岛津ICPMS-2030系列搭载在线除盐装置测定海水中的多种金属元素

使用岛津ICPMS-2030系列电感耦合等离子体质谱仪测定了海水中元素含量。该方法灵敏度高，多元素分析速度快，满足海水有毒有害元素含量的分析测定。岛津ICPMS-2030系列通过采用微型炬管、Eco模式和工业氩气，可大幅度减少实验室的运行成本。全中文LabSolutions ICPMS智能化软件，操作简单，具备方法开发助手和结果诊断功能，缩短方法建立和数据处理时间。SSL-CA22-534Excellence in Science Excellence in ScienceICPMS-199 岛津企业管理(中国)有限公司-分析中心Shimadzu (China) Co.， LTD. - Analytical Applications CenterEmail： sshzyan@shimadzu.com.cn Tel：86(21)34193996http：//www.shimadzu.com.cn 岛津ICPMS-2030 系列搭载在线除盐装置测定海水中的多种金属元素 ICPMS-199 摘要：使用在线除盐装置去除海水中高含量的K、Na、Ca、Mg等高含量基体元素，极大减少样品中的盐含量，实现 ICP-MS 长时间连续稳定地测试海水样品。本文使用该除盐装置和岛津ICPMS-2030系列联用， 建立了海水中的Al、Ba、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、Mn、Ni、Pb、TI、、V和Zn 等13种金属元素的分析方法。分析结果表明，方法检出限低，准确度好，连续分析海水样品6小时，稳定性良好，适合海水中多种金属元素的同时检测及大批量样品分析。 关键词：在线除盐 ICP-MS海水 金属元素 技术特点： 心使用自动除盐系统，有效去除样品中的高盐分，实现ICP-MS的长时间稳定分析。 海洋覆盖了地球大部分的区域，是人类和海洋生物重要的生存、活动场所。海洋生态是否遭到污染，海水中元素检测是重要的途径之一。海水元素检测的常规方法有无火焰原子吸收光度法测试Cu、Pb、Cd、Ni及总Cr；火焰原子吸收测试Zn元素；原子荧光法测试 Se、As、Hg等元素，多机种测试，耗费人力物力。电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)作为多元素分析方法，具有应用范围广、分析速度快、灵敏度高、线性范围宽等特点，能实现不同含量的多元素同时分析。海水中含盐量为 35 g/L 左右，高盐度易引起ICP-MS采样锥和截取锥锥口积盐、灵敏度急剧变化，同时基体形成的多原离子对相关元素测定造成较大的干扰影响。海水元素分析一般通过稀释法或者元素富 集和基体分离以减少含盐量，但是海水中过渡金属和重金属元素含量较低，稀释后无法检出；常规的基体分离与富集技术可以实现超痕量海水元素的分析，但是元素富集分离费力耗时，不利于大批量海水样品分析。 广州谱临晟科技有限公司开发的全自动除盐分离富集系统，可以在线去除海水中高含量的K、Na、Ca、Mg等高含量基体元素，极大减少样品中的盐含量，从而减少盐分在 ICP-MS 锥孔的积累，实现长时间连续稳定地测试海水样品。本文将此除盐装置和岛津ICPMS-2030 系列联用，分析海水中的Al、Ba、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、 Mn、Ni、Pb、Tl、V和 Zn 等 13种元素。 ELSpe-2 PreCon 全自动除盐分离富集系统；岛津 ICPMS-2030 系列电感耦合等离子体质谱仪。 图1 除盐分离富集系统+ICPMS-2030 系列 1.2自动除盐装置原理 4)硝酸洗脱金属 自动除盐富集系统分析过程如下： (1)上样；(2)过除盐柱。螯合柱在pH约为6的醋酸铵环境下对 Na、K、Ca、Mg等碱金属和碱土金属几乎没有保留，而对过渡金属、重金属和稀土金属等具有极强的亲和力； (3)冲柱。用去离子水把螯合柱上残留的盐分和醋酸铵洗去； (4)洗脱。用 pH小于1的高纯硝酸反向把螯合柱上的金属洗脱下来，洗脱液进入ICPMS， 实现在线除盐富集的目的。 图2 自动除盐原理 1.3仪器分析条件 ICP-MS仪器分析条件见表1。 表11ICP-MS分析条件 参数 参数设定 参数 参数设定 高频功率 1.20kW 等离子体气流速 9.0 L/min 辅助气流速 1.10 L/min 载气流速 0.70 L/min 炬管类型 Mini 炬管 雾化器 同心雾化器 雾化室 旋流 雾化室温度 5°℃ 采样深度 5.0mm 高频频率 27.12MHz 碰撞气体 He 碰撞气流速 6 mL/min 池电压 -21V 能量过滤器电压 7.0V 样品前处理 海水样品过 0.45 um 水系滤膜后直接上机测试。 结果与讨论 3.1标准曲线和轮廓图 使用 1% HNO3 将多元素溶液稀释为0、0.10、0.50、1.0、2.0、5.0、10、20、50、100 ug/L 的标准序列，根据样品中元素实际情况调整标准曲线线性范围。内标元素 Sc、Ge、Y浓度为200 ug/L， 在线加入。标准曲线见图3~图4。部分元素轮廓图见图5~图6.所有元素均使用氦气碰撞模式。 图3 Cd 元素标准曲线 图4 Pb元素标准曲线 图5Zn 元素质量轮廓图 图6Cu 元素质量轮廓图 3.2检出限考察 在进样体积为900 uL时，对浓度为1ug/L样品溶液考察镉、铬、铜、钴、铁、锰、镍、铅和锌元素的信噪比，折算信噪比 S/N=3时为仪器检出限以及 S/N=10时为仪器定量限，轮廓图见图7，结果见表2： 图7浓度1 ug/L的溶液质量轮廓图 表2灵敏度考察结果件 元素名称 质量数 仪器检壮限(ug/L) 仪器定量限(ug/L) Al 27 0.0929 0.3096 Ba 138 0.0336 0.1122 Cd 111 0.0006 0.0020 Cr 52 0.0440 0.1450 Cu 63 0.0042 0.0140 Co 59 0.0005 0.0016 Mn 55 0.0041 0.0140 Ni 60 0.0011 0.0037 Fe 57 0.1500 0.4900 Pb 206 0.0017 0.0058 TI 203 0.0148 0.0494 V 51 0.0024 0.0079 Zn 66 0.0055 0.0180 3.3海水标准样品分析结果 使用 ICPMS-2030 系列直接测定海水成分分析标准物质 GBW(E)080040 中的镉、铬、铜、铅和锌元素含量。以25℃时海水密度 d=1.023 g/mL计算。实验结果见表3。 表3海水样品分析结果 元素 校正内标 标准值 (ug/kg) 测定结果 (ug/kg) RSD(%)(n=6) Cd 103Rh 1.00±0.06 1.05 1.43 Cr 一一 5.0±0.4 4.6 2.58 Cu 72Ge 5.0±0.4 4.6 4.26 Pb 89Y 10.0±0.6 9.5 2.76 Zn 45Sc 70±3 70 4.73 3.4稳定性考察 开机点火稳定后，以近海水连续进样测定，结果变化图见图8，用时6小时，连续进样77次，样品结果RSD 在10%以内，稳定性良好。 表4近海水测试结果 元素 质量数 测试值((ug/L) RSD((%；n=77) Al 27 9.69 5.93 Ba 138 15.6 9.72 Cd 111 1.87 2.44 Co 59 2.45 5.52 Cr 53 1.60 8.75 Cu 63 1.64 9.81 Fe 57 2.98 9.82 Mn 55 2.97 3.17 Ni 60 3.18 6.01 Pb 206 2.92 4.81 TI 203 2.00 9.48 V 51 4.32 2.54 Zn 66 11.6 4.09 图8 近海水样品6小时测试结果相对变化图 结论 使用岛津 ICPMS-2030 系列电感耦合等离子体质谱仪测定了海水中元素含量。该方法灵敏度高，多元素分析速度快，满足海水有毒有害元素含量的分析测定。岛津ICPMS-2030系列通过采用微型柜管、Eco模式和工业氩气，可大幅度减少实验室的运行成本。全中文LabSolutions ICPMS智能化软件，操作简单，具备方法开发助手和结果诊断功能，缩短方法建立和数据处理时间。 岛津应用云