基于全反射X射线荧光光谱的准确测量方法研究

来源 :中国石油大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:bad_47
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全反射X射线荧光(TXRF)光谱是在X射线荧光(XRF)光谱基础上发展而成的一种成熟可靠的多元素微痕量分析技术,在地质、化工、环境、医学、制药、食品等方面具有广泛的应用。与现代的分析技术石墨炉原子吸收光谱法(GF-AAS)、电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)以及电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)等相比,TXRF可以检测的样品形态包括溶液、悬浊液、颗粒以及薄膜,对于样品的快速测量具有重大意义。为了建立准确快速的TXRF分析方法,本文从样品的前处理方式(样品制备成悬浊液或制备成溶液)入手,针对水系沉积物样品,选择了将其制备成悬浊液后TXRF直接分析的方式;针对汽油样品,选择了微波消解结合TXRF测量的方式。建立了一套水系沉积物中常微量元素的TXRF分析方法以及汽油样品微波消解结合TXRF检测的分析方法。为汽油标准物质中有害元素的定值,提供了参考。本文主要研究内容如下:(1)通过单因素变量法分析X射线入射角,样品测量时间,样品检测氛围等因素对元素强度或灵敏度的影响。对仪器参数进行优化,得出仪器测量最佳参数:Mo靶下X射线入射角设置为0.05°,Cu靶下X射线入射角设置为0.1°,最佳测量时间大于100 s,样品的检测氛围为氦气。在此参数下,仪器校准用标准样品Multi-STD中元素获得最大的测量强度,轻质元素S获得最大灵敏度。(2)将水系沉积物制备成悬浊液,在玻璃基板上滴涂、干燥后TXRF直接分析,具有以下优势:避免了冗长的样品消解程序以及HF酸使用;降低了污染风险;降低了挥发性元素损失。为了获得均匀稳定的悬浊液以及最佳元素测量结果,对分散剂类型、悬浊液质量浓度、样品粉末粒径等因素的优化。在选择超纯水作分散剂,将一定颗粒粒度分布(50μm74μm)的水系沉积物样品先制备成合适质量浓度(10mg/mL20mg/mL)的悬浊液,接着将其滴涂、干燥在玻璃基板上,然后通过TXRF分析,得到的水系沉积物中K、Ti、Mn、Fe、Cu以及Zn等元素回收率在90%110%。此方法具有与微波消解结合TXRF分析相一致的元素回收率和测量准确度。(3)使用微波消解仪消解汽油样品。为了使汽油样品消解完全,对酸体系、酸用量、消解功率、消解时间以及是否预消解等进行了优化。结果表明影响样品消解效果的关键因素在于样品的预消解,样品中挥发性元素回收率得到保障的关键因素是预消解时温度以及酸加入量。最佳消解条件如下:130℃下预消解2 h(每次加入2.5mL HNO3和0.5mL H2O2预消解1 h),然后补加5mL HNO3和1mL H2O2在900W消解功率(4个罐)下消解30min。在最佳消解条件下,模拟汽油中S、Mn、Fe、Cu以及Pb元素的测量值非常接近于使用重量法的配置值,加标回收率在90%101%。使用优化的微波消解条件去处理汽油标准物质,通过ICP-OES分析,得到了较好的重复性。通过对水系沉积物和汽油样品的检测,建立了水系沉积物制备成悬浊液后TXRF直接分析的方法以及汽油微波消解与TXRF相结合的分析方法。实验表明,这两种分析方法,适合于不同形态样品的TXRF分析,且测量结果准确可靠。
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