Визначення легколетучих елементів методом ЕТААС по
техніці дозування суспензій зразків на нікелевому модифікатори
Каунова Анастасія Олександрівна
Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук
Краснодар 2006
Робота виконана на
кафедрі аналітичної хімії Кубанського державного університету
Загальна характеристика роботи
Актуальність теми. З
інтенсифікацією техногенного впливу на навколишнє середовище підвищуються
вимоги до методів аналізу природних об'єктів, стабільності роботи методик і
метрологічним параметрах результатів визначень. Контроль змісту
гідрідобразующіх токсичних елементів (As, Sb, Se, Te) в цих об'єктах є
актуальною і складним завданням (низький рівень змістів, складний матричний
склад).
При аналізі об'єктів з
низькими вмістом токсикантів широке застосування отримав метод
електротермічної атомно-абсорбційної спектрометрії (ЕТААС) з різними
варіантами концентрування елементів.
Виправлення помилок,
пов'язаних з передчасним випаровуванням легколетучих елементів на стадії
термічної обробки і впливами компонентів матриці, проводять шляхом введення
хімічних модифікаторів матриці (різних металів та їх сполук) і
оптимізації умов роботи печі. Модифікуючими властивості має також і
вуглець у різних його модифікаціях за рахунок можливої адсорбції й утримування
визначених елементів при досить високих температурах піролізу. Тому
доцільним видається пошук і дослідження властивостей змішаного
хімічного сорбенту-модифікатора на основі активованого вугілля і нікелю;
вивчення його аналітичних характеристик у варіанті прямого ЕТААС визначення
As, Se, Sb, Те і з предконцентрірованіем їх гідридів.
Дисертаційна робота
виконана за підтримки грантів РФФМ № 03-03-96529-р2003юг-а, 06-03-32257-а,
06-03-96608-р-південь-а.
Мета роботи. Розробка і
дослідження аналітичних схем електротермічного атомно-абсорбційного
визначення As, Se, Sb, Ті з використанням нікелевих модифікаторів на основі
активованого вугілля і техніки дозування його суспензії в графітову піч
спектрометра.
Для досягнення
поставленої мети вирішувалися наступні завдання:
- синтез і дослідження
фізико-хімічних властивостей модифікаторів на основі нікелю (текстура,
мікроструктура, хімічний стан компонентів);
- дослідження
термостабілізірующіх властивостей нікелевмісну композицій та оцінка можливості
їх використання як модифікаторів матриці для ЕТААС визначення
елементів в об'єктах зі складною матрицею;
- кінетичні і
термодинамічні дослідження процесів, що протікають в графітової печі, в
присутності нікелевмісну модифікатора;
- розробка методики
прямого ЕТААС визначення елементів у природній воді і рослинних матеріалах
з використанням нікелевмісну модифікатора і техніки дозування
суспензій;
- розробка схеми
аналізу, що включає концентрування гідридів елементів на нікелевому
сорбенті-модифікаторів і подальше їх ЕТААС визначення з техніки дозування
суспензії.
Наукова новизна.
Розроблено аналітичні схеми ЕТААС визначення елементів при використанні
нікелевмісну сорбенту-модифікатора і техніки дозування суспензій.
Розроблено
нікелевмісну сорбент-модифікатор на основі активованого вугілля для
аналітичних цілей, отримані дані про його структуру, модифікуючих і
сорбційних властивостях.
Практична значимість.
Розроблені методики ЕТААС визначення As, Se, Sb і Ті з використанням
Ni-яке містить активованого вугілля апробовані при аналізі рослинних
матеріалів, природного та водопровідної вод.
На захист виносяться:
- результати синтезу і
фізико-хімічних досліджень властивостей Ni-вмісних матеріалів;
- дані по
модифікує ефективності нікелевмісну матеріалів по відношенню до As, Se,
Sb і Ті;
- результати кінетичних
і термодинамічних досліджень процесів, що протікають в атомізаторе, в
системах «обумовлений елемент - нікель-вуглецевий модифікатор»;
- нові схеми
електротермічного атомно-абсорбційного визначення As, Se, Sb і Ті у водах і
рослинних матеріалах.
Апробація роботи.
Матеріали дисертації доповідалися на Всеросійській конференції з
аналітичної хімії «Аналітика Росії 2004» (Москва, 2004), III Міжнародній
конференції за новими технологіями і додатків сучасних фізико-хімічних
методів для вивчення навколишнього середовища (Ростов-на-Дону, 2005), XVII Уральської
конференції з спектроскопії (Новоуральське, 2005), II Міжнародному симпозіумі
«Поділ і концентрування в аналітичній хімії і радіохімії» (Краснодар,
2005), Міжнародному конгресі з аналітичної хімії (Москва, 2006), VII
Європейському симпозіумі з електротермічної атомно-абсорбційної спектрометрії
(Санкт-Петербург, 2006).
Публікації. За матеріалами
дисертаційної роботи опубліковано 13 робіт, у тому числі 6 статей.
Структура та обсяг роботи.
Дисертація складається з вступу, огляду літератури, трьох глав експериментальної
частини, висновків, списку цитованої літератури, додатки. Матеріал дисертації
викладений на 152 сторінках тексту, містить 28 малюнків і 18 таблиць, у списку
цитованої літератури 137 найменувань.
ОСНОВНИЙ ЗМІСТ
РОБОТИ
Огляд літератури
У літературному огляді
узагальнені дані про застосування різних груп хімічних модифікаторів матриці в
сучасної електротермічної атомно-абсорбційної спектрометрії при
визначенні легколетучих елементів і для попереднього концентрування
елементів у вигляді їх газоподібних гідридів. Особливу увагу приділено модифікаторам
на основі нікелю, металів платинової групи, тугоплавких карбідів,
органічних модифікаторів та вуглецю. Розглянуто методи вивчення механізмів
дії модифікаторів. Обговорено переваги і недоліки застосування
хімічних модифікаторів в ЕТАСС.
Експериментальна частина
нікелевмісну
активоване вугілля (NiАУ) отримували з активованого вугілля марки БАУ (ЗАТ
«Медісорб», м. Перм) і розчинів нітрату нікелю. Були отримані й вивчені
композиції нікелевмісну активованого вугілля з різними змістами
металу і синтезовані в різних умовах.
Дослідження структурних
властивостей матеріалів проводили з використанням: установки низькотемпературної
сорбції рідкого азоту ASAP-2400 (Micromeritics, США); високоразрешающего
електронного мікроскопа JEM-2010 (JEOL, Японія), укомплектованого
EDX-спектрометром (енерго-дисперсійний рентгенівський фотоелектронний) з
рентгенівським Мікрозонд; рентгенофотоелектронного спектрометра ESCALAB HP
(Vacuum Generator, Великобританія).
Для вивчення властивостей
розробленого сорбенту-модифікатора в роботі використаний атомно-абсорбції
спектрометр SpectrAA-800 з дейтерієва корекцією неселективного поглинання,
блоком електротермічної атомізації GTA-100 і автодозатором PSD-97 (всі
«Varian», Австралія), графітові трубки з піропокритіем, забезпечені
інтегрованою платформою і обмежувальними обідками за її кінців. В якості
джерел резонансного випромінювання служили лампи з порожнім катодом на миш'як і
сурму ( «Varian», Австралія), селен та Телур ( «Hitachi», Японія). Режими роботи
спектрометра і програма атомізатора наведені в табл.1.
Таблиця 1 - Режими роботи
спектрометра SpectrAA-800
і електротермічного
атомізатора GTA-100
Параметр
Елемент
миш'як
селен
телур
сурма
Довжина хвилі, нм
Щілина, нм
Струм лампи, mA
193,7
0,7
8,0
196,0
0,8
11,0
214,3
0,2
8,0
217,8
0,2
10,0
Стадія
Темпера-тура, ° С
Час витримки, з
Потік газу, л/хв
Сушка
Термічна обробка
атомізація
Очищення печі
120
150-1900
1700-2500
2600
20,0
10,0
3,0
3,0
2,0
0,5
0
3,0
Фізико-хімічні
дослідження
Основа з активованого
вугілля характеризується високо розвиненою поверхнею частинок і порові
простором, а також високими значеннями об'єму і поверхні транспортних
пір (мезопор) (табл. 2). Поява транспортних каналів сприяє більш
активній взаємодії матеріалів з визначеними елементами і компонентами
матриці аналізованих проб.
Таблиця 2 - Текстерно
параметри розробленого
матеріалу
Основа
Текстерно параметри
