一种碳酸盐地质样品碳酸盐结合态氯的提取测试方法

本发明属于碳酸盐地质样品化学分析。更具体地说，本发明涉及一种碳酸盐地质样品碳酸盐结合态氯的提取测试方法。

背景技术：

1、研究发现，合成碳酸盐矿物(文石和方解石)中的氯离子含量和碳酸盐矿物中的氯离子含量成线性关系，暗示碳酸盐地质样品可能记录其形成时的海水中的氯含量，即盐度，指示碳酸盐矿物中的氯离子含量(碳酸盐结合态氯，carbonate associated chloride，使用cl/(ca+mg)表达)能够作为一个古海洋盐度指标。

2、尽管针对地质样品中的氯含量分析存在大量的实验方法，包括样品前处理过程如浸提法、碱熔法、高温热解法、水蒸气蒸馏法等，以及氯的测试过程如离子色谱法、中子活化法、等离子体质谱/光谱法、电化学方法、x射线荧光光谱法、分光光度法等，但是目前这些所有的样品前处理和测试方法都是提取地质样品中的总氯或者直接测试样品中总氯含量，尚没有针对某种特定矿物相中的氯的提取测试方法，特别是只测试碳酸盐结合态氯。地质样品是一个复杂的基体，包含了的大量的非碳酸盐矿物相的氯。

3、因此，对于地质样品中的碳酸盐结合态氯的提取测试的难点在于如何从碳酸盐地质样品中只提取测试碳酸盐矿物中的氯(即碳酸盐结合态氯)，避免非碳酸盐矿物氯的污染。

技术实现思路

1、本发明提供了一种碳酸盐地质样品碳酸盐结合态氯的提取测试方法，采用本发明所述方法可有效提取地质样品中碳酸盐结合态氯，避免非碳酸盐矿物氯的污染。

2、本发明提供了一种碳酸盐地质样品碳酸盐结合态氯的提取测试方法，操作流程如图1所示，包括以下步骤：

3、1)使用去离子水反复冲洗碳酸盐地质样品，直到清洗液中检测不到氯离子，然后烘干样品。

4、2)称量含有0.5g碳酸盐矿物的烘干样品，使用定量的醋酸溶液溶解烘干的样品，离心样品，得到溶解上清液。

5、3)将溶解上清液加入制备好的阳离子交换树脂柱中，加入适量的醋酸溶液，冲洗阳离子树脂柱，收集经过阳离子树脂交换后的溶液。

6、4)向收集的经过树脂交换的溶液中加入10ppm的in内标，利用电感耦合等离子体质谱(icp-ms)检测该溶液中的氯离子的含量。

7、5)利用稀硝酸溶液稀释溶解上清液，使用电感耦合等离子体光谱(icp-oes)检测稀释溶液液中的钙镁含量。

8、进一步地，步骤1)所述碳酸盐地质样品为粉末样品，粉末粒径为200目左右，碳酸盐矿物为方解石或白云岩的一种，且含量大于50％，磷灰石矿物含量小于5％。

9、进一步地，步骤1)所述去离子水的电导率达到18.2mω/cm，不含氯离子。

10、进一步地，步骤2)所述醋酸溶液体积浓度为4％，由hplc级冰醋酸与去离子水配制而成。

11、进一步地，步骤2)所述碳酸盐矿物样品称取量为0.5g±0.001g，加入15ml体积浓度为4％的醋酸溶解碳酸盐矿物为方解石的样品，加入16.39ml体积浓度为4％的醋酸溶液溶解碳酸盐矿物为白云石的样品。

12、进一步地，步骤3)所述所述制备好的阳离子交换树脂，由50w-x8阳离子树脂经过硝酸和醋酸浸泡后得到。

13、进一步地，步骤3)所述在加入溶液上清液后，再向阳离子交换树脂柱中加入8-10ml 4％的醋酸溶液，确保树脂柱中的氯离子全部被冲洗下来。

14、进一步地，步骤5)所述所述的稀硝酸为体积浓度为2％的硝酸，由二次亚沸蒸馏提纯的优级纯级硝酸和去离子水配制而成。

15、进一步地，步骤5)所述icp-ms和icp-oes分别检测溶液中的氯离子含量和钙镁离子含量。

16、进一步地，步骤5)所述cl/ca值针对的是碳酸盐矿物为方解石的结合态氯含量；所述cl/(ca+mg)值针对的是碳酸盐矿物为白云石的结合态氯含量。

17、本发明的原理为：碳酸盐地质样品中的非碳酸盐矿物氯污染主要氯盐和来自磷灰石、粘土矿物中的氯离子。因为通常碳酸盐地质样品(灰岩或白云岩)中的磷灰石含量都很低，本提取测试方法首先通过挑选磷灰石含量小于5％的碳酸盐地质样品，排除磷灰石矿物氯的影响。然后，使用去离子水反复清洗碳酸盐地质样品粉末，直到清洗液中再也检测不出氯离子。通过该步骤，可以消除了氯盐带来的污染。然后使用4％醋酸溶液溶解碳酸盐地质样品，使其破坏碳酸盐矿物，释放碳酸盐结合态氯。4％的醋酸是一种非常弱的酸，氯离子在其中的挥发性很弱，不会在实验过程造成氯的丢失，如图2所示。同时，4％的醋酸较弱的酸性不会溶解硅酸盐矿物，避免了来自粘土矿物氯的污染。通过合理的挑选样品，使用去离子水反复冲洗样品和4％醋酸溶解样品，分别避免来自磷灰石、氯盐、粘土矿物非碳酸盐矿物氯的污染，有效只针对碳酸盐地质样品中的碳酸盐结合态氯进行提取，然后再使用icp-ms、icp-oes对氯、钙、镁等元素含量进行测试。

18、本发明使用cl/ca值或cl/(ca+mg)值来表示碳酸盐结合态氯含量。当碳酸盐地质样品的碳酸盐矿物为方解石时，使用cl/ca值表示碳酸盐结合态氯含量，当碳酸盐地质样品的碳酸盐矿物为白云石时，使用cl/(ca+mg)值表示碳酸盐结合态氯含量。

19、与现有地质样品氯的提取测试方法相比，本发明取得以下有益效果：

20、1)该方法可针对碳酸盐地质样品中的单一矿物中氯进行提取测试，即对碳酸盐矿物中氯(碳酸盐结合态氯)进行提取测试，能够避免了来自全岩中氯盐、磷酸盐和硅酸盐的污染的影响。

21、2)该方法使用的化学试剂毒性小，样品前处理过程简单，氯离子测试便捷，实验结果具有良好的可重复性。

22、本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

技术特征：

1.一种碳酸盐地质样品碳酸盐结合态氯的提取测试方法，包括：

2.如权利要求1所述的提取测试方法，其中：

3.如权利要求2所述的提取测试方法，其中：

4.如权利要求1所述的提取测试方法，其中：

5.如权利要求1所述的提取测试方法，其中：

6.如权利要求1所述的提取测试方法，其中：

7.如权利要求1所述的提取测试方法，其中：

8.如权利要求1所述的提取测试方法，其中：

9.如权利要求1所述的提取测试方法，其中：

10.如权利要求1所述的提取测试方法，其中：

技术总结
本发明公开了一种碳酸盐地质样品碳酸盐结合态氯的提取测试方法，使用去离子水冲洗碳酸盐地质样品至无氯离子，将样品烘干后加入醋酸溶液溶解，得到溶解液；将溶解液加入阳离子交换树脂中，收集交换后的溶液；向收集的经过树脂交换的溶液中加入10ppm的In内标，利用电感耦合等离子体质谱检测溶液中的氯离子含量；利用稀硝酸溶液稀释溶解液，使用电感耦合等离子体光谱检测稀释溶液液中的钙镁含量，计算碳酸盐结合态氯值，即Cl/Ca值或Cl/(Ca+Mg)值。本发明通过去离子水清洗样品，醋酸溶解样品，ICP‑MS、ICP‑OES检测溶液元素含量，不仅能有效提取、测试碳酸盐地质样品中的碳酸盐结合态氯，避免非碳酸盐矿物氯的污染，还具有实验试剂易获取、操作简单，检测精度高的特点。

技术研发人员：黄开旗,李超,胡军,张子虎
受保护的技术使用者：中国地质大学（武汉）
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15