卤水铷铯分析研究现状

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本文作者：孙海霞保英莲曹红翠周莲作者单位：青海大学化工学院

我国有丰富的铷、铯资源，其储量名列世界前茅，且类型齐全，分布全国。以矿石形式存在的铷、铯资源主要分布在新疆、江西、西藏等地。以卤水形式存在的铷、铯广泛分布在青海、西藏等地的盐湖、地热水中[1]。近几年，随着青海盐湖资源的不断开发，盐湖资源的综合利用越来越受到人们的关注，其中稀散元素的回收利用得到很大的重视。文章介绍了青海盐湖卤水稀散元素铷铯资源，并对近几年盐湖卤水铷、铯的分析方法的研究进展进行简要概述。

1青海盐湖卤水铷铯资源

青海柴达木盆地面积12万km2，是中国大型内陆盆地之一，存在着各种地表卤水湖、半干涸及干涸盐湖，其中地表水湖33个(含2个半咸水湖)，面积为1266km2。各种盐湖分布区含盐类第四系沉积广布，总面积为3.2万km2，蕴藏着极为丰富的现代盐湖矿产资源。已勘查评价产地32个，具有分布广、规模大、品位高、矿种多、类型较全和固、液并存成矿等特点。按单矿种划分产地有96个，其中固、液并存矿床33个，包括大或特大型矿产41个、中型21个、小型34个。累计探明各种可溶盐储量3430亿t，其中表内储量3415亿t。

按主矿种勘探对象分，以锂为主的有一里坪和东、西台吉乃尔湖3个矿区；以钾镁盐为主的有察尔汗矿田(含3个矿区)、大浪滩矿田(含6个矿区)、昆特依矿田(含5个矿区)、马海矿区等；以硭硝为主的有察汗斯拉图矿区；以盐矿为主的有茶卡、柯柯矿区；以硼矿为主的有大、小柴旦湖等矿区；以天然碱为主的有宗家-巴隆矿区。这些矿区(田)多数共、伴生有数种有价值的矿产组成大型综合性矿床(田)。

经地质勘探的盐类矿产地54处，已查明的有13个大中型盐类矿床，探明储量近3000亿t。仅在31个大小盐湖中，氯化钠一项储量达2000亿t，而且固液并存，并伴生有钾、镁、锂、铷、铯、溴、碘等多种化学成份[2]。经估算，青海的察尔汗盐湖(5,856km2)至少有62.55万tRb2O和6.7万t的Cs2O(根据Rb+、Cs+与K+、Na+之间的比例推算)，这还没有考虑光卤石和干涸盐湖的沉积盐[3]。

2盐湖卤水铷、铯分析方法研究进展

2.1铷、铯元素的分析方法

铷、铯元素的分析方法可分为两大类，化学分析法和仪器分析法。

2.1.1化学分析法

化学分析法是经典的分析方法，特别适合于铷、铯含量在高浓度及中等浓度条件下的测定。而盐湖卤水中铷铯含量较低，不适用此方法。

2.1.2仪器分析法

仪器分析法中，光谱分析是测定铷、铯的主要方法，包括火焰分光光度法、原子吸收光谱法和原子发射光谱法。这些方法已经发展得较为完善，而且在实际中也得到了广泛的应用[4-12]。近代随着分析仪器的发展，出现了许多新的有关铷和铯的仪器分析方法，包括电感耦合等离子体质谱法、X射线荧光光谱分析法、电化学分析法、质子激发X荧光分析法、原子荧光光谱法、质子激发X荧光分析法、色谱法等十余种分析法[13]。

2.2盐湖卤水中铷、铯的分析方法

察尔汗盐湖卤水中铷、铯储量大，但含量低(平均含10.8mg/L铷、0.034mg/L铯)，且卤水中存在的铷、铯常与钾、钠、锂、钙、镁等元素共生[14]，这些共生元素物理、化学性质都与铷、铯十分接近，因此给快速、准确的分析铷铯在卤水中的含量带来一定困难，也直接影响铷、铯的分离提取。从近几年来对盐湖卤水铷铯分析方法的文献报道来看，主要采用火焰发射光谱法和原子吸收光谱法。这两类分析方法，都具有简单、快速、准确、灵敏度较好高，分析精度较好，操作方便等优点。

2.2.1火焰发射光谱法

1859年起，kirchhoffG与BunsenR开创了火焰分光光度法用于分析化学的时代，并由此发现了元素铷和铯，铷、铯的火焰分光光度法随之建立。由于铷、铯极易电离，会造成原子谱线强度的减弱，而共存的易电离元素的电离，相应增加了铷、铯的原子谱线的强度，使分析结果偏高。为克服此种干扰，需加入足量的氯化钾作为电离抑制剂，由于钾的电离电位也很低，在火焰中会电离产生浓厚的电子云，充分抑制铷、铯原子的电离，从而消除了共存物的电离干扰，同时增强了它们原子谱线的强度，提高了灵敏度。

在早先有关卤水中铷、铯离子的火焰发射光谱法检测的文献中，铷、铯离子的测定大部分方法需要预富集[15-16]。也有采用加入KCl电离缓冲液抑制电离干扰提高灵敏度，实现原子吸收光谱法直接测定[17]，但此法需要预先测定卤水中K+浓度，以便计算和控制加入KCl量，手续繁琐。文献[18]是一种通过激光增强的方式进行无预集火焰分光光度法测定铷、铯的方法值得一提。而文献[19]在文献[17]的基础上选择LaCl3作电离缓冲剂，用火焰发射光谱法测定天然卤水中的Rb和Cs。此分析方法空白值低，降低了基体的干扰，适用于硫酸盐、氯化物类型含Li、Sr卤水及高K(>40g/L)、高Na(>120g/L)卤水中Rb和Cs的测定。经过500件样品的分析，证明此方法简单、快速、准确、灵敏度高、精密度好，分析结果满足要求。

2.2.2原子吸收光谱法

原子吸收光谱法中根据原子化器的不同分为火焰原子吸收光谱法和石墨炉原子吸收光谱法。但比较起来，基于经济性条件及原子吸收法的检出限低，灵敏度高，分析精度好，分析速度快，应用范围广，仪器比较简单，操作方便等优点，对卤水中铯的测定一般采用原子吸收光谱法[20-23]。但火焰法雾化效敏度，而且取样量大，不适于微量分析，也不能直接分析固体样品。但文献[24]在测定卤水及油田水中的铯时，对原子吸收光谱法测铯进行优化，用优化后的方法得到了较理想的铯含量的测定结果。

原子吸收光谱法测定微量铷，一般需先萃取将其富集分离出来再进行测定[8]，文献[25]对火焰原子吸收光谱法测定氯化物型卤水中微量铷时共存离子，包括钾、钠、钙、镁等的干扰作了试验，并根据试验结果对文献报道的火焰原子吸收光谱法测定简单卤水中铷的条件作了改进。试验表明：当在制作标准曲线时加入与试样中含量相近的上述离子，可抵消其干扰。按此条件，毋需任何预处理，即可直接测定铷。

除以上文献涉及到的有关盐湖卤水铷、铯的分析方法外，其它还少有报道。不过，随着近几年青海盐湖资源的综合利用越来越受到人们的关注，对稀散元素的回收利用必将得到很大的重视，有关盐湖卤水铷、铯的分析方法的研究也将不断深入和发展。