Analitičke karakteristike metode atomske emisijske spektrometrije s induktivno spregnutom plazmom. Glavne komponente AES-ICP uređaja. Razvoj metoda za analizu krutih tvari. Odabir otapala za katalizator. Određivanje koncentracija u otopinama.

Pošaljite svoj dobar rad u bazu znanja jednostavno je. Koristite obrazac u nastavku

Studenti, diplomanti, mladi znanstvenici koji koriste bazu znanja u svom studiju i radu bit će vam vrlo zahvalni.

Objavljeno na http://www.allbest.ru/

Uvod

1. Pregled literature

1.2 Analitičke karakteristike metode atomske emisijske spektrometrije s induktivno spregnutom plazmom (ICP-AES)

1.4 Glavne komponente AES-ICP uređaja

1.4.1 Raspršivači

1.4.2 Komore za raspršivanje

1.4.3 Plazma i baklje

1.4.4 Uređaji za razdvajanje svjetlosti po valnim duljinama

1.4.5 Detektori

1.4.6 Dinamički raspon u ICP-AES metodi

1.5 Smetnje u ICP-AES metodi

1.5.1 Spektralne smetnje

1.5.3 Donja granica detekcije. Točnost i ponovljivost

1.5.4 Dinamički raspon koncentracija u ICP-AES metodi

2. Faze razvoja metodologije za analizu krutih tvari pomoću ICP-AES

3. Eksperimentalni dio

3.2 Traženje analitičkih linija

3.6 Provjera ispravnosti određivanja koncentracija Co, Fe, Ni, Al i Mg razvijenom metodom

3.7 Provjera ponovljivosti određivanja koncentracija Co, Fe, Ni, Al i Mg razvijenom metodom

Glavni rezultati i zaključci iz diplomskog rada

Bibliografija

Uvod

Poslovi analitičkog laboratorija Zavoda za katalizu su provođenje analitičke kontrole razne metode za sve laboratorije instituta uključene u stvaranje i proučavanje novih katalizatora. U te svrhe laboratorij je kreirao nekoliko skupina u koje su raspoređene metode analize. Grupa u kojoj je rađen ovaj rad naziva se grupa za kemijsku spektralnu analizu. U skupini za sinteza površinskih spojeva, gdje se radi o korištenju katalizatora u proizvodnji višeslojnih ugljikovih nanocijevi (MWCNT).

Relevantnost teme.

Fe-Co-Ni-O katalizatori su višefazne krute tvari s visoko dispergiranim česticama (6 - 23 nm). Koriste se u sintezi višeslojnih ugljikovih nanocijevi (MWCNT) s jedinstvenim fizikalnim i kemijskim svojstvima (visoka električna i toplinska vodljivost, mehanička čvrstoća, kemijska inertnost itd.). Poznato je da ugljikove nanocijevi postaju ključni materijal za razvoj nanotehnologija, posebice za proizvodnju kompozitni materijališiroka namjena. Sinteza nanocijevi provodi se metodama katalitičkog taloženja ugljika u plinskoj fazi i značajno ovisi o kemijski sastav i struktura korištenih katalizatora. Kvaliteta dobivenih nanocijevi - njihov promjer, duljina, broj slojeva - uvelike ovisi o tim čimbenicima. Ovo objašnjava ulogu elementarne analize tvari katalizatora. Razvoj metode za analizu katalizatora na aktivne komponente važna je karika u stvaranju visokokvalitetnih katalizatora.

Cilj rada.

Postignite najmanje vrijednosti pogreške u određivanju velikih koncentracija elemenata (1-50 wt.d., %) korištenjem atomske emisijske spektrometrije s induktivno spregnutom plazmom (ICP-AES).

Znanstveni problem

Razvoj jedinstvene metode za analizu Fe-Co-Ni-O katalizatora za elemente Fe, Co, Ni, Al, Mg korištenjem ICP-AES s metodama za poboljšanje pogreške u određivanju koncentracija od 1-50 wt.d,%.

Faze rješavanja problema:

1. Proučavanje problematike analize Fe-Co-Ni-O katalizatora za glavne elemente Fe, Co, Ni, Al i Mg s koncentracijama od 1 do 50 wt.d,%

2. Proučavanje teorijskih osnova ICP-AES metode.

3. Razvoj metodologije za izvođenje analize korištenjem ICP-AES.

4. Izvođenje analize za seriju uzoraka Fe-Co-Ni-O katalizatora

Znanstvena novost.

1. Razvijena je metoda za detekciju glavnih elemenata u katalizatorima Fe-Co-Ni-O na nosaču Al 2 O 3 i MgO. Tehnika je unificirana: omogućuje vam brzo, iz jednog uzorka, detekciju sljedećih glavnih elemenata: Co, Ni, Fe, Al i Mg s koncentracijama od 1 do 50%.

2. Tehnika omogućuje postizanje vrijednosti pogreške unutar dopuštenih vrijednosti u metodama atomske apsorpcijske spektrometrije: točnost analize treba osigurati da se zbroj elemenata uzorka dobije unutar raspona od 99,5-100,5%.

Praktični značaj diplomskog rada.

Za rješavanje praktičnih problema detekcije glavnih elemenata u Fe-Co-Ni-O katalizatorima razvijen je metodološki dio suvremene višeelementne visokoosjetljive ICP-AES metode analize. Pokusi su pokazali da razvijena metoda značajno smanjuje pogrešku u određivanju glavnih elemenata.

Provjera rada.

Rezultati istraživanja sastava nečistoća i metode njihove detekcije preneseni su u grupu za sintezu površinskih spojeva Instituta za katalizu SB RAN i korišteni u znanstvenim izvješćima.

Sve teorijske i eksperimentalne studije proveo je autor osobno. Provedena je analiza literaturnih podataka o temi rada, planiran je eksperiment i to: izbor otapala za objekte analize, izračun koeficijenata razrjeđenja, te izbor analitičkih linija. Na uređaju ORTIMA 4300DV izmjereni su analitički signali te su napravljeni izračuni koncentracija. Autor je aktivno sudjelovao u testiranju razvijene metodologije na drugim uzorcima, diskutirao o dobivenim rezultatima te zajedno sa znanstvenim voditeljem pripremao slajdove za izvješće.

spektrometrijska otopina catalyst

1 . Pregled literature

1.1 Poznate informacije o objektima analize

Fe-Co-Ni-O katalizatori su višefazne krute tvari s visoko dispergiranim česticama (6-23 nm). Koriste se u sintezi višeslojnih ugljikovih nanocijevi (MWCNT) s jedinstvenim fizikalnim i kemijskim svojstvima (visoka električna i toplinska vodljivost, mehanička čvrstoća, kemijska inertnost itd.). Višekomponentni katalizatori za sintezu MWCNT-a sastoje se od okruglih ili kubičnih čestica s jasno definiranom kristalnom rešetkom. Veličina kristalita značajno se mijenja korištenjem različitih nosača, a djelomično se mijenja i mijenjanjem sadržaja aktivne komponente - smanjuje se smanjenjem udjela aktivnih metala (Fe, Ni, Co).

1.2 Analitičke karakteristike metode atomske emisijske spektrometrije s induktivno spregnutom plazmom

Atomska emisijska spektroskopija s induktivno spregnutom plazmom (ICP AES) je metoda elementarne analize koja se temelji na optičkim emisijskim spektrima atoma analiziranog uzorka u izvoru pobude – u plazmi.

ICP analiza je prvenstveno analiza rješenja. Analitičke karakteristike metode razmatraju se u ovom aspektu njene primjene. Otapanjem krutih uzoraka prije analize uklanjaju se mnoge smetnje povezane s krutim stanjem tvari. ICP-AES postiže neobično niske granice detekcije. Raspon detekcije 1-100 µg/l. Svi elementi imaju različite granice detekcije: neki elementi imaju izuzetno niske granice detekcije; širok raspon elemenata ima "dobre" granice detekcije. Moderna oprema osigurao dobru ponovljivost usporedivu s plamenim metodama (osobito atomskom apsorpcijskom analizom). Ponovljivost je nešto lošija od nekih drugih analitičkih metoda, ali je prihvatljiva za većinu analitičkih primjena. Metoda može dati vrlo precizne rezultate, osobito pri detekciji niskih koncentracija (do 1%). Važna prednost ICP-AES metode je mali volumen ispitne otopine potrebne za analizu.

Problemi nastaju pri određivanju nekih elemenata pri vrlo visokim sadržajima (30% i više), ako je potrebno dobiti vrlo točne rezultate.

Treba istaknuti i druge nedostatke ove metode: teškoće u određivanju elemenata čiji atomi imaju vrlo visoke energije ekscitacije (P, Pb, Pt, Re, S, Se, Sn, Ta, Te, Cl, Br, J), ili visoke energije ionizacije (alkalijski metali), kao i slabe analitičke linije (Pb, Pt, Os, Nb , Ge, P, S, Se, Sn, Ta, Th, U), što dovodi do niske osjetljivosti; nije moguće odrediti H, N, O i C zbog njihove prisutnosti u okolišu ili otapalu; radioaktivni elementi se ne mogu odrediti zbog nemogućnosti zaštite operatera i zbog poteškoća povezanih sa standardnim tvarima; nije moguće odrediti različite valentne oblike elementa iz iste otopine; potrebna je velika potrošnja plina nosača; postoje određene poteškoće u razvoju tehnike otapanja uzorka koja omogućuje istovremeno i stabilno držanje svih elemenata čvrstog uzorka u otopini. Unatoč svim nedostacima metode, ona se široko koristi za detekciju do 72 elementa periodnog sustava u rasponu koncentracija od 0,001 do 100%. Jedna od temeljnih prednosti ICP-a je mogućnost simultanog određivanja 20 - 40 elemenata u istom vremenu koje je potrebno za izvođenje analize jednog elementa. Za dobivanje točnih rezultata s niskim pogreškama, postoji niz tehnika: veliko razrjeđenje otopina koje se proučavaju, mjerenje signala duž nekoliko linija, nekorištenje analitičkih linija sa spektralnim smetnjama, priprema uzorka s nekoliko uzoraka.

Dakle, analitičke karakteristike ICP-AES metode omogućuju da se ovom metodom postigne cilj postavljen u diplomskom radu - da se dobiju rezultati velikih koncentracija (1-50%) sa najmanjim pogreškama za ovu metodu. Ali za to je potrebno koristiti sve moguće metode za povećanje točnosti.

1.3 Teorijska osnova ICP-AES metoda

Atomska emisijska spektroskopija počela se razvijati početkom dvadesetog stoljeća. Do sredine stoljeća, spektrometrija luka i iskre postala je najbolji alat za analitičare za proučavanje koncentracija u tragovima širokog raspona elemenata. U isto vrijeme, plamena fotometrija već je široko korištena za određivanje lako pobuđenih elemenata. Novi poticaj za razvoj metode bio je niz publikacija o korištenju induktivno spregnute plazme kao visokotemperaturnog izvora ekscitacije atoma uzorka. Plazma nastaje propuštanjem struje argona kroz spiralu induktora kroz koju prolazi struja visoke frekvencije. Argon se zagrijava do vrlo visoke temperature, u njemu se pojavljuje iskra električnog pražnjenja koja skida elektrone s atoma argona. Iskra pokreće lančanu reakciju izbacivanja elektrona iz atoma argona, tj. pokreće proces ionizacije argona i stvaranja plazme. Takva se plazma naziva induktivno spregnuta plazma. Stvaranje plazme događa se u posebno dizajniranom plameniku. Otopina uzorka ulazi u protok argona kroz nebulizator. U plazmi, otopina uzorka je izložena visokim temperaturama dovoljnim da disocira tvar na atome i da pobudi atome kao rezultat njihovih sudara. Apsorpcijom energije plazme, atomi se pobuđuju, njihovi elektroni skaču u orbite više energije. Odletjevši u hladniji dio plazme, pobuđeni atomi se vraćaju u svoje normalno stanje uz emisiju polikromatske svjetlosti (emisije), koja sadrži jedinstveno karakteristično zračenje svakog elementa ubrizgane otopine sa strogo definiranom valnom duljinom. Te se valne duljine nazivaju analitičke linije. Može ih biti nekoliko, u različitim dijelovima spektra. Oni su odavno poznati, dobro izmjereni i sadržani u referentnim knjigama o spektralnim linijama. U pravilu su velikog intenziteta. Emisiono polikromatsko zračenje koje se stvara u plazmi s otopinom hvata se fokusirajućom optikom spektrometra, a zatim se raspršujućim uređajem dijeli na zasebne dijelove spektra. Rani spektrometri koristili su difrakcijske rešetke; moderni instrumenti koriste ešel rešetke. Oni mogu izolirati vrlo uska područja spektra, gotovo jednaka duljini analitičke linije, što je metodu emisijske spektroskopije pretvorilo u selektivnu metodu s više elemenata. Znajući iz referentnih knjiga duljine analitičkih linija pojedinih elemenata, možete konfigurirati uređaj za izlaz signala određene valne duljine nakon odvajanja polikromatskog svjetla. Tako dobiveni svjetlosni signal iz uskog dijela spektra zatim ulazi u fotomultiplikatorsku cijev, nakon pretvaranja u električni signal i pojačanja prikazuje se na ekranu uređaja u obliku digitalne vrijednosti električnog signala i u oblik krivulje svjetlosnog vala u malom dijelu spektra, sličan krivulji Gaussove funkcije.

ICP-AES metoda shematski je prikazana na shemi 1.

Shema 1. Shematski prikaz ICP-AES metode

1.4 Glavne komponente ICP-AES uređaja

Instrumenti ICP-AES metode složeni su suvremeni uređaji koji zahtijevaju posebnu teorijsku obuku za rukovanje njima. Stoga su u nastavku navedeni opisi glavnih komponenti ovih uređaja.

1.4.1 Raspršivači

Prvi korak u analizi bilo kojeg uzorka metodom ICP-AES je njegovo uvođenje u plamenik. Uzorak može biti čvrst, tekući ili plinoviti. Za krute i tekuće uzorke potrebna je posebna oprema. Dalje ćemo razmotriti uvođenje tekućeg uzorka. Tekućine se obično prskaju. Nebulizatori su uređaji za unošenje tekućih uzoraka u spektrometar u obliku tankog aerosola. Raspršivači koji se koriste s ICP-om za raspršivanje tekućina u aerosol su pneumatski (najprikladniji, ali ne i najučinkovitiji) i ultrazvučni.

1.4.2 Komore za prskanje

Nakon što raspršivač generira aerosol, treba ga prenijeti do baklje kako bi se mogao ubrizgati u plazmu. Kako bi se postigli stabilniji uvjeti ubrizgavanja, između raspršivača i plamenika postavljena je komora za raspršivanje. Glavna funkcija komore za raspršivanje je uklanjanje velikih kapljica iz aerosola i izglađivanje pulsiranja koje nastaje tijekom prskanja.

1.4.3 Plazma i baklje

Plazma u koju se ubrizgava analizirana otopina je plin u kojem su atomi u ioniziranom stanju. Javlja se u plamenicima postavljenim u induktor visokofrekventnog generatora. Kada visokofrekventne struje teku kroz zavojnicu induktora, unutar zavojnice se pojavljuje izmjenično (pulsirajuće) magnetsko polje koje utječe na ionizirani argon koji prolazi kroz plamenik, zagrijavajući ga. Ova interakcija ioniziranog argona i pulsirajućeg magnetskog polja naziva se induktivno sprezanje, a zagrijana plazma naziva se ICP "plamen" s temperaturom od 6000-10000 K.

Slika 2. Dijagram plamenika

Zone u pramenu plazme: 1 - analitička; 2 - primarno zračenje; 3 - iscjedak (sloj kože); 4 - središnji kanal (zona predgrijavanja). Dijelovi plazma plamenika: 5 - induktor; 6 - zaštitna cijev koja sprječava kvar na induktoru (instalira se samo na kratkim plamenicima); 7 - vanjska cijev; 8 - međucijev; 9 - središnja cijev. Protoci plina: 10 - vanjski; 11 - srednji; 12 - transport.

1.4.4 Uređaji za razdvajanje svjetlosti po valnim duljinama

Kada analizirana otopina uđe u područje plazme, zvano normalna analitička zona, molekule analizirane tvari se raspadaju na atome, dolazi do njihove ekscitacije i naknadne emisije polikromatske svjetlosti iz atoma analizirane tvari. Ova emisija svjetlosti nosi kvalitativne i kvantitativne karakteristike atoma elemenata, pa je odabrana za spektrometrijska mjerenja. Prvo se skuplja optikom za fokusiranje, a zatim dovodi do ulaznog proreza uređaja za raspršivanje (ili spektrometra). Sljedeći korak ICP-AES-a je razlikovati emisije jednog elementa od emisija drugih elemenata. Može se implementirati na razne načine. Najčešće je to fizikalna disperzija različitih valnih duljina pomoću difrakcijskih rešetki. U te svrhe mogu se koristiti prizme, filtri i interferometri. U suvremenim instrumentima za razdvajanje polikromatske svjetlosti po valnoj duljini najčešće se koriste echelier rešetke.

1.4.5 Detektori

Nakon što je spektrometar izolirao analitičku emisijsku liniju, detektorom se mjeri njen intenzitet. Daleko najčešće korišteni detektor u ICP AES je fotomultiplikatorska cijev (PMT), koja je vakuumska cijev koja sadrži materijal osjetljiv na svjetlost koji oslobađa elektrone kada ga pogode fotoni svjetlosti. Ovi izbačeni elektroni se ubrzavaju prema dinodi, izbacujući dva do pet sekundarnih elektrona za svaki elektron koji udari u njegovu površinu. Količina proizvedene električne energije proporcionalna je količini svjetlosti koja na nju pada. Na ovom zakonu fizike temelji se kvantitativna analiza u ICP-AES metodi.

1.5 Smetnje u ICP-AES metodi

Za analitičkog kemičara, interferencija je sve što uzrokuje razliku u signalu emisije analita (elementa) u uzorku od signala analita iste koncentracije u kalibracijskoj otopini. Prisutnost smetnji može poništiti točnost određivanja, stoga su moderni instrumenti dizajnirani da minimiziraju te smetnje. Smetnje mogu biti spektralnog i matričnog porijekla. Javljaju se ozbiljni utjecaji, ali u gotovo svim slučajevima mogu se lako eliminirati. Utjecaji u ICP NPP moraju se posebno detektirati. Uzroci raznih smetnji su složeni.

1.5.1 Spektralne smetnje

Spektralna interferencija- slojevi (uključujući kontinuum i pozadinsko zračenje). Te se smetnje najbolje razumiju. Često se uklanjaju jednostavnim povećanjem rezolucije spektrometra ili promjenom spektralne linije. Signal koji bilježi mjerna elektronika je ukupni intenzitet zračenja analita i ometajućeg elementa. Ispod su primjeri spektralnih preklapanja.

Slika 3. Vrste spektralnih preklapanja otkrivenih u ICP spektrometriji.

a - izravno preklapanje analitičkih (1) i interferentnih (2) linija. Valne duljine su preblizu da bi se mogle razlučiti. Morate napraviti snažno razrjeđivanje ili pronaći drugu liniju bez takvog prekrivanja;

b - preklapanje krila ili djelomično preklapanje analitičkih i interferentnih linija. Smetnje možete smanjiti povećanjem rezolucije;

c - kontinuum ili pozadinski sloj. Dane su tri razine preklapanja, koje odgovaraju rastućim koncentracijama ometajućeg elementa. Ovdje trebate potražiti liniju u drugom području spektra.

U ICP-u postoje atlasi ekscitacijskih spektara. Sadrže gotovo potpune podatke o vodovima najprikladnijima za ICP i eksperimentalne podatke o mnogim mogućim smetnjama. Poteškoće nastaju kada element ima malo analitičkih linija. Posebna pažnja treba dati uzorcima s visokim sadržajem aluminija, jer u području 190-220 nm emitira rekombinacijski kontinuum (slika 3 c).

1.5.2 Smetnje matrice i rasuto svjetlo

Smetnje matrice i raspršena svjetlost često su posljedica visokih koncentracija određenih elemenata ili spojeva u matrici uzorka. Utjecaj raspršene svjetlosti povezan je s dizajnom spektrometra, a interferencija matrice povezana je s načinom uvođenja uzorka u plazmu i radom izvora pobude, tj. plazma. U modernim dizajnom spektrometra, razina rasute svjetlosti je značajno smanjena.

Smetnje matrice uvijek se mogu otkriti. Dakle, kada se promijeni koncentracija kiseline, mijenja se i učinkovitost raspršivanja, a kao rezultat toga i osjetljivost. Dolje su navedeni primjeri takvog utjecaja na osjetljivost raznih mineralnih kiselina koje se koriste u pripremi uzoraka.

Slika 4. Smanjenje intenziteta signala (% od početnog signala) s dodatkom različitih kiselina.

Kako bi se ove informacije mogle primijeniti u rutinskoj analitičkoj praksi, koncentracije dodanih kiselina izražene su kao postoci po volumenu uobičajeno korištenih koncentriranih kiselina, naime, 37% HCl, 60% HClO4, 85% H3PO4, 70% HNO3, 96% H 2 SO 4 (maseni postotak). Iz gornjih slika jasno je da sve kiseline potiskuju signal aluminija (duž linije 308,2 nm) i mangana (duž linije 257,61 nm), a utjecaj HCl i HClO 4 mnogo je slabiji od H 2 SO 4 . Iz slika je također jasno da sve kiseline i svi elementi imaju vlastiti utjecaj na osjetljivost, stoga je pri razvoju metoda s različitim koncentracijama kiselina potrebno provesti takvo istraživanje i uzeti u obzir rezultate. Učinkovita metoda uklanjanje takvih smetnji od kiselina - održavanje njihovog odgovarajućeg sadržaja u standardu. Povećanje temperature tekućine za prskanje može smanjiti matrični učinak kiselina.

Druga vrsta interferencije matrice povezana je s plazmom, tj. s procesom ekscitacije. Tako je moguće detektirati utjecaj promjenjive koncentracije elementa matrice (K, Na, Mg, Ca) na proces pobude, što dovodi do smanjenja izlaznog signala. Kako se koncentracija ovih elemenata u otopini povećava, analitički signal se smanjuje, a pozadina raste. Može se pretpostaviti da se popis takvih elemenata može nadopuniti novim elementima, tj. Pri razvoju metodologije treba provjeriti prisutnost takvog učinka matrice. Također je potrebno imati na umu ionizacijske smetnje od prisutnosti velikog viška lako ionizirajućih elemenata (alkalnih). Univerzalni način za izbjegavanje interferencije matrice je razrjeđivanje otopina koje se proučavaju na fiksnu (koja se više ne mijenja s daljnjim razrjeđivanjem) razinu pozadine. Ovdje problem može biti samo kod određivanja niskih koncentracija elemenata, kada će razrjeđivanje dovesti do odstupanja od donje granice detekcije.

1.5.3 Donja granica detekcije. Točnost i ponovljivost

Donja granica detekcije (LOD) važan je pokazatelj pri ocjenjivanju instrumenta i metode. Ovo je najniža koncentracija za koju se može pouzdano utvrditi da je iznad nulte razine zračenja i koja se može lako kvantificirati. Nulta razina odgovara vrijednosti 3?, gdje? je standardna devijacija prosječnog pomaka (šuma) pozadine, koji se sastoji od emisije (šuma) plazme, destilirane vode, fotomultiplikatora i elektronike. Da bi se dobila donja granica detekcije (µg/cm3), signal koji odgovara vrijednosti ? se množi s 3 i, preko kalibracijskog grafikona za element, pretvara u koncentraciju tog elementa. μg/cm3 elementa koji odgovara signalu od 3? uzima se kao granica detekcije elementa. U modernim uređajima sa računalni programi koncentracija koja odgovara signalu 3? izračunavaju se automatski. U OPTIMA 4300DV iz PERKINELMER-a prikazuje se kao SD vrijednost u µg/cm 3 kada se raspršuje PRAZNA pozadinska otopina (obično destilirana voda). Mjerenja koncentracije blizu granice detekcije mogu biti samo polukvantitativna. Za kvantitativna mjerenja s relativnom greškom od ±10% potreban je n.p.o. povećati 5 puta, s greškom od ±2% u odnosu na n.p. treba povećati 100 puta. U praksi to znači da ako ste uzeli uzorak i/ili razrjeđenje i odredili koncentraciju u njima blizu SD vrijednosti, tada trebate ponoviti analizu, smanjujući razrjeđenje za 5-100 puta ili povećavajući uzorak za 5- 100 puta. Poteškoće mogu nastati ako nema dovoljne količine analizirane otopine ili suhe tvari. U takvim slučajevima morate zajedno s kupcem pronaći kompromis oko točnosti.

ICP-AES metoda je metoda s dobrom obnovljivošću. Ponovljivost se može izračunati jednostavnim ponavljanjem mjerenja iste otopine tijekom kratkog vremenskog razdoblja ili ponavljanjem testova tijekom dugog vremenskog razdoblja, uključujući uzorkovanje i otapanje uzorka. Prilikom približavanja n.p.o. ponovljivost je znatno smanjena. Na ponovljivost utječu promjene u uvjetima prskanja (začepljenje mlaznice, temperatura itd.) jer uvelike mijenjaju izlaznu emisiju. Lagane fluktuacije tlaka u komori za prskanje također mijenjaju emisiju, stoga morate paziti da plin iz ispitne otopine i iz odvodnog spremnika (sumporovodik, dušikovi oksidi, SiF 4, itd.) ne uđe u komoru. Kako biste poboljšali obnovljivost, možete koristiti interni standard podešavanjem elementa interni standard na analizirani element. Ali ova metoda nije baš prikladna za rutinsku analizu zbog svoje složenosti.

Valjanost metode djelomično je određena njezinom ponovljivošću. Ali u većoj mjeri zbog svojih sustavnih utjecaja (utjecaj matrica i drugih smetnji). Ukupna razina interferencije u ICP-AES metodi varira u svakom pojedinom slučaju, ali u većini slučajeva sustavna interferencija se može eliminirati i tada je ispravnost (točnost) analize ograničena samo obnovljivošću. Dakle, ako je moguće eliminirati interferenciju matrice razrjeđivanjem, tada je moguće odrediti analit u različitim (prema matrici) uzorcima koristeći iste kalibracijske grafikone, izvodeći nekoliko paralelnih mjerenja signala za procjenu ponovljivosti. Njegovi moderni uređaji automatski izračunavaju i dinarsku vrijednost, koja prati svaki rezultat dobiven na uređaju. Izračunava se pomoću istih formula kao SD.

2. Faze razvoja metoda za analizu krutih tvari pomoću ICP-AES.

U ovom poglavlju pružamo shematski dijagram razvoj metodologije za izvođenje elementarne analize u krutim tvarima korištenjem ICP-AES. Identificirali smo 17 glavnih faza u razvoju metodologije.

Slika 5. Shema glavnih faza razvoja metode.

Objašnjenja za neke faze sheme.

Faza 1. Uzorak se mora temeljito (100%) smrviti u tarioniku od ahata, pri čemu se velike čestice izdvajaju i ponovno usitnjavaju.

Korak 4. Važno je znati donju granicu detekcije (LOL) za zadatke određivanja koncentracija ispod 1% kako bi se ispravno izračunao uzorak i odlučilo je li koncentracija potrebna.

Faza 5. Izračun težine provodi se prema formuli

Težina (g) = µg/cm 3 *V/10 4 *C, gdje je

µg/cm 3 - raspon koncentracija radnih standardnih otopina. Formula koristi koncentraciju prve i zadnje standardne otopine, koje će se koristiti za izradu kalibracijske krivulje;

V je volumen odmjerne tikvice u koju se otopina uzorka prenosi, ml;

C je očekivana koncentracija elementa, u masenom udjelu, %. Ako je ova koncentracija nepoznata, tada morate uzeti najveći mogući uzorak za ICP-AES metodu. To je 1 g na 100 ml izvorne otopine. Velike porcije mogu uzrokovati efekte matrice, ali ne uvijek, stoga morate provjeriti i po potrebi povećati porciju. To se može učiniti kada je potrebno detektirati vrlo niske koncentracije (ispod donje granice detekcije). Ova tehnika se naziva koncentracija analita.

Faza 6. Metoda prijenosa čvrstog uzorka u otopinu može biti bilo koja poznata u analitičkoj praksi. S obzirom na postojanje mnogo metoda, potrebno je odabrati najbržu, najčišću (u smislu uvođenja manje dodatnih kemijski elementi tijekom pripreme uzorka) i najpristupačniji. Ovo je obično otopina kiseline. Za potrebe analize korištenjem ICP-AES, kiselo otapanje je najpoželjnije rješenje za nas. Koju kiselinu uzeti ovisi o svojstvima elemenata uzorka. Ovdje je potrebno poraditi na literaturi i njome odabrati otapalo koje će osigurati proces otapanja bez gubitka determiniranih elemenata u obliku hlapljivih spojeva ili u obliku sekundarnih sedimenata. Dostupni su mnogi priručnici za pripremu uzoraka.

Otapalo se bira prema svojstvima elemenata tvari koja se analizira, čak i ako neki elementi iz sastava tvari nisu određeni. Da biste pronašli otapalo za katalizator, morate od kupca saznati što vam je donio na analizu. U pravilu, kupac to zna. Također možete pitati o topljivosti ove tvari. I tek nakon toga trebali biste krenuti u potragu za otapalom.

Korak 13: Razrjeđivanje je važan postupak za smanjenje spektralne i matrične interferencije u tehnici ICP-AES. Opće pravilo Ovdje može postojati savjet da napravite nekoliko razrjeđenja i usporedite dobivene fotometrijske rezultate. Ako se pokažu jednakima (u smislu izvorne otopine) za najmanje dva posljednja razrjeđenja, to ukazuje na odsutnost bilo kakve smetnje u ove dvije otopine. Ako nema takvih identičnih rezultata, potrebno je nastaviti smanjivati ​​koncentraciju u fotometriranoj otopini, tj. nastavite povećavati brzinu razrjeđivanja. Ako su mogućnosti razrjeđivanja iscrpljene (pređete granicu detekcije elementa), trebate potražiti drugu, osjetljiviju liniju spektra ili provesti mjerenja na uređaju aditivnom metodom. U većini slučajeva, u ICP-AES metodi, moguće je izbjeći bilo kakve smetnje razrjeđivanjem.

Faza 14. Dodatno otapanje taloga provodi se pod strožim uvjetima u usporedbi s onima odabranima prema točki 6. Ovdje možete koristiti i mikrovalno grijanje pod pritiskom i fuziju.

Faze 12, 15, 16. Fotometrija otopina koje se proučavaju provodi se duž unaprijed odabranih analitičkih linija, koje bi trebale biti što je moguće selektivnije, bez spektralne interferencije. U pravilu postoji nekoliko analitičkih linija, nalaze se u različitim dijelovima vidljivog spektra, što vam omogućuje odabir selektivne linije. Prilikom zamjene linije problem se javlja u njezinoj osjetljivosti, ona možda neće biti visoka i neće biti prikladna za detekciju niskih koncentracija elemenata. Možete povećati koncentraciju elementa i eliminirati spektralne interferencije različitim metodama koncentracije (povećanje uzorka, isparavanje, ekstrakcija, ionska izmjena, destilacija hlapljivih spojeva matrice itd.)

3. Eksperimentalni dio

U 2. poglavlju opisali smo glavne faze razvoja tehnike ICP-AES analize. U ovom smo poglavlju primijenili ove smjernice kako bismo razvili specifičnu metodologiju za izvođenje analize sadržaja glavnih elemenata u Fe-Co-Ni katalizatoru nanesenom na Al 2 O 3. Kako bismo poboljšali kvalitetu rezultata pri visokim koncentracijama, koristili smo sve moguće tehnike koje nam omogućuju povećanje točnosti rezultata, a takve tehnike uključuju:

1) povećanje broja paralelnih veza;

2) obvezno razrjeđivanje izvornih ispitnih otopina uz dodatak dovoljne količine kiseline za suzbijanje hidrolize soli;

3) pripremanje standardnih otopina u jednoj tikvici za sve elemente s istom količinom kiseline kao u ispitivanim otopinama;

4) odrediti koncentracije pomoću nekoliko selektivnih linija;

Tablica 1. Željene koncentracije glavnih elemenata uzorka i prihvatljivost njihovih određivanja

Usvojili smo granice dopuštenih pogrešaka (ostvarive točnosti) prema preporukama Svesaveznog znanstveno-istraživačkog instituta za mineralne sirovine (VIMS). Upute Znanstvenog vijeća za analitičku kemiju za spektralne metode pokazuju da točnost analize treba osigurati da zbroj elemenata uzorka bude u rasponu od 99,5-100,5 masenog udjela,%. Za preostale koncentracije, izračunali smo ove tolerancije pogreške na temelju sljedeće logike - što je manji apsolutni %, to veća može biti relativna pogreška.

Analitički zadatak je bio sljedeći: odabrati otapalo za katalizator, pronaći analitičke linije za Fe, Co, Ni, Al i Mg, odabrati fotometrijske uvjete na uređaju OPTIMA 4300DV, dobiti podatke o koncentracijama analita, provjeriti ispravnost određivanja. ovih koncentracija, procijeniti ponovljivost rezultata korištenjem standardne devijacije, izračunati i napisati tekst metodologije prema GOST pravilima

3.1 Odabir otapala za katalizator

Proučavajući literaturu o metodama otapanja za sustave kao što je Fe-Co-Ni-O katalizator na nosaču Al 2 O 3 i MgO, odabrali smo potrebno otapalo - H 2 SO 4 (1:1) i zagrijavali dok se uzorak potpuno ne otopi. otopljena.

3.2 Traženje analitičkih linija

Pronašli smo analitičke linije za određene elemente Fe, Co, Ni, Al i Mg. Svaki od navedenih elemenata ima barem jednu analitičku liniju u vidljivom dijelu spektra, a češće ih je više. Ove linije su svijetle, uočljive, na njima nema zračenja drugih elemenata s ovog popisa i njihovo se zračenje može dobro izmjeriti. Traženje takvih linija u OPTIMA uređaju provodi se prema uputama za uređaj. Program uređaja sadrži 5-7 najselektivnijih i najosjetljivijih linija za 70 elemenata periodnog sustava, što omogućuje vrlo jednostavno pronalaženje željene linije. Isti program sadrži podatke o neposrednom okruženju analitičke linije iz popisa elemenata uzorka. To također pomaže da se brzo utvrdi koji će element, u kojoj koncentraciji, ometati rad odabrane analitičke linije. Ometajući utjecaj popratnih elemenata najčešće se očituje pri određivanju niskih koncentracija na pozadini visokih popratnih. U našem uzorku sve su koncentracije visoke i ne postoji posebna opasnost od povezanog utjecaja ako se odabere selektivna linija. To možete provjeriti i pomoću softvera uređaja koji crta spektre bilo u obliku zasebnog zvona ili tako da su međusobno prekriveni. Postupajući prema opisanom principu, odabrali smo tri analitičke linije od onih uključenih u program za elementi koji se određuju. (Tablica 2)

Tablica 2. Analitičke linije utvrđenih elemenata (uključenih u program).

3.3 Odabir optimalnih fotometrijskih uvjeta na uređaju OPTIMA 4300 DV

Uvjeti za izvođenje mjerenja na spektrometru OPTIMA 4300DV mogu se odabrati za svaki uzorak, ali ako se koristi jedinstvena tehnika, tada je potrebno odabrati prosječne parametre koji osiguravaju dobri rezultati za sve elemente. Mi smo odabrali ove uvjete.

3.4 Priprema standardnih otopina

Za mjerenje koncentracija u ispitivanim otopinama potrebno je kalibrirati uređaj pomoću standardnih otopina. Standardne otopine pripremaju se ili iz kupljenih državnih standardnih uzoraka sastava (GSO sastav), ili iz tvari pogodnih za standarde.

3.5 Kalibracija spektrometra i određivanje koncentracija u ispitivanim otopinama

Priprema spektrometra i rad s otopinama za prskanje provodi se prema uputama za uporabu uređaja. Prvo se raspršuje zajednička radna standardna otopina masene koncentracije elemenata Fe, Co, Ni, Mg i Al od 10 μg/cm 3 . Računalo izračunava kalibracijske ovisnosti intenziteta zračenja svakog elementa (Fe, Co, Ni, Mg i Al) u konvencionalnim jedinicama o masenoj koncentraciji elementa (Fe, Co, Ni, Mg i Al). Ispada da postoji pet kalibracijskih grafikona za pet elemenata.

Raspršite ispitnu otopinu. Ispitivane otopine bile su uzorak br. 1 sastava (Fe-Co-O/Al 2 O 3) i uzorak br. 2 sastava Fe-Ni-Co-O/Al 2 O 3 + MgO. Računalo izračunava masenu koncentraciju elemenata (Fe, Co, Ni, Mg i Al) u μg/cm 3 . Rezultati su prikazani u tablici 3.

Tablica 3. Rezultati određivanja koncentracija Fe, Co i Al duž tri crte u uzorcima. broj 1.

Podaci iz tablice korišteni su za izračun rezultata analize u masenim udjelima, %. Elementi su određeni po tri analitičke linije. Rezultati su prikazani u tablici.

Tablica 4. Rezultati u % za uzorak br. 1 (Fe-Co-O/Al 2 O 3)

Tablica 5. Rezultati u % za uzorak br. 2 (Ni-Co-O /Al 2 O 3 +MgO)

3.6 Provjera ispravnosti određivanja koncentracija Fe, Co, Ni, Al i Mg

Da bismo dokazali točnost naših rezultata, možemo koristiti tri metode:

1) Provjerite točnost pomoću druge metode analize;

2) Provjerite ispravnost sastava katalizatora pomoću standardnog uzorka;

3) Korištenje metode "nađeno-nađeno".

Koristili smo metodu „uneseno – pronađeno“. Ovo je vrlo zgodno, jer... Ovo je zamjena za skupe standarde koji nisu uvijek pri ruci. Radi se o tome da u otopinu koju proučavamo unesemo aditiv iz standardne otopine elementa, zatim mjerimo koncentraciju elementa na uređaju u dvije otopine - bez aditiva i s aditivom. Rezultat bez aditiva oduzima se od rezultata s aditivom. Razlika bi trebala biti koncentracija aditiva. U tablici 6 prikazani su rezultati takvog ispitivanja s uzorkom br. 1.

Tablica 6. Rezultati provjere rezultata za uzorke br. 1 i br. 2 metodom “nađeno-nađeno”.

Jer tehnika mora imati pogreške u određivanju željenih koncentracija svakog elementa; izračunali smo ovu pogrešku pomoću algoritma za izračun danog u GOST 8.207. Svi rezultati takvih izračuna prikazani su u tablici 7.

Tablica 7. Zbroj komponenti pogreške: točnost i ponovljivost za uzorak br. 1 i br. 2.

Rezultati u tablici dobiveni su pomoću sljedećih formula:

gdje je standardna devijacija jednog rezultata;

x i je pojedinačni rezultat analize;

n je broj paralelnih definicija (imamo ih 6).

gdje je x av - prosječni rezultat analize;

Standardna devijacija prosječnog rezultata.

gdje je točnost rezultata analize ili ukupna sustavna pogreška, μg/cm 3 ili wt.d., %

gdje je r omjer sustavne komponente prema slučajnoj. Kriterij za usporedbu slučajnih i sustavnih pogrešaka.

Ako r? 0,8, tada je pogreška =±2 * s vjerojatnošću od 95%, tj. greška je samo zbog slučajne komponente.

Ako je r ?8, tada je =, tj. greška je zbog slučajne komponente

Ako je r od 0,8 do 8 tada je =, odnosno pogreška je komponenta dviju komponenti.

Stoga smo razvili metodu za određivanje visokih koncentracija elemenata (1-50%) u katalizatoru Fe-Co-Ni-O /Al 2 O 3 + MgO koristeći ICP-AES s prihvatljivim pogreškama. Tekst metodologije sastavljen je u skladu s GOST R8.563-96.

4. Kalkulacijski i ekonomski dio

4.1 Izračun troškova određivanja Fe, Co, Al, Ni, Mg pomoću ICP-AES

Cijena analize je najvažniji pokazatelj ekonomska učinkovitost njegovu proizvodnju. Odražava sve strane ekonomska aktivnost a akumuliraju se rezultati korištenja svih proizvodnih resursa.

Kalkulacija troška dugotrajne imovine za analizu i utvrđivanje kalibracijske ovisnosti

Kalibracijska ovisnost za određivanje željeza, kobalta, aluminija, nikla, magnezija u ICP AES.

Kalkulacija troškova mjernih instrumenata i laboratorijske opreme

Tablica 9. Oprema za analizu

Tablica 10. Oprema za utvrđivanje kalibracijske ovisnosti

Izračun troškova laboratorija

Laboratorij koji je uključen u analizu ima 35 m2.

Izračun troškova laboratorija određuje se formulom:

C = C 1 m 2 *S, (5)

gdje je C trošak prostora, rubalja;

Od 1 m 2 - trošak 1 m 2 površine sobe, rubalja;

S - zauzeta površina, m 2.

Za naš izračun, cijena laboratorija je:

40 000 rub./m2 * 24m 2 = 96 0000 rub.

Amortizacija dugotrajne imovine

Amortizacija je postupni prijenos troška dugotrajne imovine na trošak gotovih proizvoda.

Obračun amortizacije uključene u trošak analize proveden je pomoću sljedećih formula:

N a = (1/ n)*100%, (6)

gdje je N a stopa amortizacije, %;

n - standardni vijek trajanja, godine.

Godina = F n * N a / 100%, (7)

gdje je Fn početni trošak dugotrajne imovine, rubalja;

N a - stopa amortizacije, %;

I godina - godišnji troškovi amortizacije, rubalja.

Mjesec = godina /m, (8)

gdje je A godina godišnja amortizacija, rubalja;

m - broj mjeseci u godini;

A mjesec je amortizacija mjesečno, rubalja.

Sat = mjesec /t mjesec, (9)

gdje je A mjesec amortizacija mjesečno, rubalja;

A sat je amortizacija po satu.

A za analizu = A sat * t analiza, (10)

gdje je sat amortizacija po satu;

A za analizu - amortizacija uključena u trošak analize.

Tablica 11. Obračun amortizacije dugotrajne imovine za analizu

Tablica 12. Obračun amortizacije dugotrajne imovine radi utvrđivanja baždarnog odnosa

Izračun troškova reagensa

Tablica 13. Izračun troškova reagensa za analizu

Tablica 14. Izračun troškova reagensa za uspostavljanje kalibracijskog odnosa

Izračun vremena utrošenog na analizu

Kako bi se odredio sadržaj željeza, kobalta, aluminija, nikla, magnezija uporabom atomske emisijske spektrometrije s induktivno spregnutom plazmom, potrebno je izvršiti sljedeće radnje:

Provođenje pokusa - 1 sat;

Obrada i izdavanje rezultata - 0,5 sati.

Za analizu je potrebno 2 sata. Vrijeme rada opreme je 1 sat.

Kako biste kalibrirali analizator, morate izvršiti sljedeće radnje:

Priprema za eksperiment - 0,5 sati;

Priprema kalibracijskih otopina - 0,5 sat;

Uspostava kalibracijske ovisnosti - 0,5 sati;

Obrada rezultata mjerenja - 0,5 sati.

Za uspostavljanje kalibracijskog odnosa potrebno je potrošiti 2 sata. Vrijeme rada opreme je 1 sat.

Kalkulacija troškova laboratorijskog stakla za analizu

Trošak laboratorijskog staklenog posuđa, koji je uključen u trošak analize, izračunat je prema sljedećim formulama:

gdje je C cijena laboratorijskog staklenog posuđa;

m - broj mjeseci u godini;

3 mjeseca - troškovi laboratorijskog stakla mjesečno, rubalja.

gdje je 3 mjeseca trošak laboratorijskog staklenog posuđa mjesečno, rubalja;

t mjesec - broj radnih sati u mjesecu;

3 sata - troškovi laboratorijskog stakla po satu, rubalja.

gdje je 3 sata trošak laboratorijskog staklenog posuđa po satu, rubalja;

t analiza - vrijeme analize, sati;

3 za analizu - trošak laboratorijskog posuđa po analizi.

Tablica 15. Troškovi laboratorijskog posuđa za analizu

Za jednu analizu morate potrošiti 0,5 rubalja na laboratorijsko stakleno posuđe.

Tablica 16. Troškovi laboratorijskog staklenog posuđa za uspostavljanje kalibracijskog odnosa

Da biste uspostavili odnos kalibracije, morate potrošiti 0,5 rubalja na laboratorijsko stakleno posuđe.

Obračun troškova energije

Troškovi energije izračunavaju se na temelju potrošnje energije uključene opreme, vremena rada opreme i cijene po kWh energije.

Tablica 17. Izračun troškova energije za analizu

Tablica 18. Izračun troškova energije za uspostavljanje kalibracijskog odnosa

Obračun plaće laboranta

Tablica 19. Obračun plaća laboranta za analizu

Tablica 20. Obračun plaće laboranta za utvrđivanje kalibracijskog odnosa

Doprinosi za socijalne potrebe

Doprinosi za socijalne potrebe iznose 30%, od čega:

Dobivamo:

Iznos, ukupno * Tarifni stav

Ukupno: 200 * 0,3 = 60 rub. - socijalni doprinosi za analizu

Ukupno: 200 * 0,3 = 60 rub. - odbici za društvene potrebe za uspostavljanje baždarnog odnosa

Obračun režija

U projektu se pretpostavlja da režijski troškovi iznose 32% plaće laboranta:

Iznos, ukupno * 0,32

200 * 0,32 = 64 rub. - režijski troškovi analize

200 * 0,32 = 64 rub. - režijski troškovi za utvrđivanje kalibracijske ovisnosti

Obračun ostalih troškova

Ostali troškovi prihvaćeni u iznosu od 7% od iznosa gore navedenih troškova:

Posuđe + reagensi + energija + plaće + doprinosi za socijalno osiguranje. potrebe + Apsorpcija udara. Dugotrajna imovina + opći troškovi = troškovi

0,5+4,14+28,52+200+60+51,4+64 = 408,56 - troškovi analize

0,5+4,14+28,05+200+60+47,2+64 = 403,89 - troškovi utrošeni za uspostavljanje odnosa kalibracije

Troškovi * 0,07 = Ostali troškovi.

408,56 * 0,07 = 28,60 rub. - ostali troškovi po analizi

403,89 * 0,07 = 28,27 rub. - drugi troškovi nastali radi uspostavljanja odnosa umjeravanja

Tablica 21. Postotna struktura troškova analize, uzimajući u obzir uspostavu kalibracijskog odnosa

Shema 2. Struktura troškova.

Zaključak: Trošak analize, uzimajući u obzir troškove kalibracijske ovisnosti, iznosio je 861,72 rubalja.

Najveći udio u strukturi troškova zauzimaju troškovi za plaće laborant (46,41%), amortizacija dugotrajne imovine (10,55), udio ostalih troškova je neznatan.

Glavni zaključci

1. Studirao teorijska pitanja metoda atomske emisijske spektrometrije s induktivno spregnutom plazmom.

2. Proučen je dizajn spektrometra OPTIMA 4300DV.

3. Razvijena je jedinstvena metoda za analizu Fe-Co-Ni-O katalizatora nanesenog na Al 2 O 3 i MgO, za elemente Fe, Co, Ni, Al i Mg s koncentracijama od 1 do 50% pomoću ICP-a. AES pomoću spektrometra OPTIMA 4300DV.

4. Korištene su tehnike analize koje omogućuju određivanje velikih koncentracija elemenata visokoosjetljivom metodom, naime:

– povećanje broja paralelnih veza;

– obvezno razrjeđivanje početnih ispitnih otopina uz dodatak dovoljne količine kiseline za suzbijanje hidrolize soli;

– pripremanje standardnih otopina u jednoj tikvici za sve elemente s istom količinom kiseline kao u ispitivanim otopinama;

– određivanje koncentracija po nekoliko selektivnih linija.

– provedena je mjeriteljska ocjena dobivenih rezultata: utvrđene su karakteristike točnosti – ispravnost i obnovljivost. Izračunata je pogreška u određivanju različitih koncentracija analita (1-50%). Pokazuje se da je komponenta pogreške razvijene metode samo slučajna komponenta.

Slični dokumenti

Masena spektrometrija s induktivno spregnutom plazmom kao najuniverzalnija metoda za analizu elementarnog sastava tvari. Sustav za uvođenje uzorka u obliku rješenja. Procesi koji se odvijaju u induktivno spregnutoj plazmi. Filtracija i detekcija iona.

prezentacija, dodano 07.06.2015


Vegetacija močvara i klasifikacija treseta u rezervatu. Metoda određivanja organskih tvari oksitermografija. reagensi, pomoćna oprema. Metodologija određivanja sadržaja vlage i pepela, elementarni sastav treseta, organski ugljik mahovine.

kolegij, dodan 25.05.2016


Spektroskopija atomske emisije induktivno spregnute plazme kao jednostavna i točna metoda za kvalitativno i kvantitativna analiza. Ekscitacija i ionizacija nakon čega slijedi prijelaz u stabilno stanje. Intenzitet emisije vala zadane valne duljine.

test, dodan 03.12.2010


Proučavanje ovisnosti učinkovitosti struje o potencijalu bromidnih iona, njihove koncentracije u otopinama kada su prisutne zajedno. Analiza metode elektrokemijske oksidacije jodidnih iona tijekom kalibracije. Opisi reagensa, otopina i mjernih instrumenata.

diplomski rad, dodan 25.06.2011


Razvoj metode za određivanje sadržaja komponenata u nanostrukturnim kompozitnim materijalima za zrakoplovnu industriju na primjeru razvoja referentne metode za uzorak bakra (metoda atomske apsorpcijske spektrometrije).

diplomski rad, dodan 21.09.2016


Osnove atomske emisijske spektralne analize, njezina bit i područje primjene. Plamen, iskra i visokofrekventna induktivno spregnuta plazma kao izvori pobude spektra. Bit spektrografske, spektrometrijske i vizualne analize.

kolegij, dodan 09.11.2010


Značajke metoda i područja primjene atomske apsorpcijske spektrometrije. Fotometrijska metoda za određivanje aluminija, titana, željeza u metalnom manganu i metalnom nitriranom manganu. Ovladavanje metodama statističke obrade podataka.

kolegij, dodan 28.05.2010


Bit rendgenske fluorescentne metode analize. Problemi koji nastaju pri određivanju koncentracija rendgenskom fluorescentnom analizom. Utjecaj stanja površine na intenzitet fluorescencije. Glavni moduli i princip rada spektrometra.

diplomski rad, dodan 15.06.2012


Određivanje sadržaja teških metala u industrijskom otpadu. Principi atomske apsorpcijske spektrometrije. Zahtjevi za pripremu uzorka. Struktura spektrometra, postupak njegove ugradnje. Priprema otopina za kalibraciju, provođenje istraživanja.

kolegij, dodan 09.03.2016


Razvoj i ispitivanje jednostavne titrimetrijske metode za određivanje kloratnih iona u prirodnim vodama, koja omogućuje određivanje njihove koncentracije na razini maksimalno dopuštenih koncentracija. Njegova selektivnost i mjeriteljske karakteristike.

Predvodnik spektrometra atomske emisije s paralelnom induktivno spregnutom plazmom, ICP spektrometri serije Varian 720 dizajnirani su za istovremeno precizno brzo određivanje do 73 elementa periodnog sustava u tekućim i krutim uzorcima (u krutim uzorcima, zajedno s Cetacom ili nakon mikrovalne pećnice otapanje u sustavima Milestone Ethos).

Upravljanje - u potpunosti s računala koje radi pod Windowsima, cirkulacijski hladnjak Neslab M33PD1 uključen je u paket.

Instrumenti serije 720 uistinu omogućuju istovremeno mjerenje gotovo svih elementarnih emisijskih linija, omogućujući određivanje svih komponenti uzorka nakon jedne aspiracije.

Tehnički podaci

Tipična optička rezolucija (pm) na odgovarajućim elementima

Dizajnerske značajke Varian 720-ES i 725-ES ICP spektrometara

Optički dizajn - prava Echelle

Patentirani VistaChip CCD detektor temeljen na I-MAP tehnologiji. 70 000 piksela nalazi se točno prema dvodimenzionalnoj slici ehelograma u optičkom rasponu od 167-785 nm, termostatirano na -35 °C (trostupanjski Peltierov termoelement), pikseli se nalaze samo u onim područjima optičkog raspon gdje postoje linije detektabilnih elemenata.

Maksimalna brzina čitanja piksela je 1 MHz. Ukupno vrijeme čitanja s punim osvjetljenjem svih piksela je 0,8 sekundi.

Individualna zaštita od preopterećenja piksela s trostupanjskim sustavom rasipanja naboja.

Polikromator - 0,4 m Echelle (stvara echellegram reda 70), termostatiran na 35°C. Ukupna brzina protoka argona tijekom protoka plazma plina je 15 l/min, ukupna radna brzina protoka argona nije veća od 18 l.

RF generator - zračno hlađen, s putujućim valom (Free running) 40 MHz s programibilnom postavkom snage u rasponu od 0,7-1,7 kW. Visoko učinkovit prijenos energije generatora u plazmu >75% sa stabilnošću boljom od 0,1%. Nema potrošnih dijelova.

Širok raspon dodataka proširuje analitičke mogućnosti spektrometra 720/725-ES.

ICP plamenici u seriji 720-ES

Samo aksijalni ILI radijalni dizajn. Uzimajući u obzir poznatu činjenicu da je dvostruki ICP spektrometar neuspješna verzija instrumenta s aksijalnim pogledom, Varian spektrometri su u osnovi dostupni samo u specijaliziranim verzijama - samo s aksijalnim (720-ES) ili samo radijalnim (725-ES) ) pogled na plazmu; proširenje raspona određenih koncentracija moguće je zahvaljujući istodobnim mjerenjima nekoliko linija jednog elementa različitog intenziteta uz automatski odabir vremena integracije: jedinstveni Vista Chip CCD omogućuje istovremeno određivanje jednog elementa za 20-30 linija (s razlikama u intenzitetu) stotinama tisuća puta).

Radijalni plazma prikaz (725-ES) omogućuje vam da:

• odaberite dio plazme duž duljine baklje i duž radijusa kako biste optimizirali osjetljivost i minimalizirali smetnje,
• izbjegavanje utjecaja matrice,
• odaberite položaj gledanja prema visini plamenika,
• određivati ​​elemente u otopinama s 30% salinitetom 8 sati bez čišćenja plamenika.

Aksijalni pogled (720-ES) (vodoravna plazma) idealno za analizu tragova, granice detekcije su u prosjeku 5-10 puta niže nego u slučaju radijalnog pregleda.

Osim:

• moguće je odrediti 73 elementa u 35 sekundi s točnošću koja se ne može postići s dual-view instrumentima,
• simetrični vodeno hlađeni konus; nije potrebno otpuhivati ​​“hladni rep” plazme,
• Patentirani aksijalni dizajn omogućuje kontinuirani rad nekoliko sati s otopinama sa 10% saliniteta.

Neke značajke analize na Varian 720-ES/725-ES ICP spektrometrima.

Propisi o sadržaju opasnih elemenata sve su stroži, pa su zahtjevi za sigurnošću hrane sve veći. Osim toga, sukladno suvremenim standardima, ambalaža hrane mora biti označena sadržajem pojedinih komponenti. Takvo označavanje obično uključuje informacije o mineralima i drugim komponentama koje podržavaju uravnoteženu prehranu i ljudsko zdravlje.

Kada se koristi analitička oprema za analizu hrane, postaje sve važnije dobiti vrlo pouzdane podatke o elementarnom sastavu u širokom rasponu koncentracija, bilo da se radi o opasnim elementima u tragovima ili mineralnim komponentama u visokim koncentracijama.

• Mjerenja se vrše u širokom dinamičkom rasponu od ppb do postotaka zahvaljujući dvostrukom radijalnom i aksijalnom prikazu plazme. To omogućuje simultano provođenje opsežne analize u širokom rasponu koncentracija.
• Istodobno snimanje svih valnih duljina omogućuje vam da uzmete u obzir utjecaj matrice i automatski odaberete optimalne valne duljine. Točni podaci analize mogu se dobiti u kratkom vremenu.
• Prepoznatljiva karakteristike spektrometar (eko način rada, mini plamenik, vakuumski spektrometar) može značajno smanjiti trenutnu potrošnju argona.

Simultana analiza više elemenata piti vodu i otopina koja sadrži produkte mineralne razgradnje sira:

Za kontrolu objekta okoliš Potrebna je pouzdana, vrlo osjetljiva analiza, koja se uvijek izvodi u skladu s regulatornim standardima osmišljenim kako bi se osigurala sigurnost opskrbe vodom i zaštita okoliša. Osim toga, u laboratorijima koji analiziraju više od 100 uzoraka dnevno, povećanje produktivnosti i smanjenje operativnih troškova hitni su izazovi.

Na spektrometrima induktivno spregnute plazme serije ICPE-9800:

• Vertikalni sustav ubrizgavanja uzorka baklje dizajniran za smanjenje začepljenja baklje i smanjenje učinaka pamćenja pruža visoku razinu pouzdanosti. Čak i kod mjerenja bora, koji ima snažan učinak pamćenja, vrijeme pranja između mjerenja je kratko, što omogućuje smanjenje ukupnog vremena analize.
• Aksijalno gledanje plazme optimizirano je za maksimalnu osjetljivost.
• Još viša razina osjetljivosti postignuta je korištenjem dodatnog ultrazvučnog nebulizatora i generatora hidrida.

Rezultati mjerenja slijepog uzorka nakon
analiza uzorka s koncentracijom bora od 100 mg/l u trajanju od 2 minute

Trenutno se odobrava ažurirana verzija ICH Q3D dokumenta sa smjernicama Međunarodna konferencija o usklađivanju u pogledu analize mineralnih nečistoća u lijekovima. Granice detekcije moraju biti u skladu s prihvatljivim standardima dnevne doze. Validaciji metode također se pridaje velika pozornost kako bi se osigurala pouzdanost dobivenih analitičkih podataka. Osim toga, analiza zaostalih organskih otapala, kao što je dimetilformamid, koji se često koristi za otapanje uzoraka, trebala bi biti jednostavna, a rezultati dosljedni. Podrška korisnicima s elektroničkim upravljanjem podacima prema FDACFR-u, naslov 21, dio 11, također je važna.

Na spektrometrima induktivno spregnute plazme serije ICPE-9800:

• Vrlo osjetljivi CCD detektor od jednog inča pruža potrebne granice detekcije. Uz visoku osjetljivost, spektrometar je sposoban detektirati sve valne duljine istovremeno. To omogućuje brzo i jednostavno uzimanje u obzir spektralnih utjecaja pri analizi tableta i kapsula s matricom koja se temelji na, primjerice, titanijevom dioksidu.
• Plazma baklja dizajnirana je za sprječavanje prianjanja ugljika, što omogućuje mjerenje uzoraka na bazi organskih tvari.
  otapala bez upotrebe kisika. To omogućuje stabilnu analizu bez dodatnih troškova i vremena.
• Implementira se korisnička podrška za elektroničko upravljanje podacima u skladu s dijelom 11. poglavlja 21. FDACFR-a
  putem softvera ICPEsolution *

Analiza elementarnih nečistoća u lijekovima u skladu s ICH Q3D dokumentom korištenjem ICP spektrometra

PDE (tolerable daily intake) iz ICH Q3D verzije dokumenta korak4
Rezultati analize s podacima za 24 elementa dati su u metodološki materijali o korištenju ICP-OES (Application News No.J99).

* Podržava funkcioniranje laboratorijske mreže analitičke opreme pomoću softvera ICPEsolution u skladu sa zahtjevima 11. dijela poglavlja 21CFR

Potpuna usklađenost sa zahtjevima za elektronički zapisi I elektronički potpisi, koji su propisani u 11. dijelu Poglavlja 21 Kodeksa federalnih dokumenata FDACFR, kao i zahtjevi koje propisuje Ministarstvo zdravstva, rada i socijalne skrbi Japana, osigurani su korištenjem odgovarajuće verzije softvera ICPESolution (11. dio Puna verzija, izborno). Osim toga, budući da softver podržava laboratorijsku mrežu, glavni poslužitelj se može koristiti za integralno upravljanje dobivenim rezultatima mjerenja
od raznih analitičkih instrumenata uključujući HPLC, GC, GCMS, LCMS, UV, FTIR, vage, TOC, termalne analizatore, analizatore veličine čestica i opremu trećih strana.

ICP spektrometri naširoko se koriste u kemijskoj i petrokemijskoj industriji za praćenje opasnih metala u proizvodnji, kontrolu aditiva komponenti koje su ključne za funkcionalnost proizvoda i praćenje okoliša u cijelom postrojenju. U tu svrhu poželjno je imati pouzdanu i vrlo stabilnu opremu koja može analizirati različite uzorke, bez obzira na vrstu otapala (vodeno/organsko) ili u prisutnosti matrice. Također je važno pojednostaviti proces analize i smanjiti njezine troškove, što će povećati produktivnost svakodnevni rad za kontrolu kvalitete.

Na spektrometrima induktivno spregnute plazme serije ICPE-9800:

• Okomita orijentacija baklje, koja smanjuje efekte pamćenja, osigurava stabilne analitičke rezultate čak i pri proučavanju uzoraka s visokim koncentracijama kiselina i soli, kao i organskih otapala.
• Najnovija verzija moćnog softvera ICPEsolution čini svakodnevnu analizu jednostavnim i lakim zadatkom.
• Posebnosti spektrometra (eko način rada, mini-plamenik, evakuirani spektrometar) mogu značajno smanjiti trenutnu potrošnju argona.

U metalurgiji, rudarstvu i elektroničkoj industriji, ICP spektrometri se uglavnom koriste za kontrolu kvalitete materijala. Stoga je glavni zahtjev za analizom visoke preciznosti i dugoročnom stabilnošću. Osim toga, neki minerali i otpad iz elektroničke industrije složeni su matrični uzorci. U tim je slučajevima važno izbjeći spektralne utjecaje matrice kako bi se dobili pouzdani rezultati.

Na spektrometrima induktivno spregnute plazme serije ICPE-9800:

• Dobijte točne podatke čak i kada analizirate složene materijale. To se postiže snimanjem svih valnih duljina iz uzorka i opsežnom bazom podataka o valnim duljinama uključujući sve informacije o spektralnim smetnjama.
• Visoke razine ponovljivosti i dugoročne stabilnosti postižu se zahvaljujući vlastitom visokofrekventnom generatoru, sustavu ubrizgavanja plazme koji eliminira efekte pamćenja i pouzdanom optičkom sustavu.
• Jedinica za aksijalno gledanje može se ukloniti i sustav se može koristiti isključivo za radijalno gledanje.

Temeljno nova metoda koja kombinira prednosti ICP-OES (visoka produktivnost i širok raspon linearnosti određenih koncentracija) i plamene AAS (jednostavnost, visoka selektivnost, niska cijena opreme).

Danas samo Agilent ima ovu patentiranu metodu analize i spektrometar koji se masovno proizvodi više od 2,5 godine.

Radi na zrak, nisu potrebne plinske boce ili vodovi.

MP-AES Agilent 4200- jedinstveno rješenje za rutinsku analizu udaljenih laboratorija i kao novi alat za istraživačke centre.

U ožujku 2014. Agilent je predstavio sljedeću generaciju mikrovalnih plazma spektrometara
– MP-AES Agilent 4200.
Glavne prednosti MP-AES Agilent MP-AES 4200:

NISKI OPERATIVNI TROŠKOVI.

SIGURNA I EKONOMIČNA ANALIZA ELEMENTA.

BEZ SKUPIH I ZAPALJIVIH PLINOVA - RADI U ZRAKU!

Niski operativni troškovi- spektrometar ne troši skupe plinove. Dušična plazma radi na dušiku koji se automatski dobiva iz laboratorijskog zraka.

Poboljšanje sigurnosti laboratorija- Agilent 4200 MP-AES ne troši zapaljive i oksidirajuće plinove, pa nisu potrebne plinske komunikacije za te plinove niti rad s bocama.

Jednostavan za korištenje- V softver gotove metode izgrađene su na ruskom za rad s različitim vrstama uzoraka (na primjer, hrana, tlo, geokemija itd.)

Dostojan tehnički podaci - ova temeljno nova metoda kombinira prednosti ICP-OES (visoka produktivnost i širok raspon linearnosti određenih koncentracija) i plamene AAS (jednostavnost, visoka selektivnost, niska cijena opreme).

Visoka efikasnost- izvor plazme s magnetskom pobudom, novi dizajn sustava za unos uzorka, optimiziran put signala u optičkom dizajnu osiguravaju granice detekcije na razini radijalnog ICP-OES.

Glavne inovacije u modelu MP-AES 4200 u usporedbi s prethodnom generacijom spektrometra MP-AES 4100:

Optimiziran mikrovalni generator druge generacije i novi plamenik: poboljšane analitičke karakteristike, vijek trajanja plamenika i njegova otpornost na uzorke s visokim udjelom soli, proširene mogućnosti analize složenih uzoraka matrice i poboljšana ponovljivost.

Novi regulator protoka plina do raspršivača i učinkovit sustav ogledni uvod- bolja ponovljivost i dugotrajna stabilnost za “teške” uzorke.

MP Expert v1.2:- intuitivni softver, sa dodatne mogućnosti u paketu 'PRO' npr. prijenos podataka u Excel, mogućnost uklanjanja spektralne interferencije za ciljne elemente, automatska korekcija u internom standardnom načinu rada

Optimiziran dizajn valovoda– sada se plazma stvara dalje od injektora, plazma je simetričnija, a hvatanje aerosola u plazmu je bolje. To je povećalo performanse i vijek trajanja baklje, posebno pri radu sa složenim matričnim uzorcima.

Novi monokromatorski pogon- Bolja obnovljivost valne duljine, što poboljšava pozadinsko modeliranje i povećava dugoročnu stabilnost

Za sve spektrometre MP-AES 4100 u Ruskoj Federaciji isporučujemo komplet za nadogradnju za rad s novim plamenicima i višim salinitetom analiziranog uzorka.

• Određivanje koncentracija 75 elemenata (metali/nemetali) u otopinama brzinom od 10 sec/elementu
• Raspon izmjerenih koncentracija je od desetina ppb (µg/l) do desetaka %
• Relativna standardna devijacija (RSD) 1-3%
• Linearni raspon detektabilnih koncentracija do 5 reda veličine
• Izvrsna dugoročna stabilnost
• Za rad nisu potrebni zapaljivi plinovi ili argon: niski operativni troškovi i sigurnost
• Cijena kompleta opreme je na razini AAS, značajne uštede u operativnim troškovima
• Jednostavan za rukovanje, čišćenje i promjenu sustava za uvođenje uzorka
• Softver na ruskom
• Za analizu krutih i nehomogenih tekućih uzoraka potrebna je priprema uzorka, optimalna je brza mikrovalna priprema u autoklavu.

Ostale tehničke karakteristike

• Robusni magnetski pobuđeni izvor plazme pojednostavljuje analizu složenih matrica (tla, geoloških formacija, legura, goriva i organskih smjesa)
Izvorni vertikalni dizajn plamenika: veća stabilnost pri analizi složenih uzoraka; izravno aksijalno promatranje plazme: poboljšane granice detekcije Novi hidridni nastavak s MSIS membranskom tehnologijom ima bolju učinkovitost i omogućuje istovremeno određivanje elemenata koji stvaraju hidrid i zajedničkih elemenata Automatska optimizacija svih parametara nove tehnike pri radu s odabranom linijom, uklj. za povećanje osjetljivosti
• Relativno niska temperatura dušične plazme Agilent MP-AES 4200 (6000 0C naspram 8000 oC za ICP-OES) daje jednostavniji emisijski spektar, što je proizvođaču omogućilo da ponudi gotova rješenja u softveru spektrometra za analizu uzoraka hrane , metali/legure, geološke stijene, naftni proizvodi, objekti iz okoliša. Potonji je posebno prikladan za početnike i čini spektrometrom lakšim za rukovanje nego AAS. U isto vrijeme, Agilent MP-AES 4200 je superiorniji od plamenog AAS-a u osjetljivosti, linearnom rasponu, granicama detekcije i brzini.

Softver MP Expert (na ruskom)

Softver radi pod Windows 7 (8)
Zgodno, intuitivno sučelje za upravljanje i obradu podataka
Sustav pomoći i skočni savjeti
Automatizirani sustavi optimizacija i uklanjanje smetnji
Unaprijed postavljene metode za različiti tipovi uzorci
Funkcija MultiCal – mogućnost analize elemenata s visokim i niskim sadržajem istovremeno u jednom uzorku.
Sposobnost rada preko više spektralnih linija za svaki element kako bi se proširio dinamički raspon.

Također možete pogledati prezentaciju Agilent OneNeb nebulizatora