中国地质科学院水文地质环境地质研究所, 自然资源部地下水科学与工程重点实验室, 河北 石家庄 050061
锂是一种重要的金属材料, 广泛应用于核工业、 光电等行业, 在经济建设中占据重要地位。 地热资源是指能被人类利用的地球内部的地热能、 地热流体及其矿物组分。 地热水中矿物质种类丰富, 我国液体锂矿储量可观。 开发一种快速准确的分析测试方法, 对锂矿的勘测、 开发、 利用具有重要的意义。 电感耦合等离子体光谱法测定地热水中锂时, 样品基体不会产生显著的谱线干扰, 但会带来严重的基体效应。 地热水中高浓度的钠、 钾、 钙、 镁等易电离元素对锂的检测有很强的增敏作用, 且四种元素在不同观测方式下增敏程度各异, 轴向观测受基体干扰程度比径向更大。 而且基体增敏作用不是四种离子的简单加和。 实验还发现, 样品基体对锂的干扰程度受雾化气流速影响很大。 在较低流速下, 径向观测和轴向观测下锂的回收率均随着雾化气流速的增大而减小。 在中高流速下, 随着雾化气流速的增大而增大。 当地热水基体元素组成相差很多时, 很难通过调整雾化气流速控制锂的测试准确度, 不适合批量样品分析。 为简便有效减小基体干扰, 采用部分基体匹配法对地热水样品进行分析测试。 在标准溶液和实际样品中加入一定量氯化钠溶液, 可有效降低地热水基体干扰。 该方法检出限与无基体标准曲线法对比, 检出限并无显著增大。 该方法检出限是0.20 μg·L-1(轴向)和0.41 μg·L-1(径向), 无基体标准曲线法检出限是0.11 μg·L-1(轴向)和0.39 μg·L-1(径向)。 通过加标回收率试验和稀释法试验验证方法准确性。 三个不同基体的地热水样品加标回收率在96.5%~105.6%之间, 相对标准偏差(RSD)<2%。 结果与电感耦合等离子体质谱法相吻合。 稀释法验证试验中, 稀释样测试浓度与原样测试结果一致(±2.0%)。 改进的基体匹配法可有效降低易电离元素带来的基体干扰。 本方法简便、 快速、 高效, 满足大批量地热水中锂的分析测试要求。
地热水 锂 电感耦合等离子体光谱法 Geothermal water Lithium Inductively coupled plasma-optical emission spectrometry 光谱学与光谱分析
2021, 41(12): 3876
中国地质科学院水文地质环境地质研究所, 河北 石家庄 050061
重金属污染是一个相当严重的环境问题。 镉具有很强的生物毒性和不可降解性, 对生态环境和人体健康有极大威胁, 被列为优先控制污染物。 环境中镉的主要污染源是电镀、 采矿和化学工业等部门的废水, 如何简单高效去除水中的镉, 有重要的社会意义和经济意义。 目前, 水中重金属的去除方法有化学沉淀、 膜分离、 离子交换、 吸附、 电解等, 其中吸附法因简单高效而广泛应用。 活性炭纤维是一种新型活性炭, 孔径小且均匀, 表面官能团发达, 吸附性能好, 逐步应用于水处理领域。 以电感耦合等离子体光谱为检测手段, 佐以比表面积分析, X射线衍射, 元素分析和傅里叶变换红外光谱, 研究比较了三种活性炭纤维（纤维炭网、 活性炭无纺布、 活性炭纤维毡）的结构特点及其对水中镉的吸附性能。 三种活性炭纤维结构基本类似, 具有较发达的孔隙结构。 活性炭无纺布极性较强, 表面有丰富的羟基、 羧基、 醛基等含氧官能团, 对水中镉的吸附作用最大。 因此, 选择活性炭无纺布为吸附剂进行后续实验。 研究了活性炭无纺布吸附镉的影响因素, 如溶液pH, 吸附时间等。 溶液pH影响吸附剂表面电荷及水中镉的存在状态。 水中镉的去除效率随溶液初始pH的增大而增大, 在较低pH时, 吸附剂与Cd2+间存在静电斥力, 同时H+和Cd2+存在竞争吸附, pH>9时, 镉的去除是吸附与沉淀协同作用的结果, 选择pH为6～7。 在吸附的初始阶段, 活性炭无纺布对Cd2+的吸附量迅速增加, 10 min时, 吸附率达到72%。 随着吸附位点逐渐被Cd2+所填充, 吸附速率逐渐变慢, 300 min时, 吸附容量基本无变化, 吸附趋于平衡。 优化了镉的吸附条件后, 进行等温吸附实验和动力学实验。 结果表明, 25 ℃时, 吸附时间为300 min, pH 6.0条件下, 当镉的平衡浓度在20.00 mg·L-1时, 活性炭无纺布对镉的单位质量吸附量和单位比表面积吸附量分别是3.04 mg·g-1和0.035 mg·m-2。 用Langmuir方程（R2=0.997, KL =1.796 L·mg-1）和Freundich方程（R2=0.895, KF=0.918 L·mg-1, n=2.12）拟合活性炭无纺布对镉的等温吸附数据, Langmuir方程计算的理论吸附量为3.07 mg·g-1, 与实验值相当, 并且线性系数更高, 说明该体系的吸附符合Langmuir方程, 主要为单分子层吸附。 Langmuir分离因子介于0和1之间, 表明活性炭无纺布对镉的吸附容易进行。 用准一级动力学方程、 准二级动力学方程、 颗粒内扩散方程和Elovich方程四种动力学模型拟合吸附过程。 在吸附的前5 min, 镉在活性炭无纺布上的吸附符合颗粒内扩散方程（R2=0.985）, 吸附主要受颗粒内扩散控制。 在吸附的5～300 min, 颗粒内扩散方程拟合较差。 整个吸附过程符合准二级动力学方程（R2=0.999, k2=0.367 g·mg-1·min-1）, Elovich方程（R2=0.981, a=0.271 mg·g-1, b=0.083 mg·g-1·(lg min)-1）和准一级动力学方程（R2=0.927, k1=0.008 8 min-1）次之, 颗粒内扩散方程（R2=0.785）最差。 活性炭无纺布对镉的吸附过程是一种化学作用为主的吸附过程。 对5.00 mg·L-1含镉水样, 活性炭无纺布投放量为10 g·L-1时, 吸附后水中镉的浓度小于0.10 mg·L-1, 符合《污水综合排放标准》（GB 8978—1996）。 活性炭无纺布可同时吸附镉, 铜, 铅, 铬等重金属离子, 选择性较差。 但在电镀、 采矿等实际废水中重金属种类复杂, 适当提高吸附剂投放量, 可同时去除多种重金属。 利用活性炭无纺布吸附处理含镉水样, 处理效果好、 操作简单, 可以作为去除水中镉的吸附剂, 为含镉废水的处理提供了技术支持和理论基础。
镉 活性炭无纺布 电感耦合等离子体光谱 吸附 Cadmium Activated carbon fiber fabric Inductively coupled plasma optical emission spectr Adsorption
深圳市计量质量检测研究院, 广州 深圳 518131
五常大米是我国著名地理标志产品之一, 品质高、 产量低, 导致制假售假的现象严重。 为维护五常大米的品牌形象和消费者利益, 急需一种有效鉴别五常大米的方法。 应用电感耦合等离子体光谱及电感耦合等离子体质谱测定大米中无机元素含量, 结合主成分分析（PCA）、 Fisher判别、 人工神经网络（ANN）对五常大米鉴别模型进行研究。 结果表明: PCA法对样品的分类效果较差, 采用Fisher判别和ANN则可准确识别五常地区的大米样品和其他地区的大米样品。 Fisher判别法对校正集和验证集样品平均准确识别率分别为93.5%, 而ANN法对同样的校正集和验证集样品的平均准确识别率为96.4%, 优于Fisher判别法。 可准确对五常大米进行鉴别, 为该产品的地理标志保护提供了一种技术手段。
地理标志五常大米 电感耦合等离子体光谱 电感耦合等离子体质谱 无机元素 主成分分析 Fisher判别 人工神经网络 Geographical indication Wuchang rice ICP-AES ICP-MS Inorganic element Principal component analysis Fisher discrimination Artificial neural network
发展了355 nm纳秒激光下亚波长杂质粒子引起熔石英损伤的基本模型。通过Mie散射理论和热传导方程，计算了粒子与熔石英边界处的温度随粒子尺寸的变化关系，并分析了达到临界温度时，不同粒子诱导损伤所需的关键能量密度，讨论了各粒子最易引起熔石英损伤的尺寸。实验采用355 nm纳秒激光脉冲作用熔石英及其HF刻蚀样品，测得两者的损伤概率。研究表明:粒子吸收激光能量，随着粒子半径的增加，其边缘温度先增大后减小，一定尺寸范围内的粒子才会引起熔石英的损伤；关键能量密度所对应的粒子半径为最易引起熔石英损伤的关键粒子半径；经刻蚀后，熔石英样品表面杂质数密度降低，损伤概率降低，损伤阈值提高。
熔石英 激光损伤 杂质 吸收系数 电感耦合等离子体光谱 fused silica laser-induced damage impurities absorptivity ICP-OES 强激光与粒子束
2013, 25(11): 2836
本文建立了利用电感耦合等离子体原子发射光谱测定面粉中Al的方法.在能够满足面粉中Al含量测定的前提下,选用Al元素的次级灵敏线避开了基体光谱的干扰.采用干灰化法消解样品,获得了比湿法消解样品更高的回收率.方法的检出限为0.027μg/mL,不同面粉中Al测定的相对标准偏差为3.2-3.9%(n:8),结果满意,具有推广价值.
干灰化制样 电感耦合等离子体光谱 铝测定 面粉
