稀土，小到衣食住行，大到科技國防都離不開它，在能源、信息、環保、保健、農業和國防等方面有廣泛的運用。稀土被稱作 21 世紀的新材料，國際上紛紛投入大量的人力、物力和經費進行研究與開發。我國是稀土資源大國，稀土元素的儲存量非常巨大，其中，內蒙古包頭和江西贛州這兩個地方的稀土量大，廣東的稀土量雖然不算大，但是有特色，與內蒙古不同，它以重稀土為主。本文進行稀土元素測試方法分析研究，不僅具有重要的理論意義，而且還有現實的應用價值。
1 稀土元素的分離
稀土元素是化學元素周期表中鑭系元素： 鑭鈰鐠釹钷釤銪釓鋱鏑鈥鉺銩鐿镥，以及與鑭系的 15 個元素密切相關的兩個元素，鈧和釔，共 17 種元素。稀土元素在礦物中常與稀有放射性元素伴生，由于其性質活躍，地殼中還沒有發現它的天然金屬或硫化物，最常見的是以復雜氧化物，含水或無水硅酸鹽、含水或無水磷酸鹽、磷硅酸鹽、氟碳酸鹽以及氟化物等形式存在，稀土元素的含量極低，因此，分離富集技術是分析稀土金屬的關鍵技術之一。對于某些樣品，例如土壤樣品，其稀土含量很低而且其組成成分很復雜，往往在測定之前需要進行化學分離富集。稀土元素的化學分離預富集的方法有多種，如共沉淀和沉淀浮選富集法、萃取分離富集法、離子交換色譜富集法、高效液相色譜法分離富集法、萃取色譜分離富集稀土以及其他色譜分離技術。
共沉淀富集法是一種傳統的分離富集方法，該方法特別適用于復雜樣品，如土壤中微量甚至痕量稀土元素與常量元素之間的分離。共沉淀富集法常需加入載體，作為稀土共沉淀的載體往往是金屬的氟化物、氫氧化物、草酸鹽或金屬有機螯合物。用于共沉淀的載體通常應滿足以下條件： ①具有與稀土沉淀物相近的化學組成與結構； ②具有簡單的的原子發射光譜；③載體的用量要盡量??； ④不干擾下一步的測定，不必進行二次分離。當然，如果所選分析方法的具有較高的選擇性，如電感耦合等離子體原子發射光譜法（ ICP - OES） ,則允許有殘留少量的干擾物質。宋才熾等[1]對土壤樣品熔融后，在三乙醇胺存在下，用 MgCl2做載體，使稀土與 Fe、Al 等元素分離，再加入 NH4Cl / NH3·H2O 進行二次沉淀，然后采用 ICP 光譜法測定了 La 等稀土元素。
萃取分離富集法包括液 - 液萃取、固 - 液萃取兩種。液 -液萃取除用于稀土與非稀土元素之間的分離，還可以用于稀土元素之間的分組分離。常用的萃取劑有 P204,P507,PMBP等。液 - 液萃取廣泛用于各類材料中痕量稀土元素的測定。固- 液萃取主要用于痕量稀土分離，是一種基于用熔融有機化合物進行萃取的分離方法，萃取溶劑的熔點在 40 ~ 90 ℃ 之間。
Gao[2]報道了以 PAN 或 PMBP 為萃取劑，以石蠟為熔劑，在 56~ 90 ℃ 對稀土定量萃取，此方法具有簡便，快速，分相清晰和富集倍數高等優點。離子交換色譜富集法主要用于稀土元素與大量共存非稀土元素之間的分離，在地質樣品稀土分析中應用特別廣泛。當地質試樣中稀土總量低于 1 μg/g 時，采用離子交換色譜與 ICP -OES 聯用已經被證明是十分有效的方法。此外，高效液相色譜（ HPLC） 分離富集法的特點是分離速度快，柱效高，所需試劑少，可與多元素檢測的分析手段（ 如 ICP - OES） 聯用等。此法用于稀土間分離的報道較多，固定相多為 C18硅膠或離子交換樹脂，為提高柱效率，可以用適當的表面活性劑進行預處理，羥基異丁酸仍是稀土分離十分有效的淋洗劑，通常采用較低的流速和梯度淋洗技術。
近幾年來，為了解稀土元素的毒性及生物可利用性，稀土形態分析，特別對土壤沉積物及生物試樣，取得了較豐碩的研究成果。進行稀土形態分析的有效途徑是聯用技術，即高效高選擇性的色譜技術與高靈敏度的原子光譜/質譜技術相結合。
2 稀土元素的分析檢測技術
分析檢測稀土元素的方法有很多，例如容量分析法，吸光光度分析法，原子吸收法、中子活化法、X - 射線熒光光譜法、電感耦合等離子體質譜法（ ICP - MS） 和電感耦合等離子體原子發射光譜法（ ICP - OES） 等等。高純稀土產品分析需要 ICP -OES 法或 ICP - MS 法。容量分析法主要是基于稀土元素參與的絡合反應和氧化還原反應，在工業生產和采礦業中常用容量分析法來分析礦物試料中的稀土元素總量，適合于常量分析與半微量分析。
原子吸收法測定稀土是利用稀土元素的原子蒸氣能吸收一定波長輻射建立起來的一種儀器分析方法。在稀土分析中應用得較多的是火焰原子吸收法。由于在空氣 - 乙炔火焰之類的低溫火焰中除銪和鐿之外大多數稀土元素都會形成穩定的雙原子，火焰中稀土原子的濃度極低，所以這類火焰不宜用于大多數稀土元素的原子吸收測定。目前廣泛應用于稀土元素原子吸收測定的火焰是使用縫隙型燃燒器的預混富燃氧化亞氮 - 乙炔火焰。
這種火焰不但溫度高，更重要的是具有很強的還原氣氛，這有利于稀土在火焰中以原子蒸氣狀態存在，這樣才有可能進行稀土的原子吸收測定。此外，原子吸收法中也存在譜線干擾問題。
X 射線熒光光譜法是稀土分量測定的主要分析方法之一，特別是對于混合稀土試樣中稀土分量的測定，準確快速，是一種非損壞性的分析方法，在貴重金屬成分分析中有重要的應用。但該方法的不足是分析靈敏度不高和存在較嚴重的基體效應，因此其在痕量稀土分析中并不占有重要的位置，通過幾年的探索改進，雖然其靈敏度有明顯改進，但受到儀器的限制，應用也并不普遍。
在稀土分析中，國際上使用最廣、最主要的是 ICP - OES和 ICP - MS 這兩種方法，兩者都具有靈敏度高，檢出限低，線性范圍寬等優點[3].兩者的分析性能對比見表 1.
與 ICP - OES 相比，ICP - MS 具有更好的分析性能，檢出限甚至比 ICP - OES 還低 2 ~3 個數量級。然而，ICP - MS 造價昂貴，儀器設備成本和運行費用都較高，基體干擾較 ICP -OES 嚴重，不適宜高鹽成分樣品分析，尤其對于土壤這樣復雜的樣品，樣品經過消解，得到的往往是高鹽樣品。因此在土壤稀土分析方面，ICP - MS 應用普遍性不如 ICP - OES.ICP -OES 受樣品基體干擾較小，大多數樣品不需要進行化學分離。
然而，對土壤這樣一類復雜的樣品來說，基體干擾卻是不能忽略的，尤其是土壤中的稀土元素的測定，原因有： 一是土壤中稀土元素含量甚微[4],二是土壤樣品基體復雜，含有大量的Al,Fe,Si 等常量元素[5].針對土壤稀土分析中的基體干擾可以采用各種分離手段在不影響待測物的測定的情況下對樣品進行分離純化而達到降低或消除基體干擾的目的。
當前，稀土配分量檢測是一大熱門，各大稀土企業和檢測機構采用較多的是 ICP - OES 法，所以，對于稀土配分量的準確測定，需要綜合考慮所使用的儀器設備條件是否適宜。通過測定稀土配分，可區分高釔或中釔型離子型稀土。此外，對南方稀土來說配分有其特性： 易開采、配分齊，以中、重稀土比例為主，有價元素 Eu、Tb、Dy 等元素含量也較高，是其他稀土礦中所無法比擬的。
3 稀土分離檢測發展新趨勢
作為一種有多種重要用途的不可再生資源，稀土具有極其重要的戰略意義。隨著稀土元素化學和分析科學的發展，預計今后稀土元素分離檢測技術研究將會集中在以下幾個方面：
（ 1） 環境和生物體系中稀土元素形態分析； （ 2） 用于復雜基體樣品中痕量稀土元素及形態分析的簡便、快速、環境友好的微型化分離富集技術研究，包括吸附棒萃取、濁點萃取、液相微萃取、毛細管微萃取等； （ 3） 簡便、快速、無基體匹配的高純稀土分析，痕量 P 超痕量稀土元素分析； （ 4） 用于稀土間分離以及稀土形態分離的高效分離技術，如 HPLC 以及二維色譜技術等； （ 5） 超高靈敏的檢測技術和高效進樣技術。
參考文獻
[1] 宋才熾，程浦海。 電感耦合等離子體原子發射光譜法測定土壤中稀土元素[J]. 分析化學，2007,15（ 8） : 453 -456.
[2] Gao J Z,Hu G L,Kang J W,Bai G B. 1 - （ 2 - pyridylazo） - 2 -naphthol （ PAN ） as extractant in solid - liquid extraction of sometrivalent rare earth elements[J]. Talanta,2012,23: 195 - 200.
[3] Zhang S,Shan X Q,Yan X,Zhang H. The determination of rare earthelements in soil by inductively coupled plasma mass spectrometry[J].Atomic spectroscopy,1997,18（ 5） : 140 - 144.
[4] 楊元根，劉叢強，袁可能，等。 中國南方紅壤中稀土元素分布的研究[J]. 地球化學，1999,28（ 1） : 71 -79.
[5] 李德成，王東紅，黃圣彪。 稀土元素在土壤環境和植物中的分布[J]. 農業環境保護，2001,20（ 4） : 193 -195.
