ICS 71.060.01 G 10
GB
中华人民共和国国家标准
GB/T30903—2014
无机化工产品 杂质元素的测定电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）
Inorganic chemicals for industrial use--Determination of impurity element-
Inductively coupled plasma mass spectrometry(ICP-MS)
2014-12-01实施
2014-07-08发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
中国国家标准化管理委员会 发布 GB/T 30903—2014
前 言
本标准按照GB/T1.1-2009给出的规则起草。 本标准由中国石油和化学工业联合会提出。 本标准由全国化学标准化技术委员会无机化工分会（SAC/TC63/SC1)归口。 本标准起草单位：湖北兴发化工集团股份有限公司、佛山市质量计量监督检测中心、中海油天津化
工研究设计院、江西核工业兴中科技有限公司、广东先导稀材股份有限公司、国家无机盐产品质量监督检验中心。
本标准主要起草人：熊萍、梁炽琼、弓创周、徐辉、朱刘、杜建侠、宋波、刘永豪。
1 GB/T30903—2014
无机化工产品杂质元素的测定电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）
警告：本试验方法中使用的部分试剂具有毒性或腐蚀性，操作时应小心谨慎！如溅到皮肤上应立即用水冲洗，严重者应立即治疗；本试验方法中使用高压氨气钢瓶，应按高压钢瓶安全操作规定操作；点燃等离子后，不应打开炬室门，防止高频辐射伤害身体；注意安全用电。
1范围
本标准规定了用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS)测定无机化工产品中金属和非金属杂质元素的原理、试剂、仪器、设备、分析步骤、精密度、回收率。
本标准适用于无机化工产品中含多种金属和非金属杂质元素的液体试样或去除基体后直接进样，
用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS)进行测定。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T4470火焰发射、原子吸收和原子荧光光谱分析法术语 GB/T4842氩 GB/T6379.2测量方法与结果的准确度（正确度与精密度）第2部分：确定标准测量方法重复
性与再现性的基本方法
3术语和定义
GB/T4470界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1
等离子体plasma 一种电离度大于0.1%，其正负电荷相等的电离气体。
3.2
射频发生器 radiofrequencygenerator 为耦合线圈和等离子体提供射频能量的射频功率源。
3.3
电感耦合等离子体inductivelycoupledplasma；ICP 将高频功率加到与等离子体炬管耦合的线圈上所形成的炬焰。
3.4
等离子体炬管plasmatorch 用于ICP维持稳定放电，通常由三层同心石英管组成的装置，外管进冷却气，中管进辅助气，内管
进载气。
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3.5
入射功率incidentpower 由高频发生器输送给耦合线圈和等离子体的净功率。
3.6
采样锥S samplingcone 常压等离子体与高真空的质量分析器接口的重要的锥体部件。该锥的中心有一个约1mm的锥
孔，等离子体炬焰中的离子通过此锥孔进入由机械泵支持的第一级真空室。 3.7
截取锥skimmercone 常压等离子体与高真空的质量分析器接口的又一重要的锥体部件。锥的中心有一个小于1mm的
与采样锥孔轴向同心的锥孔。离子通过此锥孔进人质量分析器。 3.8
离子透镜系统 Ionlenssystem 位于截取锥和质谱分离装置之间。其作用：一是聚焦并引导待分析离子从接口区域到达质谱分离
区域，二是阻止中性粒子和光子通过。 3.9
碰撞/反应池 collision/reactioncell 安装于四极杆质谱计前的一个多极杆腔体，腔体内通入碰撞/反应气体，对通过多极杆聚焦的离子
进行碰撞与反应，从而消除质谱干扰。 3.10
四级杆质谱仪quadrupolemassspectrometer 通过在对电极上施加射频电压与直流电压而使离子根据不同质荷比（m/z）实现分离的质量分
析器。
4原理
试样溶液由载气（氩气)引人雾化系统进行雾化后，以气溶胶形式进入等离子体中心区，在高温和惰性气氛中被去溶剂化、汽化解离和电离，转化成带正电荷的正离子，经离子采集系统进人质谱仪，质谱仪根据质荷比进行分离，离子信号由电子倍增器接收，经放大后进行检测。根据元素质谱峰强度，对各元素进行定性或定量分析。
5试剂
5.1使用化学试剂应选用优级纯试剂经纯化处理（如石英亚沸蒸馏装置，见附录A），一般选用的无机酸有硝酸（HNO：）、盐酸（HCI)、氢氟酸（HF)、高氯酸（HCIO,）、硫酸（HzSO.）、王水（1HNO:十3HCI)。 5.2实验用水应满足电阻率不小于18.2MQ·cm。 5.3标准溶液应使用有证标准物质。
6仪器、设备
电感耦合等离子体质谱仪：由进样系统、炬管与等离子体、离子透镜系统、真空系统、质量分析器、检测器和数据处理系统组成。
2 GB/T30903—2014
7分析步骤
7.1测定条件的选择 7.1.1入射功率
按待测样品特点和仪器条件选择最佳功率，一般范围为0.8kW～1.6kW。 7.1.2 2气体及其流量
按炬管和分析要求，确定各气体的最佳流量，所用氩气符合GB/T4842的要求，一般纯度不小于 99.999%。 7.1.3溶液提升速率
溶液提升速率一般为0.1mL/min~1mL/min。 7.2、干扰和消除
电感耦合等离子体质谱法测定中的干扰大致可分为两类：一类是质谱干扰，主要包括氧化物离子干扰、二价离子干扰、多原子离子干扰和同量异位素干扰四类；另一类是非质谱干扰，主要包括基体效应、 物理效应和其他干扰等。干扰的消除方法有优化仪器参数、内标校正法、干扰方程校正、采用碰撞反应池技术、稀释校正、采用标准加人法等。 7.3样品处理 7.3.1实验室设备 7.3.1.1对一般的微量和痕量分析而言，注意做好实验室整体清洁。进行超痕量或要求较高的分析时，一般要求使用超净实验室。 7.3.1.2用作固体消解用的容器一般使用聚四氟乙烯（PTFE)或氟塑料（PFA），带有全氟化的烷基侧链的四氟乙烯。盛放样品溶液的容器一般选用聚四氟乙烯（PTFE)或氟塑料（PFA），带有全氟化的烷基侧链的四氟乙烯或低密度聚乙烯（LDPE)或高密度聚乙烯（HDPE)或聚丙烯（PP）材料制作的样品瓶。 7.3.1.3容器在使用前，一般应在20%~30%的硝酸溶液中浸泡数小时，用超纯水漂洗干净后，置于电热恒温干燥箱中烘干后使用。 7.3.2样品前处理方法 7.3.2.1散开式容器消解法
将试样和试剂用散开式容器在火焰或电热板上或电炉中加热，此法应用最为普遍。这种方法对于设备的要求较低，可用于大批量样品同时消解。缺点是耗时较长，污染较为严重，准确度和精密度较差。 7.3.2.2密闭式容器消解法
在密闭的容器（一般为聚四氟乙烯材料)内用酸或其他试剂在加温加压下进行湿法消解的分解方法。 7.3.2.3 微波消解法
在微波（般选用频率2450MHz)作用及密闭加压条件下，样品和酸的混合物吸收微波热量后，无
3 GB/T30903—2014
机酸的沸点提高，进而氧化反应活性增加，使样品表面层搅动、破裂，不断产生新的样品表面与酸溶剂接触，直至样品完全消解完全之后，进行赶酸处理。 7.3.2.4·碱金属熔融法
用到各种各样的碱金属熔剂，如偏硼酸锂、四硼酸锂、碳酸钠、氢氧化钠、过氧化钠、相应的钾盐和碱金属的氟化物（尤其是氟氢化钾）和样品混合，在高温下熔融。 7.3.2.5分离和预富集法
分离的过程，可以除去可能有的基体效应与干扰，并达到预富集的作用，以降低定量限。主要方法有溶剂萃取法、离子交换法、共沉淀/吸附法。 7.3.3液体溶液要求
样品经消解后，根据待测元素含量定容至适当体积，制成试样溶液。 取样量根据试样中待测元素的质量浓度和方法的检出限来确定；试样溶液中待测元素质量浓度至
少为该元素检出限三倍。检出限的测定方法见附录B。
在ICP-MS上进行测定的样品溶液应满足以下基本要求： a）：溶液中溶解的总固体量（即TDS)<0.2%； b）：溶液中有机物的含量不能太高，否则会引起严重的基体效应和有机物燃烧后的碳粒沉积并堵
塞锥口，导致灵敏度和稳定性下降。若有机物含量较高时，应配备有机加氧通道、耐有机进样系统与铂锥；溶液中待测元素的浓度不能太高。一般要求固体样品中元素含量不大于0.01%，液体样品不大于0.0001%（最好不大于0.00001%）；
d）溶液中要保持一定的酸度，以防止金属元素水解后产生沉淀。一般以一定浓度（1%～5%)的
硝酸为介质； e）非特殊要求溶液中尽量不含高沸点的硫酸和磷酸介质，以免损坏采样锥和截取锥，以及避免
S、P带来的多原子离子干扰； f) 溶液中应不含氢氟酸，否则会损坏石英玻璃材料的雾化器、雾室及接口，除非使用耐氢氟酸系
统的进样装置和铂锥； g）样品应彻底消解，不能有混浊，最好经0.45μm或0.22μm的微孔滤膜过滤后或者离心后取清
液进行测试。
7.4测定 7.4.1定性分析
在ICP-MS分析中可通过一个快速的全谱质谱扫描仪获得整个质量范围内质谱信息（即质谱图）。 7.4.2半定量分析
可以测出样品中待测元素的大致含量，利用ICP-MS仪器提供的软件可获得半定量分析结果。具体步骤：测定低、中、高质量元素（一般需要5个～8个元素）的混合标准溶液，根据元素周期表中元素的电离度以及同位素丰度等数据，获得质量数-灵敏度响应曲线，利用该曲线校正所用的仪器的各元素的灵敏度，存储灵敏度信息，然后测定未知样品，未知样品中所有元素的浓度都可根据该响应曲线求出，从而获得样品的半定量分析结果。一般ICP-MS的半定量分析误差可以控制在士（30%～50%)之间。在用标准加入法进行定量分析之前，用ICP-MS的半定量分析手段预先确定标准加入量的大小，可提高标
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准加入法定量的准确度。 7.4.3定量分析 7.4.3.1标准曲线法
按照产品标准中对待测元素的规定，制备试样溶液、空白试验溶液及测定待测元素的三个或三个以上含有不同浓度的标准系列溶液（均应该在同一基体中配制，一般使用1%～5%的稀硝酸作为介质），在规定的仪器条件下，分别测定相应浓度的响应强度值。以标准溶液的质量浓度（ng/mL)为横坐标，对应的响应强度值为纵坐标，绘制标准曲线，计算回归方程，相关系数应不低于0.99。从标准曲线上查出试样溶液中待测元素的质量浓度，再计算样品中待测元素的含量。 7.4.3.2内标校正标准曲线法
该法是用一个元素作为参考点对另一个元素或多个元素的测定进行校正。在待测元素标准溶液、 试样溶液和空白试验溶液中添加相同浓度的内标（ISTD)元素（一般使用1%～5%的稀硝酸作为介质），在规定的仪器条件下，分别测定相应浓度的响应强度值。以待测元素标准溶液响应强度值与内标元素响应强度值的比值为纵坐标，对应的质量浓度（ng/mL)为横坐标，绘制内标校正标准曲线，计算回归方程。利用试验溶液中待测元素响应强度值和内标元素响应强度值的比值，扣除试剂空白后，从内标校正标准曲线上查出试样溶液中待测元素的质量浓度，再计算样品中待测元素的含量。
选择内标元素时应考虑如下因素： a）：待测样品中不含有该元素； b）与待测元素质量数接近； c）电离能与待测元素电离能相近； d) 不受基体或分析物干扰，不会对分析元素产生干扰； e）元素的化学特性。内标元素的加入可以通过在每个样品和标准溶液中分别加入，也可通过蠕
动泵在线加入。
7.4.3.3标准加入法
按照产品标准中对待测元素的规定，制备试验溶液和空白试验溶液。用移液管移取相同体积试验溶液5份，分别置于5个相同体积的容量瓶中，除第1个容量瓶外，在其他4个容量瓶中分别用移液管移取成比例的待测元素标准溶液（一般使用1%～5%的稀硝酸作为介质），并分别稀释至刻度，摇匀。 在规定的仪器条件下，用空白试验溶液调零，分别测定相应浓度的响应强度值。以加入标准溶液质量浓度（ng/mL)为横坐标，对应的响应强度值为纵坐标，绘制工作曲线，将曲线反向延长与横轴相交，交点与原点的距离即为待测元素的质量浓度，再计算样品中待测元素的含量。
8精密度
按照GB/T6379.2确定。 同一实验室室内重复性精密度可在同一台仪器相同测定条件下，由同一人测定次数不少于11次的
情况下，确定室内标准偏差和室内重复性。
9回收率
在试样溶液中加入适量的待测元素标准溶液，分别测定加标前和加标后试样溶液的质量浓度，根据
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加入待测元素标准溶液的质量浓度，即可计算出各元素的加标回收率。
加标回收率以A计，按式(1)计算：
(p-po)V
×100%
(1 )
A=
m
式中： p Po" -加标前试样溶液的质量浓度的数值，单位为纳克每毫升（ng/mL)；
-加标后试样溶液的质量浓度的数值，单位为纳克每毫升（ng/mL）；
-加人待测元素标准溶液的质量的数值，单位为纳克（ng)；定容后容量瓶体积的数值，单位为毫升（mL）。
m V
待测元素的加标回收率一般控制在80%～120%。