鹵水銣銫分析研究現(xiàn)狀

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本文作者：孫海霞保英蓮曹紅翠周蓮作者單位：青海大學(xué)化工學(xué)院

我國有豐富的銣、銫資源，其儲量名列世界前茅，且類型齊全，分布全國。以礦石形式存在的銣、銫資源主要分布在新疆、江西、西藏等地。以鹵水形式存在的銣、銫廣泛分布在青海、西藏等地的鹽湖、地?zé)崴衃1]。近幾年，隨著青海鹽湖資源的不斷開發(fā)，鹽湖資源的綜合利用越來越受到人們的關(guān)注，其中稀散元素的回收利用得到很大的重視。文章介紹了青海鹽湖鹵水稀散元素銣銫資源，并對近幾年鹽湖鹵水銣、銫的分析方法的研究進展進行簡要概述。

1青海鹽湖鹵水銣銫資源

青海柴達木盆地面積12萬km2，是中國大型內(nèi)陸盆地之一，存在著各種地表鹵水湖、半干涸及干涸鹽湖，其中地表水湖33個(含2個半咸水湖)，面積為1266km2。各種鹽湖分布區(qū)含鹽類第四系沉積廣布，總面積為3.2萬km2，蘊藏著極為豐富的現(xiàn)代鹽湖礦產(chǎn)資源。已勘查評價產(chǎn)地32個，具有分布廣、規(guī)模大、品位高、礦種多、類型較全和固、液并存成礦等特點。按單礦種劃分產(chǎn)地有96個，其中固、液并存礦床33個，包括大或特大型礦產(chǎn)41個、中型21個、小型34個。累計探明各種可溶鹽儲量3430億t，其中表內(nèi)儲量3415億t。

按主礦種勘探對象分，以鋰為主的有一里坪和東、西臺吉乃爾湖3個礦區(qū)；以鉀鎂鹽為主的有察爾汗礦田(含3個礦區(qū))、大浪灘礦田(含6個礦區(qū))、昆特依礦田(含5個礦區(qū))、馬海礦區(qū)等；以硭硝為主的有察汗斯拉圖礦區(qū)；以鹽礦為主的有茶卡、柯柯礦區(qū)；以硼礦為主的有大、小柴旦湖等礦區(qū)；以天然堿為主的有宗家-巴隆礦區(qū)。這些礦區(qū)(田)多數(shù)共、伴生有數(shù)種有價值的礦產(chǎn)組成大型綜合性礦床(田)。

經(jīng)地質(zhì)勘探的鹽類礦產(chǎn)地54處，已查明的有13個大中型鹽類礦床，探明儲量近3000億t。僅在31個大小鹽湖中，氯化鈉一項儲量達2000億t，而且固液并存，并伴生有鉀、鎂、鋰、銣、銫、溴、碘等多種化學(xué)成份[2]。經(jīng)估算，青海的察爾汗鹽湖(5,856km2)至少有62.55萬tRb2O和6.7萬t的Cs2O(根據(jù)Rb+、Cs+與K+、Na+之間的比例推算)，這還沒有考慮光鹵石和干涸鹽湖的沉積鹽[3]。

2鹽湖鹵水銣、銫分析方法研究進展

2.1銣、銫元素的分析方法

銣、銫元素的分析方法可分為兩大類，化學(xué)分析法和儀器分析法。

2.1.1化學(xué)分析法

化學(xué)分析法是經(jīng)典的分析方法，特別適合于銣、銫含量在高濃度及中等濃度條件下的測定。而鹽湖鹵水中銣銫含量較低，不適用此方法。

2.1.2儀器分析法

儀器分析法中，光譜分析是測定銣、銫的主要方法，包括火焰分光光度法、原子吸收光譜法和原子發(fā)射光譜法。這些方法已經(jīng)發(fā)展得較為完善，而且在實際中也得到了廣泛的應(yīng)用[4-12]。近代隨著分析儀器的發(fā)展，出現(xiàn)了許多新的有關(guān)銣和銫的儀器分析方法，包括電感耦合等離子體質(zhì)譜法、X射線熒光光譜分析法、電化學(xué)分析法、質(zhì)子激發(fā)X熒光分析法、原子熒光光譜法、質(zhì)子激發(fā)X熒光分析法、色譜法等十余種分析法[13]。

2.2鹽湖鹵水中銣、銫的分析方法

察爾汗鹽湖鹵水中銣、銫儲量大，但含量低(平均含10.8mg/L銣、0.034mg/L銫)，且鹵水中存在的銣、銫常與鉀、鈉、鋰、鈣、鎂等元素共生[14]，這些共生元素物理、化學(xué)性質(zhì)都與銣、銫十分接近，因此給快速、準確的分析銣銫在鹵水中的含量帶來一定困難，也直接影響銣、銫的分離提取。從近幾年來對鹽湖鹵水銣銫分析方法的文獻報道來看，主要采用火焰發(fā)射光譜法和原子吸收光譜法。這兩類分析方法，都具有簡單、快速、準確、靈敏度較好高，分析精度較好，操作方便等優(yōu)點。

2.2.1火焰發(fā)射光譜法

1859年起，kirchhoffG與BunsenR開創(chuàng)了火焰分光光度法用于分析化學(xué)的時代，并由此發(fā)現(xiàn)了元素銣和銫，銣、銫的火焰分光光度法隨之建立。由于銣、銫極易電離，會造成原子譜線強度的減弱，而共存的易電離元素的電離，相應(yīng)增加了銣、銫的原子譜線的強度，使分析結(jié)果偏高。為克服此種干擾，需加入足量的氯化鉀作為電離抑制劑，由于鉀的電離電位也很低，在火焰中會電離產(chǎn)生濃厚的電子云，充分抑制銣、銫原子的電離，從而消除了共存物的電離干擾，同時增強了它們原子譜線的強度，提高了靈敏度。

在早先有關(guān)鹵水中銣、銫離子的火焰發(fā)射光譜法檢測的文獻中，銣、銫離子的測定大部分方法需要預(yù)富集[15-16]。也有采用加入KCl電離緩沖液抑制電離干擾提高靈敏度，實現(xiàn)原子吸收光譜法直接測定[17]，但此法需要預(yù)先測定鹵水中K+濃度，以便計算和控制加入KCl量，手續(xù)繁瑣。文獻[18]是一種通過激光增強的方式進行無預(yù)集火焰分光光度法測定銣、銫的方法值得一提。而文獻[19]在文獻[17]的基礎(chǔ)上選擇LaCl3作電離緩沖劑，用火焰發(fā)射光譜法測定天然鹵水中的Rb和Cs。此分析方法空白值低，降低了基體的干擾，適用于硫酸鹽、氯化物類型含Li、Sr鹵水及高K(>40g/L)、高Na(>120g/L)鹵水中Rb和Cs的測定。經(jīng)過500件樣品的分析，證明此方法簡單、快速、準確、靈敏度高、精密度好，分析結(jié)果滿足要求。

2.2.2原子吸收光譜法

原子吸收光譜法中根據(jù)原子化器的不同分為火焰原子吸收光譜法和石墨爐原子吸收光譜法。但比較起來，基于經(jīng)濟性條件及原子吸收法的檢出限低，靈敏度高，分析精度好，分析速度快，應(yīng)用范圍廣，儀器比較簡單，操作方便等優(yōu)點，對鹵水中銫的測定一般采用原子吸收光譜法[20-23]。但火焰法霧化效敏度，而且取樣量大，不適于微量分析，也不能直接分析固體樣品。但文獻[24]在測定鹵水及油田水中的銫時，對原子吸收光譜法測銫進行優(yōu)化，用優(yōu)化后的方法得到了較理想的銫含量的測定結(jié)果。

原子吸收光譜法測定微量銣，一般需先萃取將其富集分離出來再進行測定[8]，文獻[25]對火焰原子吸收光譜法測定氯化物型鹵水中微量銣時共存離子，包括鉀、鈉、鈣、鎂等的干擾作了試驗，并根據(jù)試驗結(jié)果對文獻報道的火焰原子吸收光譜法測定簡單鹵水中銣的條件作了改進。試驗表明：當在制作標準曲線時加入與試樣中含量相近的上述離子，可抵消其干擾。按此條件，毋需任何預(yù)處理，即可直接測定銣。

除以上文獻涉及到的有關(guān)鹽湖鹵水銣、銫的分析方法外，其它還少有報道。不過，隨著近幾年青海鹽湖資源的綜合利用越來越受到人們的關(guān)注，對稀散元素的回收利用必將得到很大的重視，有關(guān)鹽湖鹵水銣、銫的分析方法的研究也將不斷深入和發(fā)展。