Ultra-Trace ICP-MS Analysis of Metals in Mineral Reference Materials

Význam tématu

Analýza stopových koncentrací kovů v minerálních vzorcích je klíčová pro geochemický průzkum a těžební průmysl. Přesné stanovení jak velmi nízkých, tak vyšších koncentrací prvků v kyselých extraktech zlepšuje rozhodování o ložiscích a optimalizuje výrobní procesy. Integrované řešení pro simultánní měření širokého rozsahu koncentrací podporuje efektivitu laboratoří a snižuje náklady na analýzu.

Cíle a přehled studie

Cílem studie bylo demonstrovat schopnost Agilent 7900 ICP-MS provádět jednorázovou analýzu až 45 kovových prvků v kyselém extraktu z hornin, včetně stopových a vyšších koncentrací. Hlavními aspekty byly:

• Simultánní měření širokého rozsahu koncentrací prvků bez potřeby oddělených technik.
• Zajištění vysoké tolerance na matici při velkém obsahu rozpuštěných pevných látek (TDS).
• Minimalizace driftu a interference během dlouhých sekvencí vzorků.

Použitá metodika a instrumentace

Vzorky: Šest geologických certifikovaných referenčních materiálů (OREAS 24b, 501, 502, 902, OGGeo08, MRGeo08) rozemletých a mineralizovaných v 75% aquaregii (HCl/HNO3).
Digesce: 2 g vzorku, ohřev na 160–210 °C po dobu 60–90 min, doplnění na 50 g objemu.
Internal standards: 13C, 103Rh, 193Ir
Kolizní plyn: heliová kolizní buňka (He mode) pro eliminaci polatomových interferencí.

Použitá instrumentace

• ICP-MS Agilent 7900 se standardními niklovými kužely a MicroMist skleněným koncentritním nebulizérem.
• Integrovaný systém ISIS-DS pro diskrétní vzorkování.
• Ultra High Matrix Introduction (UHMI) pro aerosolní ředění a odolnost vůči až 25 % TDS.
• Octopole Reaction System 4. generace (ORS4) v He modu.

Hlavní výsledky a diskuse

Detekční limity (MDL) v roztocích se pohybovaly v řádu desítek ng/L až nízkých μg/L, ve vzorcích odpovídaly jednotkám μg/kg až mg/kg.
Dynamic range byl rozšířen do 1000 ppm pro prvky s vysokou koncentrací (Ca, Fe) díky helium modu, který tlumí jejich signál.
Kontinuální kalibrační verifikace (CCV) i vnitřní standardy vykazovaly stabilní obnovu během 6hodinové sekvence (>240 analýz), obnovy v rámci ±20 %, RSD typicky <5 %.
Přesnost a přesnost (recovery a RSD) u CRM OGGeo08 a MRGeo08 přibližně 75–110 % a <5 % RSD pro většinu prvků.
Pro prvky náchylné k ulpívání (Sb, W, Au, Hg, Pb, Bi) protiúlepová oplachová směs (3 % HCl / 2 % HNO3 + 20 mM thiourea) snížila carryover pod 0,1 % již ve druhém blanku.

Přínosy a praktické využití metody

• Zkrácení doby analýzy na 90 s vzorek při simultánním stanovení stopových i vyšších koncentrací.
• Eliminace potřeby oddělených ICP-OES analýz pro vysoko-koncentrované prvky.
• Snížení nákladů a zvýšení produktivity v průzkumných a průmyslových laboratořích.
• Vysoká odolnost vůči šumivé matrici a stabilita během dlouhých sekvencí.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Rozšíření helium modu a pokročilých CRC režimů pro komplexní matice s minimálními interferencemi.
• Integrace rychlých autoanalyzátorů a automatizovaných systémů pro přípravu vzorků.
• Použití pro environmentální vzorky, potravinářskou kontrolu a biomonitoring těžkých kovů.
• Další zlepšení detekčních limitů využitím organických modifikátorů v oplachových roztocích.

Závěr

Studie potvrdila, že Agilent 7900 ICP-MS s UHMI a ISIS-DS dokáže spolehlivě stanovit 45 kovových prvků v jediné 90sekundové analýze geologických vzorků. Helium kolizní plyn zvyšuje pozornost na interference a rozšiřuje dynamický rozsah bez výrazného dopadu na dobu měření. Metoda přináší významné zrychlení, snížení režijních nákladů a výbornou reprodukovatelnost výsledků.

Reference

• Performance of the Agilent 7900 ICP-MS with UHMI for high salt matrix analysis, Agilent publication 2014, 5991-4257EN