铁矿中微量元素的检测方法
本专利技术属于地球化学
，具体涉及一种通过改性聚氨酯泡沫去除黄铁矿中铁基质，再通过ICP-MS和ICP-OES方法检测黄铁矿中微量元素的方法。
技术介绍
微量元素地球化学是近代地球化学发展中非常活跃的分支学科之一，是当代地球化学研究中必不可少的组成部分。其研究内容包括微量元素在地球(包括部分天体)及其子系统中的分布、化学作用及化学演化、成岩成矿作用过程及机理研究。黄铁矿(FeS2)是地壳中含量最丰富的硫化物，也是各种矿石系统中热液成矿的主要成分，包括斑岩铜矿床，火山成因块状硫化物矿床，氧化铁-铜-金矿床，沉积为主的铜/铀矿床，太古代至中生代矿脉，浅成热液和卡林型金矿床等，黄铁矿可以保存矿体从初始沉积到后来的变形和变质的历史证据。因此，黄铁矿微量元素组成被广泛用于区分不同的地质环境。但是，黄铁矿在自然界中是不均匀地存在的，这在各种地壳矿石中都可以看到。由于这种不均匀性，要正确地解码成矿系统的流体化学或者任何其他地质信息，拥有高质量的黄铁矿单矿物的微量元素含量至关重要。黄铁矿中微量元素测定的研究虽然历史悠久，但是迄今为止，简单特效的方法仍然不多。常用的分析方法有火焰原子吸收法、电感耦合等离子体发射光谱法、比色法、EDTA容量法、氢化物发生-原子荧光光谱法等。其中，具有检测标准的方法有《ISO13310-1997铁矿石-锌含量的测定-火焰原子吸收光谱法》、《ISO13311-1997铁矿石-铅含量的测定-火焰原子吸收光谱法》、《铁矿石化学分析方法测定钛-二安替吡啉甲烷光度法》、《碘化钾萃取分离-钼兰光度法测定铁矿石中砷》、《二硫代二安替吡啉甲烷光度法测定矿石中铋》和《SN/T2262-2009铁矿石中铝、砷、铜、钙、镁、锰、磷、铅、锌含量的测定-电感耦合等离子体原子发射光谱法》。目前，已发布的黄铁矿中微量元素数据大多是使用激光烧蚀电感耦合等离子体质谱法(LA-ICP-MS)来克服黄铁矿不均匀性，可以快速地对样品中的各个相进行原位组成和化学分区。然而，原位分析比溶液模式具有更高的检测极限，有限的基质匹配标准品和较大的标准偏差，这使得数据对于化学分类以及检查样品与地球化学过程之间的遗传联系而言不够准确。对于采用ICP-MS溶液模式的富铁矿物样品，高浓度的Fe会随着Fe的沉积而对视锥产生严重的物理损坏，从而导致孔口变窄并在ICP-MS引入系统中增加记忆效应。这些影响导致检测灵敏度迅速降低，检测限更高和仪器稳定性差。此外，铁基质会带来强大的基质效应和多原子干扰(例如72Ge上的56Fe16O)。对于ICP-OES，铁丰富的发射线和严重的基体效应导致许多元素(例如Co，Ni，Mn，Mo等)错误的分析结果。因此，排除黄铁矿中铁基质对微量元素的干扰是准确检测微量元素含量的前提。通过离子交换树脂或共沉淀从大量的铁基质中分离出感兴趣的微量元素已用于精确测量富铁地质样品中的稀土元素。但是，对于某些化学性质与铁相似的过渡金属元素，例如V，Cr，Mn，Co，Ni，Cu，Zn等就需要利用对铁具有高选择性的吸附剂，例如有机溶剂：4-甲基-2-戊酮、异丁基甲基酮、乙酰丙酮、乙酰丙酮-氯仿、乙醚、涂层树脂：AmberliteXAD-4树脂，CL-TBP树脂和TRU树脂。然而，使用有机溶剂对实验人员或环境具有危害性，使用涂覆树脂进行检测的成本高昂。再如，专利文献201510909954.9公开了一种同时测定铁矿石中多种微量元素的方法，所述方法包括微波消解处理样品，在优化的仪器条件下，以Rh做内标、利用等离子质谱仪进行铁矿石中微量的砷、锑、铋、铅、锰、铜、锌的测定。所述检测方法虽然利用微波消解样品，但并没有排除铁基质对微量元素的影响。聚氨酯泡沫(PUF)具有弹性多孔、泡孔结构可控、形状可调、制备工艺简单、稳定性高、吸附/脱附速率快等特点，近来在富集/分离金属离子方面应用广泛。与其他分离和浓缩技术相比，PUF的预浓缩过程简单，高效，环保且经济。但是，PUF是否可以用作铁的特殊吸附剂以分离黄铁矿中的微量过渡金属元素尚不清楚。此外，以前从未报道过通过PUF去除基质后检测富铁地质样品中微量元素的方法。在此背景基础上，本专利技术提供了一种使用PUF去除铁基质后测定黄铁矿中微量元素的方法。为了获得最佳的铁分离效果，专利技术人将PUF进行进一步改性，使改性PUF对铁基质具有特异性吸附效果，从而实现快速、准确、精确检测黄铁矿中微量元素的目的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种黄铁矿中微量元素的检测方法，所述方法利用改性聚氨酯泡沫(改性PUF)对黄铁矿中铁基质进行吸附，通过ICP-OES测定改性聚氨酯泡沫对铁基质的吸附效率，再通过ICP-MS和ICP-OES检测微量元素含量。一种黄铁矿中微量元素的检测方法，所述方法包括如下步骤：(1)将黄铁矿消解；(2)使用改性PUF吸附酸液中的铁基质，所述酸液中盐酸浓度为6-8.5M；(3)通过ICP-MS和ICP-OES检测微量元素含量，所述改性PUF是经过异硫氰酸酯和硫醇改性的聚氨酯泡沫。优选的，所述黄铁矿待检测样品重量为10-20mg，在本专利技术的最佳实施方式中，所述方法能实现对低至10mg样品中微量元素的精准检测。所述方法能实现对少量(10mg)富铁样品中微量元素的检测，对地球化学，宇宙化学和环境研究中少量富铁样品的痕量元素分析具有巨大潜力。在盐酸浓度越高的情况下，铁与PUF的结合力越好，使PUF对铁的吸附率更高。优选的，所述步骤(2)酸液中HCl浓度为8-8.5M，在本专利技术的最佳实施方式中，可实现在浓度为8-8.5M的HCl中对黄铁矿样品进行消解而不使改性PUF分解或溶解。本专利技术所述的改性PUF由A组分与B组分在聚氨酯发泡机内经过发泡反应制备得到，所述发泡反应温度为35-37℃，所述A组分包括聚醚多元醇、硫醇、发泡剂、交联剂，所述B组分包括甲苯二异氰酸酯(TDI)、4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、多苯基多亚甲基多异氰酸酯(粗MDI)中的一种与异硫氰酸酯的组合。本专利技术使用的聚醚多元醇为分子量为2000-4800的聚醚多元醇，具体优选为聚氧化丙烯二醇、聚醚三醇、聚四氢呋喃中的一种。本专利技术所述的硫醇选自2-巯基乙醇、2-丁烯-1-硫醇、丙烯硫醇中的一种或两种以上的组合。所述交联剂为1,4-丁二醇(BDO)或乙二醇中的一种，发泡剂为水。所述的异硫氰酸酯选自苯基异硫氰酸酯和/或对甲苯磺酰异硫氰酸酯。在本专利技术的优选实施方式中，所述改性PUF通过如下方法制备得到：将聚四氢呋喃80份、2-丁烯-1-硫醇5-10份、丙烯硫醇10-20份、交联剂1,4-丁二醇3-5份、水1-2份投入发泡机中搅拌得到A组分，加入MDI50-80份、粗MDI40-50份、对甲苯磺酰异硫氰酸酯20-30份，搅拌，在30-40℃下发泡反应2-4小时得到改性PUF。优选发泡反应温度为37-40℃。若无特别说明，本专利技术中术语“份”均指重量份。本申请专利技术人意外的发现，在常规的聚氨酯泡沫制备原料的基础上添加了硫醇和异本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种黄铁矿中微量元素的检测方法，所述方法包括如下步骤：(1)将黄铁矿消解；(2)使用改性PUF吸附酸液中的铁基质，所述酸液中盐酸浓度为6-8.5M；(3)通过ICP-MS和ICP-OES检测微量元素含量；其特征在于，所述改性PUF是经过异硫氰酸酯和硫醇改性的聚氨酯泡沫。/n

【技术特征摘要】
1.一种黄铁矿中微量元素的检测方法，所述方法包括如下步骤：(1)将黄铁矿消解；(2)使用改性PUF吸附酸液中的铁基质，所述酸液中盐酸浓度为6-8.5M；(3)通过ICP-MS和ICP-OES检测微量元素含量；其特征在于，所述改性PUF是经过异硫氰酸酯和硫醇改性的聚氨酯泡沫。


2.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述黄铁矿待检测样品重量为10-20mg，所述步骤(2)酸液中HCl浓度为8-8.5M。


3.根据权利要求1所述的检测方法，其特征在于，所述的改性PUF由A组分与B组分在聚氨酯发泡机内经过发泡反应制备得到，所述A组分包括聚醚多元醇、硫醇、发泡剂、交联剂，所述B组分包括甲苯二异氰酸酯(TDI)、4,4-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)、多苯基多亚甲基多异氰酸酯(粗MDI)中的一种与异硫氰酸酯的组合。


4.根据权利要求3所述的检测方法，其特征在于，所述聚醚多元醇选自聚氧化丙烯二醇、聚醚三醇、聚四氢呋喃中的至少一种，分子量为2000-4800，所述交联剂为1,4-丁二醇(BDO)或乙二醇中的一种，所述发泡剂为水。


5.根据权利要求3所述的检测方法，其特征在于，所述异硫氰酸酯选自苯基异硫氰酸酯和/或对甲苯磺酰异硫氰酸酯，所述硫醇选自2-巯基乙醇、2-丁烯-1-硫醇、丙烯硫醇中的至少一种。


6.根据权利要求5所述的检测方法，其特征在于，所述改性PUF通过如下方法制备得到：将包括以下重量份的原料聚四氢呋喃80份、2-...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘艳红，薛丁帅，张丹萍，
申请(专利权)人：中国科学院地质与地球物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11