本发明涉及痕量分析化学领域，具体的涉及一种痕量稀土离子的共沉淀富集方法。
背景技术：
痕量稀土元素测定时，常用方法有低成本的分光光度法和在稀土领域较为普及的等离子体发射光谱法(icp-aes)，但这两种方法较适用于μg/ml(ppm)级样品的测定，且分光光度法只适用于稀土总量的测定，icp-aes法对痕量稀土尤其是土壤、水质或植物等样品中的重稀土(因重稀土元素配分低，其含量通常为μg/l，即ppb级)，测定存在困难；因此对于稀土总浓度较低范围的稀土溶液，需采用检测限低、干扰少的质谱法，这种仪器特别适用于ppb级稀土的定量检测，但由于仪器成本高，残留基体效应大等原因，使仪器普及率及实用性受到影响。若通过简单快速的富集前处理步骤，使低浓度的稀土溶液加以富集，达到icp-aes或分光光度法的检测下限要求，则可使这两种普及率高的仪器的应用范围得以拓展。国内外研究人员在稀土富集方法方面已有部分报导，如采用氢氧化铟共沉淀富集、阳离子交换纤维柱富集、纳米氧化铝分离富集、固相萃取富集等方法，并应用于海水、饮料、地质样品或食品中的痕量稀土分析。
共沉淀法是指在溶液中含有两种或两种以上的阳离子，它们均存在于溶液中，加入沉淀剂后，通过共沉淀的载体在沉淀的过程中吸附、包夹和混晶等作用从而使痕量分析物与载体一起从溶液中析出而达到分离富集的目的。大量研究表明，在含稀土的溶液中加入金属氢氧化物共沉淀剂，使痕量的稀土离子与氢氧化物共同沉淀，离心后将沉淀与溶液分离，通过多次沉淀及离心分离，实现对痕量稀土离子的富集，再以icp-aes或分光光度法进行准确测定。现有的通常都只采用一种氢氧化物沉淀作为载体，来富集一种或两种离子。对于含元素较多的稀土的共沉淀富集，由于各元素性质的差异性，现有的富集方法已经不能实现富集的目标；在沉淀过程中，沉淀进程判断较为困难，且多次沉淀及离心后沉淀易损失，从而会降低富集率及富集倍数。
技术实现要素：
1.要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题在于提供一种痕量稀土离子的共沉淀富集方法，其采用两种氢氧化物分次共沉淀稀土离子，且其中一种为显色沉淀，在共沉淀富集稀土离子的同时还起到显色沉淀与无色溶液分离程度的指示作用；不仅有助于稀土离子的富集，而且减少了沉淀损失，从而提高了富集率及富集倍数。
2.技术方案
为解决上述问题，本发明采取如下技术方案：
一种痕量稀土离子的共沉淀富集方法，包括如下步骤：
(1)一次共沉淀：取待富集溶液，先加入氯化铁溶液，搅拌均匀后，在不断搅拌条件下，缓慢加入1mol/l的强碱，氯化铁与强碱的质量比为1：2～10，完全反应后，得到氢氧化铁胶体溶液；
(2)二次共沉淀：在不断搅拌条件下，往氢氧化铁胶体溶液中加入非显色金属的氯化物溶液，分次持续搅拌，直至氢氧化铁胶体被破坏并趋向底部沉淀；再边搅拌边缓慢加入1mol/l的强碱，非显色金属的氯化物与强碱的质量比为1：2～10；
(3)静置沉淀：将共沉淀后的溶液静置至沉淀完全，以上层溶液中不含肉眼可见的红棕色悬浮物为标准判断为沉淀完全；
(4)固液分离：待沉淀完全后，小心吸取上层部分清液，吸取上层清液的体积按溶液中不含肉眼可见的红棕色悬浮物为准；剩余溶液及其沉淀分次进行离心分离，直至全部沉淀转移至离心管中；
(5)溶解：待沉淀完全沉积于离心管底部，以1mol/l的强酸溶液将沉淀溶解，溶液转移至收集瓶中待测定。
具体地，步骤(1)中所述待富集溶液为低浓度稀土溶液、稀土矿区水质或工厂含低浓度的稀土离子溶液中的任意一种，且其浓度为0.005～0.5μg/ml。
具体地，步骤(1)和(2)中所述稀土、氯化铁、非显色金属的氯化物的质量比为1：100～1000：1000～10000。
具体地，步骤(1)、(2)中所述强碱为氢氧化钠、氢氧化钾中的任意一种或两种的混合物。
具体地，步骤(2)中所述非显色金属的氯化物为氯化镁或氯化铝中的任意一种。也可以采用氯化铟，但其价格较高，故采用氯化镁或氯化铝。
具体地，步骤(4)中所述强酸为盐酸、硝酸中的任意一种或两种的混合物，且其用量为1～5ml。
进一步地，所述各步骤的环境温度控制为5～100℃。
3.有益效果
(1)本发明打破只采用一种氢氧化物进行共沉淀富集的常规方法，先以少量氢氧化铁使稀土离子与铁共沉淀后，再以大量氢氧化镁(或氢氧化铝)共沉淀稀土离子。增多了可共沉淀阳离子的种类，提升了稀土离子的沉淀能力，进而促进了稀土离子的富集效果。
(2)本发明在用氢氧化铁对稀土离子进行一次共沉淀后，加入氯化镁等盐类，破坏氢氧化铁的胶体状态，使其易于沉淀，再进行二次共沉淀，有利于提升氢氧化铁的沉淀效果，促进完全沉淀。
(3)本发明采用的两种氢氧化物中，氢氧化铁为红棕色沉淀，氢氧化镁(或氢氧化铝)为白色沉淀。一方面，在共沉淀富集稀土离子的同时还起到显色沉淀与无色溶液分离程度的指示作用；另一方面，显色沉淀的存在可便于观察沉淀进度，使得及时准确的确定完全沉淀的时刻，保证沉淀的全部转移，减少了沉淀损失，从而提高了富集率及富集倍数。
(4)本发明对初始稀土离子总浓度为0.005～0.5μg/ml的溶液，经共沉淀后，稀土浓度可达0.5～5μg/ml，达到icp-aes或分光光度法的测定下限。
本发明采用两种氢氧化物分次共沉淀稀土离子，且其中一种为显色沉淀，在共沉淀富集稀土离子的同时还起到显色沉淀与无色溶液分离程度的指示作用。不仅有助于稀土离子的富集，而且减少了沉淀损失，从而提高了富集率及富集倍数。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
一种痕量稀土离子的共沉淀富集方法，包括如下步骤：
(1)一次共沉淀：取浓度为0.005μg/ml的低浓度稀土溶液，先加入氯化铁溶液，搅拌均匀后，然后在不断搅拌条件下，缓慢加入1mol/l的氢氧化钠，氯化铁与氢氧化钠的质量比为1：2，完全反应后，得到氢氧化铁胶体溶液；
(2)二次共沉淀：在不断搅拌条件下，往氢氧化铁胶体溶液中加入氯化镁溶液，分次持续搅拌，直至氢氧化铁胶体被破坏并趋向底部沉淀；再边搅拌边缓慢加入1mol/l的氢氧化钠，氯化镁与氢氧化钠的质量比为1：2，完全反应后，得到氢氧化镁和氢氧化铁的悬浮液；
(3)静置沉淀：将共沉淀后的溶液静置至沉淀完全，以上层溶液中不含肉眼可见的红棕色悬浮物为标准判断为沉淀完全；
(4)固液分离：待沉淀完全后，小心吸取上层部分清液，吸取上层清液的体积按溶液中不含肉眼可见的红棕色悬浮物为准；剩余溶液及其沉淀分次进行离心分离，直至全部沉淀转移至离心管中；
(5)溶解：待沉淀完全沉积于离心管底部，以1mol/l的强酸溶液将沉淀溶解，溶液转移至收集瓶中待测定。
在本实施例中，步骤(1)和(2)中所述稀土、氯化铁及氯化镁的质量比为1：100：1000。
在本实施例中，步骤(4)中所述强酸为盐酸，且其用量为1ml。
在本实施例中，整个富集过程中，控制环境最低温度为10℃，最高温度为100℃。
经检测，经共沉淀后富集的稀土离子浓度达到0.5μg/ml，达到了icp-aes或分光光度法的测定下限。
实施例2
(1)一次共沉淀：取浓度为0.25μg/ml的稀土矿区水质，先加入氯化铁溶液，搅拌均匀后，然后在不断搅拌条件下，缓慢加入1mol/l的氢氧化钾，氯化铁与氢氧化钾的质量比为1：6，完全反应后，得到氢氧化铁胶体溶液；
(2)二次共沉淀：在不断搅拌条件下，往氢氧化铁胶体溶液中加入氯化铝溶液，分次持续搅拌，直至氢氧化铁胶体被破坏并趋向底部沉淀；再边搅拌边缓慢加入1mol/l的氢氧化钠，氯化铝与氢氧化钠的质量比为1：7，完全反应后，得到氢氧化铝和氢氧化铁的悬浮液；
(3)静置沉淀：将共沉淀后的溶液静置至沉淀完全，以上层溶液中不含肉眼可见的红棕色悬浮物为标准判断为沉淀完全；
(4)固液分离：待沉淀完全后，小心吸取上层部分清液，吸取上层清液的体积按溶液中不含肉眼可见的红棕色悬浮物为准；剩余溶液及其沉淀分次进行离心分离，直至全部沉淀转移至离心管中；
(5)溶解：待沉淀完全沉积于离心管底部，以1mol/l的强酸溶液将沉淀溶解，溶液转移至收集瓶中待测定。
在本实施例中，步骤(1)和(2)中所述稀土、氯化铁及氯化铝的质量比为1：600：5000。
在本实施例中，步骤(4)中所述强酸为硝酸，且其用量为3ml。
整个富集过程中，控制环境最低温度为8℃，最高温度为95℃。
经检测，经共沉淀后富集的稀土离子浓度达到2.53μg/ml，达到了icp-aes或分光光度法的测定下限。
实施例3
(1)一次共沉淀：取浓度为0.5μg/ml的工厂含低浓度的稀土离子溶液，先加入氯化铁溶液，搅拌均匀后，然后在不断搅拌条件下，缓慢加入1mol/l的强碱，氯化铁与强碱的质量比为1：10，完全反应后，得到氢氧化铁胶体溶液；
(2)二次共沉淀：在不断搅拌条件下，往氢氧化铁胶体溶液中加入氯化镁溶液，分次持续搅拌，直至氢氧化铁胶体被破坏并趋向底部沉淀；再边搅拌边缓慢加入1mol/l的强碱，氯化镁与强碱的质量比为1：2～10，完全反应后，得到氢氧化镁和氢氧化铁的悬浮液；
(3)静置沉淀：将共沉淀后的溶液静置至沉淀完全，以上层溶液中不含肉眼可见的红棕色悬浮物为标准判断为沉淀完全；
(4)固液分离：待沉淀完全后，小心吸取上层部分清液，吸取上层清液的体积按溶液中不含肉眼可见的红棕色悬浮物为准；剩余溶液及其沉淀分次进行离心分离，直至全部沉淀转移至离心管中；
(5)溶解：待沉淀完全沉积于离心管底部，以1mol/l的强酸溶液将沉淀溶解，溶液转移至收集瓶中待测定。
在本实施例中，步骤(1)和(2)中所述稀土、氯化铁及氯化镁的质量比为1：1000：10000。
在本实施例中，步骤(1)、(2)中所述强碱为氢氧化钠和氢氧化钾的混合物。
在本实施例中，步骤(4)中所述强酸为盐酸和硝酸的混合物，且其用量为5ml。
整个富集过程中，控制环境最低温度为5℃，最高温度为90℃。
经检测，经共沉淀后富集的稀土离子浓度达到5μg/ml，达到了icp-aes或分光光度法的测定下限。
本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求范围内。