一步过柱分离地质样品中Sr、Nd、Pb的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及化学分析技术领域，具体地，涉及一种分离地质样品中Sr、Nd、Pb三种 元素的方法。
【背景技术】
[0002] 作为固体地球科学中应用最广泛的示踪方法，Sr-Nd-Pb同位素方法一直备受地球 科学家的广泛关注。然而，Sr-Nd-Pb同位素比值在不同地球化学储库的变化范围较小，因 此，所述方法得以应用的基础，是高精度的同位素测试技术，特别是Sr-Nd和Pb的同位素比 值测试精度，要求较为苛刻（<〇. 003% (2RSE)和<0. 05% (2RSE))。热电离质谱仪（TIMS) 具有准确度高、灵敏度高和记忆效应弱的优势，被认为是Sr-Nd-Pb同位素分析的基准技 术，在地球科学领域被广泛应用。然而，热电离质谱仪对样品纯度要求苛刻，在Sr-Nd-Pb同 位素测试时，为了获取高强度稳定的信号，待测元素必须从样品基质溶液中完全剥离，为保 证准确的测试结果，同质异位素干扰也必须被彻底分离。
[0003] 传统的地质样品中Sr、Nd、Pb化学分离流程步骤繁琐、操作复杂、流程冗长。样品 溶解后，一般需进行三步分离。第一步利用阴离子交换色谱柱，常用树脂主要有AG1阴离子 树脂、Dowexl阴离子树脂、Pb特效树脂或Sr特效树脂等，分离出高纯的Pb，同时回收其它 所有基体溶液。将基体溶液蒸干后，在利用AG50W或Dowex50W阳离子树脂，分离Sr和稀 土元素（Rareearthelements，REEs)。最后，米用HDEHP、HEHEHP或AminexA27 交换树脂 将Nd从REEs中分离出来。传统的样品制备方法，制备一批地质样品（约30个）至少需耗 时3日，制备效率低，废液排放量大；此外，样品制备过程中涉及多次样品溶液的蒸干和转 移、多种离子交换柱的清洗和平衡、大大增加了操作过程中交叉污染的风险。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，有必要提供一种操作简便、效率高、交叉污染风险低、成本低的从地质 样品中分离Sr、Nd、Pb三种元素的方法。
[0005] -种一步过柱分离地质样品中Sr、Nd、Pb的方法，包括如下步骤：
[0006] 溶解地质样品得到样品溶液；
[0007] 化学分离，将所述样品溶液通过装载有A阳离子树脂与Sr特效树脂的交换柱，使 Sr、Nd、Pb分别分离出来，所述A阳离子树脂位于交换柱的上层，Sr特效树脂位于交换柱的 下层，该A阳离子树脂为含磺酸交换基团、骨架为苯乙烯与二乙烯基苯的共聚物的强酸型 阳离子交换树脂，其交联度为12% ;该Sr特效树脂为惰性树脂载体上承载有二环己基冠醚 溶解于液体有机溶剂所形成的溶液。
[0008] 上述方法采用含磺酸交换基团、骨架为苯乙烯与二乙烯基苯的共聚物的强酸型阳 离子交换树脂和Sr特效树脂混合交换柱一步过柱即可分离地质样品中Sr、Nd、Pb三种元 素，该方法操作简便、效率高、交叉污染风险低、成本低。
【附图说明】
[0009] 图1为本发明较佳实施例一步过柱分离地质样品中Sr、Nd、Pb的方法的化学分离 流程示意图。
[0010] 图2为本发明实施例1的一步过柱分离地质样品中Sr、Nd、Pb的方法中对各馏分 的主微量元素进行ICP-MS获得的元素淋滤曲线。
[0011] 图3为本发明实施例1-6 -步过柱分离地质样品中Sr、Nd、Pb的方法中对各地质 标样进行质谱检测所得的145Nd/144Nd比值。
[0012] 主要元件符号说明
[0013] 样品溶液 10
[0014] A阳离子交换树脂 20
[0015] Sr特效树脂 30
[0016] 交换柱 40
[0017] 如下【具体实施方式】将结合上述附图进一步说明本发明。
【具体实施方式】
[0018] 本发明公开了一种一步过柱分离地质样品中Sr、Nd、Pb的方法，该方法采用装载 有两种离子交换树脂的混合交换柱一步分离地质样品中Sr、Nd、Pb三种元素。
[0019] 本发明中使用的浓度单位"M"代表"mol/L"。
[0020] 请参阅图1，本发明较佳实施例的一步过柱分离地质样品中Sr、Nd、Pb的方法包括 如下步骤：
[0021] (1)溶解样品。
[0022] 将一定重量的地质样品用无机溶剂完全溶解得到样品溶液10。溶解样品的具体操 作可以为：将一定量的地质样品（岩石粉末）置于聚四氟乙烯溶样器中，同时加入适量高纯 浓HF和适量高纯浓圆03，密闭溶样器并于160°C~240°C下保温3~6天；然后蒸干样品， 加入适量高纯浓HC1于80°C~130°C下保温8~15小时，之后以120°C~160°C蒸干样品； 加入适量2.4~2. 6M高纯HN03并于80°C~130°C下保温8~15小时；自然冷却待用。
[0023] (2)化学分离：采用混合树脂柱一步分离样品溶液的Sr、Nd及Pb，即将所述溶解好 的样品溶液10通过装载有A阳离子树脂20与Sr特效树脂30的交换柱40,使Sr、Nd、Pb 分别从基质溶液中分离出来。
[0024] 所述A阳离子树脂20为含磺酸交换基团（一S03H)、骨架为苯乙烯与二乙烯基 苯的共聚物的强酸型阳离子交换树脂，交联度为12%，例如美国Bio-Rad公司生产的 AG50W-X12(H+型）阳离子树脂。该A阳离子树脂的颗粒尺寸优选为200~400目。
[0025] 所述Sr特效树脂30为惰性树脂载体上承载有冠醚溶解于液体有机溶剂所形成的 溶液。所述冠醚可为任意二环己基冠醚，较佳的为具有如下通式的二环己基冠醚：
[0026] 4,4r (5' ) [(R,IT)二环己基]-18-冠醚-6
[0027] 其中R和R'分别选自H、含有1~12个C原子的直链烷基、含有1~12个C原 子的支链烷基中的一种或几种。
[0028] 所述冠醚更优选为分子式为C28H5606，并具有如下分子结构式的二环己基冠醚：
[0029]
【主权项】
1. 一种一步过柱分离地质样品中Sr、Nd、Pb的方法，包括如下步骤： 溶解地质样品得到样品溶液； 化学分离，将所述样品溶液通过装载有A阳离子树脂与Sr特效树脂的交换柱，使Sr、NcUPb分别分离出来，所述A阳离子树脂位于交换柱的上层，Sr特效树脂位于交换柱的下 层，该A阳离子树脂为含磺酸交换基团、骨架为苯乙烯与二乙烯基苯的共聚物的强酸型阳 离子交换树脂，其交联度为12% ;该Sr特效树脂为惰性树脂载体上承载有二环己基冠醚溶 解于液体有机溶剂所形成的溶液。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于：该A阳离子树脂与该Sr特效树脂的体积比 为 3. 5 :1 ~4. 5:1。
3. 如权利要求2所述的方法，其特征在于：该A阳离子树脂与该Sr特效树脂的体积比 为 4:1〇
4. 如权利要求1所述的方法，其特征在于：该化学分离步骤包括：对装载有该A阳离子 树脂与该Sr特效树脂的交换柱先依次采用7mol/LHN03、0. 05mol/L願03和2. 4~2. 6mol/L HNO3进行预清洗；将该样品溶液上柱后，先用2. 4~2. 6mol/LHNO3淋洗出基质元素和Rb; 之后用7mol/LHNCV冼脱Nd馏分并接收；接下来采用0? 05mol/LHNO3洗脱Sr馏分并接收； 最后用8mol/LHCl洗脱Pb馏分并接收。
5. 如权利要求4所述的方法，其特征在于：在该化学分离步骤中，所述用于淋洗出基质 元素和Rb的HNO3的浓度为2. 5mol/L〇
6. 如权利要求4所述的方法，其特征在于：所述Sr特效树脂在所述预清洗前经过预处 理，该预处理是依次采用7mol/LHN03、6mol/LHCl和超纯水对Sr特效树脂进行清洗。
7. 如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述二环己基冠醚为含有如下通式的二环 己基冠醚： 4，fC)[(R，f)二环己基]-18-冠醚-6 其中R和R'分别选自H、含有1~12个C原子的直链烷基以及含有1~12个C原子 的支链烷基中的一种或几种。
8. 如权利要求7所述的方法，其特征在于：所述二环己基冠醚为分子式为C28H56O6，并具 有如下分子结构式的二环己基冠醚：
9. 如权利要求8所述的方法，其特征在于：该二环己基冠醚于该溶液中的浓度为 1.0m〇l/L，所述液体有机溶剂为正辛醇，所述二环己基冠醚溶解于该液体有机溶剂形成的 溶液于该Sr特效树脂中的质量百分含量为40%。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于：所述地质样品的称取重量为65~70mg ; 所述化学分离步骤包括：对装载有I. 6mL AG50W-X12阳离子树脂与0. 40mL Sr特效树脂、内 径为5.5臟的交换柱先依次采用1511^7111〇1/1圆03、511^0.05111〇1/1圆0 3和511^2.5111〇1/1 HNO3进行预清洗；将样品溶液上柱后，先每次用0. 5mL 2. 5mol/L HNO3淋洗树脂4次，然后 用23mL2. 5mol/LHNO3淋洗树脂；之后采用6mL7mol/LHNO3洗脱Nd馏分并接收；接下来 采用5mL0? 05mol/LHNCV冼脱Sr馏分并接收；最后采用3mL8mol/LHCl洗脱Pb馏分并 接收。
【专利摘要】本发明提供一种一步过柱分离地质样品中Sr、Nd、Pb的方法，包括如下步骤：溶解地质样品得到样品溶液；化学分离，将所述样品溶液通过装载有A阳离子树脂与Sr特效树脂的交换柱，使Sr、Nd、Pb分别分离出来，所述A阳离子树脂位于交换柱的上层，Sr特效树脂位于交换柱的下层，该A阳离子树脂为含磺酸交换基团、骨架为苯乙烯与二乙烯基苯的共聚物的强酸型阳离子交换树脂，其交联度为12％；该Sr特效树脂为惰性树脂载体上承载有二环己基冠醚溶解于液体有机溶剂所形成的溶液。
【IPC分类】G01N30-06, G01N1-28
【公开号】CN104713757
【申请号】CN201510050068
【发明人】李友连, 李潮峰, 储著银, 郭敬辉
【申请人】中国科学院地质与地球物理研究所
【公开日】2015年6月17日
【申请日】2015年1月30日