离子选择电极法测定水热气体中的硼含量及硼的气态迁移能力研究.pdf

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1、2016年7月岩矿测试Vo1．35．No．4July2016R0CKANDMINERALANALYSIS358～365文章编号：0254—5357(2016)04—0358—08DOI：10．15898／j．cnki．11—2131／td．2016．04．004推荐文章离子选择电极法测定水热气体中的硼含量及硼的气态迁移能力研究张生。，陈根文，SewardTM(1．中国科学院广州地球化学研究所矿物学与成矿学重点实验室，广东广州510640；2．惠灵顿维多利亚大学，地理、环境与地球科学学院，新西兰惠灵顿600)摘要：火山和成矿地质现象表明硼可以在含水流体和气体中运移，本文应用离子选择电极法测定水

2、热气体中硼的溶解度，以揭示硼的气态迁移能力。使用氟硼酸盐选择电极，测定了经氟硼酸化的硼酸标准溶液和含硼气体凝结水的电位，"3-硼含量处于地质流体的主要范围内(0．52～524．50mg／L)时，电极电位与硼浓度的对数呈现出灵敏度很高的能斯特线性关系，标准曲线具有很好的稳定性和重现性。本方法测定硼的检出限为0．13mg／L，低于饮用水标准规定的硼含量限值，适用于测定水热气体中的硼含量。硼酸挥发实验显示，硼在150℃、0．37MPa水蒸气中的含量可达0．65％～0．72％，与富硼火山喷气的硼含量相符，显示硼在高温水热条件下可在气相中显著迁移，且HBO气态分子是硼的主要迁移形式之一。矿床地质特征和

3、实验表明，硼的气态迁移和电气石化与稀有金属型伟晶岩的形成和矿化以及某些热液一气成型Sn—W、Mo矿床和斑岩型Cu、Au矿床的形成密切相关。关键词：水热气体；气态迁移；硼；离子选择电极法中图分类号：O613．81；0657．15文献标识码：A硼在地球化学上属于高度不相容的亲石元素，数随温度而增大，表明高温下硼进入水热气相的能其主要储库包括上地幔、陆壳、洋壳和水圈(以海洋力增强。而对固一气平衡体系中硼酸的气态迁移则为主)¨。硼在原始地幔和上地壳中的平均含量分主要借助光谱技术检测气相中硼的存在形式¨“J，别为0．6g和15g，开放海水含硼约4．5但硼在含水蒸气中的溶解度研究少见报道。g／g_2。硼

4、及其常见化合物具有显著的亲水性和目前硼的分析技术主要有分光和荧光光度挥发性，硼几乎在所有类型的自然和地质水流体中法¨”J、原子吸收光谱法、电感耦合等离子体均能有效迁移¨J。火山喷气孔结壳和升华物中常发射光谱法(ICP—OES)¨和电感耦合等离子体见固态的天然硼酸，故硼酸也被称为喷气孔酸。此质谱法(ICP—MS)E18、离子选择电极法。分外，在出现流体沸腾或含水气相的某些地质环境中，光光度法操作繁琐，前处理冗长，需要严格控制测试如地热、洋脊热液喷口、伟晶岩的晶洞、斑岩矿床的条件。原子吸收光谱法分析速度较快，但火焰原子吸含矿角砾岩筒均可存在含硼矿物。因此，硼在水热收光谱法需对含硼的金属缔合物进行

5、溶剂萃取或预气体中的含量和迁移能力及其与金属矿化的关系，富集，属于间接测定。ICP—OES／MS法虽然测定的是值得关注的地球化学研究问题。以往有关硼气态动态浓度范围较宽且比较快速，但设备需要大量的资迁移的实验主要研究硼在含水蒸气和液体(水溶液金投入。相比之下，离子选择电极法具有简便、稳定、或熔体)之间的分配作用J，也有地热蒸气、流体快速、经济的特点，适于作为测定硼的一种通用方法。包裹体气相中硼含量的实测J。这些研究针对气目前氟硼酸盐选择电极已用于水质监测中硼含量的一液平衡的水热体系，结果发现硼的气一液分配系分析，但在地球化学样品研究领域的应用还不普遍。收稿日期：2016—06—21；修回日期

6、：2016—07—03；接受日期：2016—07—15基金项目：国家自然科学基金资助项目(40373036)；国家科技支撑计划项目(2011BAB06B02—03)作者简介：张生，博士，副研究员，从事实验地球化学研究。E—mail：szhang@gig．ae．en。第4期张生，等：离子选择电极法测定水热气体中的硼含量及硼的气态迁移能力研究第35卷为进一步揭示硼的气态迁移能力，本文进行固化为BF；离子。此流程与试样的分析过程是一致态硼酸的挥发(蒸发)实验以研究含水蒸气中硼的的，且被测标样和试样的性质相同，因而更具有实际溶解度，尝试采用离子选择电极法对氟硼酸化的硼意义。具体用量是：每50mL硼酸

7、标准溶液加入酸标准溶液和气体凝结水的硼含量进行测定。为保48％的氢氟酸0．5mL。其化学反应式为：证分析数据的准确性和可靠性，从平衡热力学角度H3BO3+4F一=BF／+3OH一对标准溶液的BF[转化率进行了定量评估。实验反应的热力学平衡常数为：测定结果表明低于硼酸的熔点时硼具有较强的挥发，口(BF2)n(OH一)。⋯一能力，能够以气体形式在水热蒸气中显著迁移。。(HB0)。(F一)式中：a为化学物种的活度，