[发明专利]一种在线测试样品中二价铁以及全铁含量的设备和使用方法

说明书

本发明提供了一种一种在线测试样品中二价铁以及全铁含量的设备和使用方法，所述所述设备包括以下组件:设置有消解电热板的消解罐，蠕动泵，自动进样器，流动注射分析仪；所述消解罐和史莱克真空线相连，用于通入惰性气体；所述自动进样器通过蠕动泵将样品进样于流动注射分析仪，所述流动注射分析仪集成有光度分析仪，并且具有和还原剂/高纯水，缓冲溶液，显色剂，废液相连的管道。所述方法包括以下步骤：在惰性气体保护下在消解设备中进行样品的消解和定容，然后在流动注射分析仪中和显色剂混合后，通过流动注射分析仪中集成的光度仪器检测，测试样品溶液中的二价铁和全铁。大大缩短了分析测试时间，节省人工，并且提高了检测的精度和准确性。

技术领域

本发明属于地球化学领域，具体涉及一种流动注射精确分析岩石样品中的二价铁和全铁的方法。

背景技术

测定岩石矿物中的铁的不同价态在地质学上有重要意义。岩石矿物中的铁元素的价态组合及其氧化态还原态比值具有重要指示意义，可以用于计算氧逸度，氧逸度控制着地幔矿物中的矿物组合，与成矿作用及规模密切相关；还可以对古气候变化进行示踪，反映地质作用的环境条件，古环境演化等。总之，铁的不同形态组分的含量在地学研究中的一个重要参数，对不同价态的铁元素进行精确定量在地质学上具有重要意义。

对于地质样品中的不同价态的铁进行分析，主要有三类方法：第一类是，滴定分析，主要用于分析氧化亚铁，包括直接滴定分析(Wilson,1960；Xue et al.,2017)和间接滴定分析(Cooke,1867)。滴定分析是仲裁分析，非常重要，但是滴定分析需要的样品量大(100～200mg)，分析灵敏度差(检测限＞0.5％)，因此对于微量样品，或者样品中含氧化亚铁量非常低的样品不能进行分析。另外，如果地质样品中存在还原性物质，如硫、有机碳，这些还原性物质容易与滴定用的高锰酸钾或者重铬酸钾反应，造成分析结果偏高；第二类是X射线仪器分析方法，如采用XRF(Finkelshtein and Chubarov,2010)，EPMA(电子探针——Electron Probe Micro-analyzer)(Li et al.,2019)，XANES(X射线吸收近边结构)(Dyaret al.,2002)和穆斯堡尔谱(Jayasuriya et al.,2004)等。目前使用X射线光谱类仪器分析困难重重，主要有以下难点：严重依赖标样，标样值使用湿法分析得到的；谱峰重叠难以识别；受矿物效应的影响严重；分析精度和灵敏度远远落后于传统湿法分析；第三类是分光光度分析，分光光度法相比于滴定分析，灵敏度高，可以显著的降低样品用量，也可用于低含量样品的分析。特别是，分光光度法可以消除滴定法中涉及到的还原性物质的影响。另外，分光光度法所用的仪器设备较为简单，准确度好，灵敏度高，被广大地球化学实验室所采用。目前，国际上对地质样品主要采用传统的间歇操作模式(批式分析)，如采用Husler菲洛嗪为显色剂(Husler et al.,2011)，Tarafder和Thakur采用邻二氮菲为显色剂(Tarafder and Thakur,2013)。传统的间歇操作如说明书附图2所示，需要多次定容，转移等多个操作步。主要手动为主，至今仍被广泛应用。手工分析的缺点是劳动强度高，需要大量的清洗工作，比如清洗大量的容量瓶和移液管。另外，手续繁杂、速度慢，分析结果的准确度，精密度与分析人员的技术水平和熟练程度有关。20世纪60年代，skeggs创始的间隔式连续流动分析(Skeggs,1957)，突破了延续了200年的分析化学传统的以玻璃器皿和量具为主要工具的操作模式，把分析化学转移到有液体连续流动的管道中。它的基本方法是把各种化学分析所要用的试剂和试样按一定的顺序和比例用管道和泵输送到一定的反应区域，进行混合，完成化学反应，最后经检测器检测并由记录仪显示分析结果，实现了管道化的自动连续分析。1975年，针对这一点，J.Hansen,E.H提出了流动注射分析(Flowinjection analysis，FIA)的概念(and Hansen,1975)。把试样溶液直接以“试样塞”的形式注入到管道的试剂载流中，不需反应进行完全，就可以进行检测。摆脱了传统的必须在稳态条件下操作的观念，提出化学分析可在非平衡的动态条件下进行，实现了化学分析的自动化。采用流动注射分析技术分析铁的不同价态，已经发表了很多文献，但是前人的研究对象都是水样品。水样品本身是液体，可以不做前处理，或者做微小的前处理就可以直接进样(Mulaudzi et al.,2002；Paluch et al.,2017；Pragourpun et al.,2015)。而对于地球化学中经常面对的岩石，矿石等固体样品，需要将样品消解成液体状态，大大提高了自动分析的难度。