本发明专利技术公开了一种磁铁矿中稀土元素的检测方法，所述方法利用改性聚氨酯泡沫对磁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检测稀土元素含量。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氨基硫醇改性的聚氨酯泡沫，对磁铁矿中铁基质的吸附率达到99.2±0.7％，有利于磁铁矿中稀土元素回收，稀土元素的回收率为98‑102％。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、精确检测磁铁矿中稀土元素的目的。
【技术实现步骤摘要】
一种磁铁矿中稀土元素的检测方法
本专利技术涉及属于地球化学
，具体涉及一种通过改性聚氨酯泡沫去除磁铁矿中铁基质，再通过ICP-MS方法检测磁铁矿中稀土元素的方法。
技术介绍
稀土元素(RareEarth，REE)是一组具有相似化学性质的元素，在各种地质过程中大多具有一致的行为，因此，对稀土元素的分析可以对地质样品的成岩历史提供关键性数据。条带状铁建造(BIF)是一种非常独特和重要的沉积岩，在前寒武纪沉积演替过程中最常见。尽管其起源的许多方面仍未解决，但人们普遍认为，其沉积形式的长期变化与地球环境和地球化学演化有关。因此，BIF对全面洞察地球演变的重大变化提供数据支撑，。长期以来，稀土元素体系一直被用作了解BIF的起源和古代海洋的相应化学工具。然而，许多早期的关于BIF的稀土元素研究得出了不明确的结论，部分原因是由于分析的局限性以及从剧烈变化的单元中取样所致。精确测定铁建造微条带中磁铁矿(Fe3O4)单矿物的稀土元素含量，可以为BIF的物质来源，古代海水的氧化状态和陆地上的大气变化提供强有力的证据。为了更清楚正确的理解地质过程，本领域技术人员必须通过微样品分析获得来自每个BIF微条带分层的高分辨率稀土元素数据。由于检测方法简单，动态范围宽，可检测多元素和检测限低，电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)已被证明是测定地质材料中稀土元素最合适的技术。对于富含铁的矿物，一些研究人员尝试使用激光烧蚀电感耦合等离子体质谱法(LA-ICP-MS)进行稀土元素测定，以实现微样品原位分析。但是，相对较高的检出限(范围从μg/g到亚μg/g)，有限的基质匹配标准品和较大的标准偏差使得数据不够准确。如非专利文献“标准物质镓、锗、铟、铊矿石中15种稀土元素定值方法探讨，陈海英，吉林地质；2014年02期”公开了采用微波消解-电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定了镓、锗、铟、铊矿石中的15种稀土元素，所述法的检出限为(0.003-0.015)μg/g，相对标准偏差在1.11-2.92％之间，加标回收率在95.5-105.9％之间。对于溶液模式，富铁矿物质样品的稀土元素浓度很低，通常在ng/g-μg/g之间，如果稀释系数为1000，则接近ICP-MS的检测极限。此外，高浓度铁的沉积会随着铁的沉积而对锥体造成严重的物理损坏，从而导致孔口变窄，并在ICP-MS引入系统中增加记忆效应。上述影响均会导致ICP-MS灵敏度迅速降低，检测限更高，可能会提高2-3个数量级，并降低仪器的稳定性。因此，现有技术通常会在检测之前对稀土元素进行预浓缩，以便获得富铁矿物样品的可靠数据。例如，有文献报道通过离子交换树脂或共沉淀从强铁基质中分离出稀土元素后可精确测量富铁地质样品中的稀土元素。但是，采用离子交换树脂或共沉淀的方法繁琐，耗时长且相对昂贵。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。自1970开始，就有研究者使用多孔固体有机物聚氨酯泡沫(PUF)作为吸附剂来吸附溶液中的铁(Ⅲ)元素。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磁铁矿中的稀土元素尚不清楚。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稀土元素的方法。本专利技术提供了一种使用PUF去除磁铁矿中铁基质后快速准确检测磁铁矿样品中稀土元素的方法。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，得到的改性PUF对铁基质具有更好的吸附效果。本专利技术以参考材料15mag-11和15mag-13进行检测方法准确性评估，认为本专利技术提供的检测方法能精确测定富铁单矿物中低浓度稀土元素的检测，并且所述方法能在大多数地球化学实验室中轻松再现。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种磁铁矿中稀土元素的检测方法，所述方法利用改性聚氨酯泡沫(改性PUF)对磁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检测稀土元素含量。一种磁铁矿中稀土元素的检测方法，所述方法包括如下步骤：(1)将磁铁矿进行消解；(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检测稀土元素含量，所述改性PUF是经过异硫氰酸酯和氨基硫醇改性的聚氨酯泡沫。优选的，所述磁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样品中稀土元素的精准检测。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)的酸液中盐酸浓度为8-8.5M，在本专利技术的最佳实施方式中，可实现改性PUF在浓度为8.5M的HCl中对铁基质进行吸附而不发生分解或溶解。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、氨基硫醇、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。本专利技术所述的氨基硫醇选自巯基乙胺、对氨基苯硫酚、间氨基苯硫酚、邻氨基苯硫酚、巯基乙酰胺、3-巯基-1-丙胺中的一种或两种以上的组合。所述交联剂为1,4-丁二醇(BDO)，发泡剂为水。本专利技术所述的异硫氰酸酯为苯基异硫氰酸酯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80-85份、巯基乙胺5-15份、3-巯基-1-丙胺5-15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37℃下发泡反应2-4小时得到改性PUF。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氨基硫醇和异硫氰酸酯后制备得到的改性PUF对于铁元素的吸附能力更强，同时只选择性吸附铁，而对稀土元素吸附很少，稀土元素回收率高，保证了精准检测稀土元素的目的。分析原因可能是加入氨基硫醇及异硫氰酸酯制备得到的聚氨酯泡沫中有裸露的硫原子和氮原子，裸露的硫原子和氮原子上的孤对电子可以与磁铁矿溶液中大量存在的铁原子形成配位键。因此，加入氨基硫醇和异硫氰酸酯改性得到的PUF对铁的吸附能力更强。其次，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，但是常规使用的PUF在强酸溶液中不稳定，通常当盐酸浓度>6.5M时就会出现分解和溶解(M.Drtil,J.andT.Braun,Fresenius.J.Ana.Chem.,1990,338,50-53.)本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种磁铁矿中稀土元素的检测方法，所述方法包括如下步骤：(1)将磁铁矿消解；(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检测稀土元素含量；其特征在于，所述改性PUF是经过异硫氰酸酯和氨基硫醇改性的聚氨酯泡沫。/n
【技术特征摘要】
1.一种磁铁矿中稀土元素的检测方法，所述方法包括如下步骤：(1)将磁铁矿消解；(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检测稀土元素含量；其特征在于，所述改性PUF是经过异硫氰酸酯和氨基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，所述磁铁矿待检测样品重量为10-20mg，所述步骤(2)酸液中盐酸浓度为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、氨基硫醇、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，交联剂为1,4-丁二醇(BDO)或乙二醇中的一种，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，所述氨基硫醇选自巯基乙胺、对氨基苯硫酚、间氨基苯硫酚、邻氨基苯硫酚、巯基乙酰胺、3-巯基-1-丙胺中的至少一种。
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8...
【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
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