Ce poți găti din calmar: rapid și gustos

Fundamental metoda noua, combinând avantajele ICP-OES ( performante ridicateși o gamă largă de liniaritate a concentrațiilor determinate) și AAS de flacără (simplitate, selectivitate ridicată, cost redus al echipamentului).

Astăzi, numai Agilent are această metodă de analiză brevetată și un spectrometru care a fost produs în serie de mai bine de 2,5 ani.

Funcționează pe aer, nu sunt necesare butelii sau conducte de gaz.

MP-AES Agilent 4200- o soluție unică atât pentru analiza de rutină a laboratoarelor aflate la distanță, cât și ca nou instrument pentru centrele de cercetare.

În martie 2014, Agilent a introdus următoarea generație de spectrometre cu plasmă cu microunde
– MP-AES Agilent 4200.
Beneficii cheie MP-AES Agilent MP-AES 4200:

COSTURI DE OPERARE MICĂ.

ANALIZA ELEMENTALĂ SIGURĂ ȘI ECONOMICĂ.

FĂRĂ GAZE SCUMUSE ȘI COMBUSTIBILE - FUNCȚIONEAZĂ PE AER!

Costuri de operare reduse- spectrometrul nu consuma gaze scumpe. Plasma de azot funcționează cu azot obținut automat din aerul de laborator.

Îmbunătățirea siguranței în laborator- Agilent 4200 MP-AES nu consumă gaze inflamabile și oxidante, așa că nu este necesară comunicarea cu gaz pentru aceste gaze sau lucrul cu butelii.

Usor de folosit- software-ul în limba rusă are încorporate metode gata făcute pentru a lucra cu diferite tipuri de probe (de exemplu, alimente, sol, geochimie etc.)

Vrednic specificatii tehnice - această metodă fundamental nouă combină avantajele ICP-OES (productivitate ridicată și o gamă largă de liniaritate a concentrațiilor determinate) și AAS cu flacără (simplitate, selectivitate ridicată, cost redus al echipamentului).

Eficiență ridicată- sursă de plasmă cu excitație magnetică, design nou sistemele de injectare a probelor, calea optimizată a semnalului în designul optic oferă limite de detecție la nivelul ICP-OES radial.

Principalele inovații ale modelului MP-AES 4200 în comparație cu generația anterioară a spectrometrului MP-AES 4100:

Generator optimizat de a doua generație de microunde și arzător nou:îmbunătățită caracteristici analitice, durata de viață a arzătorului și rezistența acestuia la probele cu conținut ridicat de sare, capacități extinse de analiză a probelor matrice complexe, reproductibilitate îmbunătățită.

Noul regulator de debit de gaz al nebulizatorului și sistem eficient de introducere a probelor- reproductibilitate mai bună și stabilitate pe termen lung pentru probele „grele”.

MP Expert v1.2:- software intuitiv, cu caracteristici suplimentareîn pachetul „PRO”, de exemplu, transfer de date în Excel, capacitatea de a elimina interferența spectrală pentru elementele țintă, corecția automată în modul standard intern

Design optimizat al ghidului de undă– acum plasma se formează mai departe de injector, plasma este mai simetrică, iar captarea aerosolului în plasmă este mai bună. Acest lucru a crescut performanța și durata de viață a pistoletului, în special atunci când lucrați cu mostre complexe de matrice.

Noua unitate monocromatoare- Reproductibilitate mai bună a lungimii de undă, care îmbunătățește modelarea de fundal și crește stabilitatea pe termen lung

Pentru toate spectrometrele MP-AES 4100 din Federația Rusă, oferim un kit de upgrade pentru lucrul cu arzătoare noi și o salinitate mai mare a probei analizate.

• Determinarea concentrațiilor a 75 de elemente (metale/nemetale) în soluții la o viteză de 10 sec/element
• Intervalul de concentrații măsurate este de la zecimi de ppb (µg/l) la zeci de %
• Abaterea standard relativă (RSD) 1-3%
• Interval liniar de concentrații detectabile de până la 5 ordine de mărime
• Stabilitate excelentă pe termen lung
• Nu sunt necesare gaze inflamabile sau argon pentru funcționare: costuri de operare reduse și siguranță
• Costul unui set de echipamente este la nivelul AAS, economii semnificative ale costurilor de operare
• Ușor de operat, curățat și schimbat sistemul de introducere a probei
• Software în limba rusă
• Pentru analiza probelor solide și lichide neomogene, este necesară pregătirea rapidă cu microunde în autoclave.

Alte caracteristici tehnice

• Sursa robustă de plasmă excitată magnetic simplifică analiza matricelor complexe (soluri, formațiuni geologice, aliaje, combustibili și amestecuri organice)
Design original al arzatorului vertical: stabilitate mai mare la analiza probelor complexe; observare directă axială cu plasmă: limite de detecție îmbunătățite. Noul atașament hidrură cu tehnologia membranei MSIS are o eficiență mai bună și permite determinarea simultană a elementelor formatoare de hidrură și a elementelor comune Optimizarea automată a tuturor parametrilor noii tehnici atunci când se lucrează cu linia selectată, incl. pentru a crește sensibilitatea
• Temperatura relativ scăzută a plasmei de azot Agilent MP-AES 4200 (6000 0C față de 8000 oC pentru ICP-OES) oferă un spectru de emisie mai simplu, ceea ce a permis producătorului să ofere soluții gata făcute în software-ul spectrometrului pentru analiza probelor de alimente. , metale/aliaje, roci geologice, produse petroliere, obiecte de mediu. Acesta din urmă este convenabil în special pentru utilizatorii entry-level și face spectrometrul mai ușor de utilizat decât AAS. În același timp, Agilent MP-AES 4200 este superior AAS de flacără în ceea ce privește sensibilitatea, intervalul liniar, limitele de detectare și viteza.

Software MP Expert (în rusă)

Software-ul rulează sub Windows 7 (8)
Interfață convenabilă, intuitivă pentru gestionarea și procesarea datelor
Sistem de ajutor și sfaturi pop-up
Sisteme automatizate optimizarea și eliminarea interferențelor
Metode prestabilite pentru diferite tipuri mostre
Funcția MultiCal – capacitatea de a analiza simultan elemente cu conținut ridicat și scăzut într-o singură probă.
Abilitatea de a lucra pe mai multe linii spectrale pentru fiecare element pentru a extinde intervalul dinamic.

Puteti vedea si prezentarea nebulizatorului Agilent OneNeb

Reglementările pentru elementele periculoase devin din ce în ce mai stricte, astfel încât cerințele de siguranță sunt în creștere. produse alimentare. În plus, în conformitate cu standardele moderne, ambalajele alimentare trebuie să fie etichetate cu conținutul componentelor individuale. O astfel de etichetare include de obicei informații despre minerale și alte componente care susțin o dietă echilibrată și sănătatea umană.

Atunci când se utilizează echipamente analitice pentru analiza alimentelor, devine din ce în ce mai important să se obțină date de compoziție elementară extrem de fiabile într-o gamă largă de concentrații, fie că sunt elemente periculoase în urme sau componente minerale în concentrații mari.

• Măsurătorile sunt efectuate pe o gamă dinamică largă, de la ppb la procent, datorită vederilor radiale și axiale duble ale plasmei. Acest lucru permite efectuarea simultană a unei analize cuprinzătoare pe o gamă largă de concentrații.
• Înregistrarea simultană a tuturor lungimilor de undă vă permite să țineți cont de influența matricei și să selectați automat lungimile de undă optime. Datele de analiză precise pot fi obținute într-un timp scurt.
• Distinctiv trăsături caracteristice spectrometrul (mod eco, mini-arzător, spectrometru cu vid) poate reduce semnificativ consumul de curent de argon.

Analiză simultană cu mai multe elemente apă potabilăși o soluție care conține produse de descompunere minerală a brânzei:

Monitorizarea mediului necesită analize fiabile, extrem de sensibile, efectuate întotdeauna în conformitate cu standardele de reglementare menite să asigure siguranța alimentării cu apă și protecția mediului. În plus, în laboratoarele care analizează mai mult de 100 de probe pe zi, creșterea productivității și reducerea costurilor de operare sunt provocări presante.

Pe spectrometrele cu plasmă cuplate inductiv din seria ICPE-9800:

• Un sistem de injectare a probei cu o orientare verticală a pistoletului, conceput pentru a minimiza înfundarea pistolului și pentru a reduce efectele de memorie, oferă nivel înalt fiabilitate. Chiar și la măsurarea borului, care are efect puternic memorie, timpul de spălare dintre măsurători este scurt, ceea ce reduce timpul total de analiză.
• Vizualizarea axială cu plasmă este optimizată pentru o sensibilitate maximă.
• Un nivel și mai mare de sensibilitate a fost atins prin utilizarea unui nebulizator cu ultrasunete suplimentar și a unui generator de hidrură.

Rezultatele măsurătorii probelor goale după
analiza unei probe cu o concentrație de bor de 100 mg/l timp de 2 minute

O versiune actualizată a ghidului ICH Q3D este în prezent în curs de aprobare Conferinta Internationala privind Armonizarea privind analiza impurităților minerale din medicamente. Limitele de detecție trebuie să respecte cu strictețe standardele de doză zilnică acceptabile. De asemenea, validării metodei i se acordă o mare atenție pentru a asigura fiabilitatea datelor analitice obținute. În plus, analiza solvenților organici reziduali, cum ar fi dimetilformamida, care este adesea folosită pentru dizolvarea probelor, ar trebui să fie simplă și rezultatele sale consistente. Sprijinirea utilizatorilor cu gestionarea electronică a datelor conform FDACFR Titlul 21 Partea 11 este, de asemenea, importantă.

Pe spectrometrele cu plasmă cuplate inductiv din seria ICPE-9800:

• Detectorul CCD de un inch extrem de sensibil oferă limitele de detecție necesare. Pe lângă sensibilitatea sa ridicată, spectrometrul este capabil să detecteze toate lungimile de undă simultan. Acest lucru face posibilă luarea în considerare rapid și ușor a influențelor spectrale atunci când se analizează tabletele și capsulele cu o matrice bazată, de exemplu, pe dioxid de titan.
• Lanterna cu plasmă este proiectată pentru a inhiba aderența carbonului, permițând măsurarea probelor pe bază de organice.
  solvenți fără utilizarea oxigenului. Acest lucru permite o analiză stabilă fără costuri suplimentare și timp.
• Asistența utilizatorilor pentru gestionarea datelor electronice în conformitate cu partea 11 a capitolului 21 din FDACFR este implementată
  prin software-ul ICPEsolution *

Analiza impurităților elementare din medicamente în conformitate cu documentul ICH Q3D folosind un spectrometru ICP

PDE (doza zilnică tolerabilă) din versiunea preliminară a documentului ICH Q3D pasul4
Rezultatele analizei cu date pe 24 de elemente sunt prezentate în materialele metodologice privind utilizarea ICP-OES (Application News Nr.J99).

* Sprijină funcționarea rețelei de laborator a echipamentelor analitice folosind software-ul ICPEsolution în conformitate cu cerințele din partea 11 a capitolului 21CFR

Respectarea deplină a cerințelor înregistrărilor electronice și semnături electronice, care sunt prescrise în Partea 11 a Capitolului 21 din Codul Documentelor Federale FDACFR, precum și cerințele prevăzute de Departamentul Sănătății, Muncii și Securitate Socială Japonia, furnizată prin utilizarea versiunii corespunzătoare a software-ului ICPESolution (Partea 11 versiunea completă, opțional). În plus, deoarece software-ul acceptă rețeaua de laborator, serverul principal poate fi utilizat pentru a gestiona integral rezultatele măsurătorilor obținute
dintr-o varietate de instrumente analitice, inclusiv HPLC, GC, GCMS, LCMS, UV, FTIR, balanțe, TOC, analizoare termice, analizoare de dimensiunea particulelor și echipamente terțe.

Spectrometrele ICP sunt utilizate pe scară largă în domeniul chimic și industria petrochimică pentru control metale periculoaseîn producție, controlul aditivilor componentelor care sunt cheie pentru funcționalitatea produselor, controlul mediului în întreaga fabrică. În acest scop, este de dorit să existe un echipament fiabil și foarte stabil capabil să analizeze o varietate de probe, indiferent de tipul de solvent (apos/organic) sau în prezența unei matrice. De asemenea, este important să simplificați procesul de analiză și să reduceți costul acestuia, ceea ce va crește productivitatea munca zilnică pentru controlul calitatii.

Pe spectrometrele cu plasmă cuplate inductiv din seria ICPE-9800:

• Orientarea verticală a pistoletului, care reduce efectele de memorie, asigură rezultate analitice stabile chiar și atunci când se studiază probe cu concentrații mari de acizi și săruri, precum și solvenți organici.
• Cea mai recentă versiune a software-ului puternic ICPEsolution face din analiza de zi cu zi o sarcină simplă și ușoară.
• Caracteristicile distinctive ale spectrometrului (mod eco, mini-arzător, spectrometru evacuat) pot reduce semnificativ consumul de curent de argon.

În industria metalurgică, minieră și electronică, spectrometrele ICP sunt utilizate în principal pentru controlul calității materialelor. Prin urmare, principala cerere este de analiză de înaltă precizie și stabilitate pe termen lung. În plus, unele minerale și deșeuri din industria electronică sunt mostre de matrice complexe. În aceste cazuri, este important să se evite influențele spectrale ale matricei pentru a obține rezultate fiabile.

Pe spectrometrele cu plasmă cuplate inductiv din seria ICPE-9800:

• Obțineți date exacte chiar și atunci când analizați materiale complexe. Acest lucru se realizează prin înregistrarea tuturor lungimilor de undă din eșantion și a unei baze de date extinse de lungimi de undă care include toate informațiile despre interferența spectrală.
• Niveluri ridicate de reproductibilitate și stabilitate pe termen lung sunt atinse datorită unui generator de înaltă frecvență proprietar, unui sistem de injecție cu plasmă care elimină efectele de memorie și unui sistem optic fiabil.
• Unitatea de vizualizare axială poate fi demontată, iar sistemul poate fi utilizat exclusiv cu vizualizare radială.

Caracteristicile analitice ale metodei de spectrometrie de emisie atomică cu plasmă cuplată inductiv. Componentele principale ale dispozitivelor AES-ICP. Dezvoltarea metodelor de analiză a solidelor. Selectarea unui solvent pentru catalizator. Determinarea concentraţiilor în soluţii.

Este ușor să trimiți munca ta bună la baza de cunoștințe. Utilizați formularul de mai jos

Studenții, studenții absolvenți, tinerii oameni de știință care folosesc baza de cunoștințe în studiile și munca lor vă vor fi foarte recunoscători.

Postat pe http://www.allbest.ru/

Introducere

1. Revizuirea literaturii

1.2 Caracteristicile analitice ale metodei spectrometriei de emisie atomică cu plasmă cuplată inductiv (ICP-AES)

1.4 Componentele principale ale dispozitivelor AES-ICP

1.4.1 Pulverizatoare

1.4.2 Camere de pulverizare

1.4.3 Plasmă și torțe

1.4.4 Dispozitive pentru separarea luminii pe lungimi de undă

1.4.5 Detectoare

1.4.6 Interval dinamic în metoda ICP-AES

1.5 Interferență în metoda ICP-AES

1.5.1 Interferența spectrală

1.5.3 Limita inferioară de detecție. Acuratețe și reproductibilitate

1.5.4 Interval dinamic de concentrații în metoda ICP-AES

2. Etapele dezvoltării unei metodologii de analiză a solidelor folosind ICP-AES

3. Partea experimentală

3.2 Căutare linii analitice

3.6 Verificarea corectitudinii determinării concentrațiilor de Co, Fe, Ni, Al și Mg folosind metoda dezvoltată

3.7 Verificarea reproductibilității determinării concentrațiilor de Co, Fe, Ni, Al și Mg folosind metoda dezvoltată

Principalele rezultate și concluzii privind munca de diploma

Lista literaturii folosite

Introducere

Sarcinile laboratorului de analiză al Institutului de Cataliză includ întreținerea control analitic diverse metode pentru toate laboratoarele institutului implicate în crearea și studiul de noi catalizatori. În aceste scopuri, laboratorul a creat mai multe grupuri în care sunt distribuite metodele de analiză. Grupul în care s-a făcut acest lucru se numește grupul chimic analiza spectrală. Sarcina dezvoltării unei metode de analiză a catalizatorului Fe-Co-Ni suportat pe Al 2 O 3 și MgO pentru conținutul de componente active (Fe, Co și Ni) și componente suport (Al, Mg) a apărut în grupul pentru sinteza compușilor de suprafață, unde se lucrează cu privire la utilizarea catalizatorilor în producția de multistrat nanotuburi de carbon(MWCNT).

Relevanța subiectului.

Catalizatorii Fe-Co-Ni-O sunt solide multifazice cu particule foarte dispersate (6 - 23 nm). Sunt utilizate în sinteza nanotuburilor de carbon cu pereți multiplu (MWCNT) cu proprietăți fizice și chimice unice (conductivitate electrică și termică ridicată, rezistenta mecanica, inerție chimică etc.). Este cunoscut faptul că nanotuburile de carbon devin un material cheie pentru dezvoltarea nanotehnologiilor, în special, pentru producerea de materiale compozite în scopuri generale. Sinteza nanotuburilor se realizează folosind metode de depunere catalitică a carbonului în fază gazoasă și depinde în mod semnificativ de compozitia chimicași structura catalizatorilor utilizați. Calitatea nanotuburilor rezultate - diametrul, lungimea, numărul de straturi - depinde în mare măsură de acești factori. Astfel se explică rolul analizei elementare a substanțelor catalizatoare. Dezvoltarea unei metode de analiză a catalizatorilor pentru componente active este o verigă importantă în crearea de catalizatori de înaltă calitate.

Scopul lucrării.

Pentru a obține cele mai mici valori de eroare în determinarea concentrațiilor mari de elemente (1-50 wt.d., %) folosind spectrometria de emisie atomică cu plasmă cuplată inductiv (ICP-AES).

Problemă științifică

Dezvoltarea unei metode unificate de analiza a catalizatorilor Fe-Co-Ni-O pentru elementele Fe, Co, Ni, Al, Mg folosind ICP-AES cu metode de ameliorare a erorii la determinarea concentratiilor de 1-50 wt.d,%.

Etape de rezolvare a problemei:

1. Studiul problemelor de analiză a catalizatorilor Fe-Co-Ni-O pentru elementele principale Fe, Co, Ni, Al și Mg cu concentrații de la 1 la 50 wt.d,%

2. Studiul fundamentelor teoretice ale metodei ICP-AES.

3. Dezvoltarea unei metodologii de realizare a analizelor folosind ICP-AES.

4. Efectuarea analizei pentru o serie de probe de catalizatori Fe-Co-Ni-O

Noutate științifică.

1. A fost dezvoltată o metodă pentru detectarea elementelor principale din catalizatorii Fe-Co-Ni-O suportați pe Al 2 O 3 și MgO. Tehnica este unificată: vă permite să detectați rapid, dintr-o singură probă, următoarele elemente principale: Co, Ni, Fe, Al și Mg cu concentrații de la 1 la 50%.

2. Tehnica face posibilă obținerea unei valori de eroare în limitele valorilor acceptabile în metodele de spectrometrie de absorbție atomică: acuratețea analizei ar trebui să asigure că suma elementelor eșantionului este obținută în intervalul 99,5-100,5%.

Semnificația practică a tezei.

Pentru a rezolva problemele practice de detectare a elementelor principale din catalizatorii Fe-Co-Ni-O, a fost dezvoltată partea metodologică a metodei moderne de analiză ICP-AES cu mai multe elemente foarte sensibile. Experimentele au arătat că metoda dezvoltată reduce semnificativ eroarea în determinarea elementelor principale.

Aprobarea lucrării.

Rezultatele studiului compoziției elementelor de impurități și metoda de detectare a acestora au fost transferate grupului de sinteza compușilor de suprafață al Institutului de Cataliză SB RAS și au fost utilizate în rapoarte științifice.

Toate studiile teoretice și experimentale au fost efectuate de autor personal. A fost efectuată o analiză a datelor din literatură pe tema lucrării, a fost planificat un experiment și anume: selectarea unui solvent pentru obiectele de analiză, calculele coeficienților de diluție, selectarea liniilor analitice. Semnalele analitice au fost măsurate pe aparatul ORTIMA 4300DV și s-au făcut calcule de concentrație. Autorul a participat activ la testarea metodologiei dezvoltate pe alte probe, discutând rezultatele obținute și pregătind diapozitive pentru raport împreună cu supervizorul științific.

catalizator soluție de spectrometrie

1 . Revizuire de literatura

1.1 Informații cunoscute despre obiectele de analiză

Catalizatorii Fe-Co-Ni-O sunt solide multifazice cu particule foarte dispersate (6-23 nm). Ele sunt utilizate în sinteza nanotuburilor de carbon multipereți (MWCNT) cu proprietăți fizice și chimice unice (conductivitate electrică și termică ridicată, rezistență mecanică, inerție chimică etc.). Catalizatorii multicomponenti pentru sinteza MWCNT constau din particule rotunde sau cubice cu o rețea cristalină clar definită. Mărimea cristalitelor se modifică semnificativ atunci când se utilizează diferite suporturi și, de asemenea, se schimbă parțial atunci când conținutul de componentă activă este variat - scade odată cu scăderea proporției de metale active (Fe, Ni, Co).

1.2 Caracteristici analitice ale metodei spectrometriei de emisie atomică cu plasmă cuplată inductiv

Spectroscopia de emisie atomică cu plasmă cuplată inductiv (ICP AES) este o metodă de analiză elementară bazată pe spectrele de emisie optică a atomilor probei analizate într-o sursă de excitație - în plasmă.

Analiza ICP este în primul rând analiza soluției. Caracteristicile analitice ale metodei sunt discutate în acest aspect al aplicării sale. Prin dizolvarea probelor solide înainte de analiză, multe dintre interferențele asociate cu starea solidă a substanței sunt eliminate. ICP-AES atinge limite de detecție neobișnuit de scăzute. Interval de detectare 1-100 µg/l. Toate elementele au limite de detecție diferite: unele elemente au limite de detecție extrem de scăzute; o gamă largă de elemente au limite de detecție „bune”. Echipament modern a oferit o reproductibilitate bună comparabilă cu metodele cu flacără (în special analiza absorbției atomice). Reproductibilitatea este oarecum mai slabă decât alte metode analitice, dar este acceptabilă pentru majoritatea aplicațiilor analitice. Metoda poate da rezultate foarte precise, mai ales atunci când se detectează concentrații scăzute (până la 1%). Un avantaj important al metodei ICP-AES este volumul mic al soluției de testare necesar pentru analiză.

Probleme apar la determinarea unor elemente la conținuturi foarte mari (30% și peste), dacă este necesar să se obțină rezultate foarte precise.

Trebuie remarcate și alte dezavantaje ale acestei metode: dificultăți în determinarea elementelor ai căror atomi au foarte energii înalte excitație (P, Pb, Pt, Re, S, Se, Sn, Ta, Te, Cl, Br, J) sau energii mari de ionizare (metale alcaline), precum și linii analitice slabe (Pb, Pt, Os, Nb). , Ge, P, S, Se, Sn, Ta, Th, U), conducând la sensibilitate scăzută; nu este posibil să se determine H, N, O și C din cauza prezenței lor în mediu sau solvent; elementele radioactive nu pot fi determinate din cauza incapacității de a oferi protecție operatorului și din cauza dificultăților asociate cu substanțele standard; nu este posibil să se determine forme de valență diferite ale unui element din aceeași soluție; este necesar un consum mare de gaz purtător; există o anumită dificultate în dezvoltarea unei tehnici de dizolvare a probei care să permită păstrarea simultană și stabilă a tuturor elementelor unei probe solide în soluție. În ciuda tuturor deficiențelor metodei, este utilizată pe scară largă pentru detectarea a până la 72 de elemente ale tabelului periodic în intervalul de concentrație de la 0,001 la 100%. Unul dintre avantajele fundamentale ale ICP este capacitatea de a determina simultan 20 - 40 de elemente în același timp necesar pentru a efectua o analiză cu un singur element. Pentru a obține rezultate precise cu erori reduse, există o serie de tehnici: diluarea mare a soluțiilor studiate, măsurarea semnalului pe mai multe linii, neutilizarea liniilor analitice cu interferență spectrală, pregătirea probei cu mai multe probe.

Deci, caracteristicile analitice ale metodei ICP-AES fac posibilă utilizarea acestei metode pentru atingerea scopului stabilit în teză - obținerea unor rezultate de concentrații mari (1-50%) cu cele mai mici erori pentru această metodă. Dar pentru aceasta este necesar să folosiți toate metodele posibile pentru creșterea preciziei.

1.3 Fundamente teoretice Metoda ICP-AES

Spectroscopia de emisie atomică a început să se dezvolte la începutul secolului al XX-lea. Până la mijlocul secolului, spectrometria cu arc și scânteie deveniseră cele mai bune instrumente pentru analiști pentru a studia urmele concentrațiilor dintr-o gamă largă de elemente. În același timp, fotometria cu flacără a fost deja utilizată pe scară largă pentru a determina elementele ușor excitate. Un nou impuls pentru dezvoltarea metodei a fost o serie de publicații despre utilizarea plasmei cuplate inductiv ca sursă la temperatură înaltă de excitare a atomilor de probă. Plasma este creată prin trecerea unui flux de argon printr-o spirală inductoră prin care trece un curent de înaltă frecvență. Argonul se încălzește până la o temperatură foarte ridicată, în el apare o scânteie de descărcare electrică, care dezlipește electronii atomilor de argon. Scânteia începe o reacție în lanț de eliminare a electronilor din atomii de argon, de exemplu. declanșează procesul de ionizare a argonului și de formare a plasmei. O astfel de plasmă se numește plasmă cuplată inductiv. Formarea de plasmă are loc într-un arzător special conceput. Soluția de probă intră în fluxul de argon printr-un nebulizator. În plasmă, soluția de probă este expusă la temperaturi ridicate suficiente pentru a disocia substanța în atomi și pentru a excita atomii ca urmare a ciocnirilor lor. Prin absorbția energiei plasmei, atomii devin excitați, electronii lor sar pe orbite de energie mai înaltă. Zburând spre o secțiune mai rece a plasmei, atomii excitați revin la starea lor normală cu emisia de lumină policromatică (emisia), care conține radiația caracteristică unică a fiecărui element al soluției injectate cu o lungime de undă strict definită. Aceste lungimi de undă se numesc linii analitice. Pot fi mai multe dintre ele, în diferite părți ale spectrului. Ele sunt de mult cunoscute, bine măsurate și conținute în cărțile de referință ale liniilor spectrale. De regulă, sunt de mare intensitate. Radiația policromatică emisivă generată în plasmă cu soluția este captată de optica de focalizare a spectrometrului, apoi împărțită în secțiuni separate ale spectrului de un dispozitiv de dispersie. Spectrometrele timpurii foloseau rețele de difracție; instrumentele moderne folosesc rețele echelle. Ele sunt capabile să izoleze regiuni foarte înguste ale spectrului, aproape egale cu lungimea liniei analitice, ceea ce a transformat metoda spectroscopiei de emisie într-o metodă selectivă cu mai multe elemente. Cunoscând din cărțile de referință lungimile liniilor analitice ale elementelor individuale, puteți configura dispozitivul să emită un semnal de o anumită lungime de undă după separarea luminii policromatice. Semnalul luminos astfel obținut dintr-o parte îngustă a spectrului intră apoi într-un tub fotomultiplicator, după transformarea lui într-un semnal electric și amplificare, este afișat pe ecranul dispozitivului sub forma unei valori digitale a semnalului electric și în forma unei curbe de undă luminoasă într-o mică parte a spectrului, similar curbei funcției Gaussiene.

Metoda ICP-AES este prezentată schematic în Schema 1.

Schema 1. Reprezentarea schematică a metodei ICP-AES

1.4 Componentele principale ale dispozitivelor ICP-AES

Instrumentele metodei ICP-AES sunt dispozitive moderne complexe care necesită pregătire teoretică specială pentru a le opera. Prin urmare, mai jos sunt descrise principalele componente ale acestor dispozitive.

1.4.1 Pulverizatoare

Primul pas în analiza oricărei probe folosind metoda ICP-AES este introducerea acesteia în arzător. Proba poate fi solidă, lichidă sau gazoasă. Pentru probele solide și lichide, este necesar un echipament special. Vom lua în considerare în continuare introducerea unei probe lichide. Lichidele sunt de obicei pulverizate. Nebulizatoarele sunt dispozitive pentru introducerea probelor lichide într-un spectrometru sub formă de aerosol subțire. Atomizoarele utilizate cu ICP pentru a dispersa lichidele într-un aerosol sunt pneumatice (cel mai convenabil, dar nu cel mai eficient) și ultrasonice.

1.4.2 Camere de pulverizare

Odată ce atomizorul a generat un aerosol, acesta trebuie transportat la lanternă pentru a putea fi injectat în plasmă. Pentru a obține condiții de injecție mai stabile, o cameră de pulverizare este plasată între atomizor și arzător. Funcția principală a camerei de pulverizare este de a îndepărta picăturile mari din aerosol și de a netezi pulsația care apare în timpul pulverizării.

1.4.3 Plasmă și torțe

Plasma în care este injectată soluția analizată este un gaz în care atomii sunt în stare ionizată. Apare în arzătoarele plasate în bobina inductorului unui generator de înaltă frecvență. Când curenții de înaltă frecvență trec prin bobina inductorului, în interiorul bobinei apare un câmp magnetic alternant (pulsator), care afectează argonul ionizat care trece prin arzător, încălzindu-l. Această interacțiune a argonului ionizat și a unui câmp magnetic pulsatoriu se numește cuplare inductivă, iar plasma încălzită se numește „flacără” ICP cu o temperatură de 6000-10000 K.

Figura 2. Diagrama arzatorului

Zone din pluma de plasmă: 1 - analitice; 2 - radiatii primare; 3 - scurgere (stratul pielii); 4 - canal central (zona de preîncălzire). Piese pistolete cu plasma: 5 - inductor; 6 - tub de protectie care previne defectarea inductorului (instalat doar pe arzatoare scurte); 7 - tub exterior; 8 - tub intermediar; 9 - tub central. Debite gaze: 10 - externe; 11 - intermediar; 12 - transport.

1.4.4 Dispozitive pentru separarea luminii după lungimea de undă

Când soluția analizată intră în regiunea plasmei, numită zonă analitică normală, moleculele substanței analizate se dezintegrează în atomi, excitarea acestora și emisia ulterioară de lumină policromatică din atomii substanței analizate. Această emisie de lumină poartă caracteristicile calitative și cantitative ale atomilor elementelor, deci este selectată pentru măsurarea spectrometrică. În primul rând, este colectat prin focalizarea opticii, apoi alimentat în fanta de intrare a unui dispozitiv de dispersie (sau spectrometru). Următorul pas al ICP-AES este de a distinge emisiile unui element de emisiile altor elemente. Poate fi implementat în diferite moduri. Cel mai adesea aceasta este dispersia fizică a diferitelor lungimi de undă prin rețele de difracție. Prismele, filtrele și interferometrele pot fi folosite în aceste scopuri. În instrumentele moderne, rețelele echelier sunt cel mai adesea folosite pentru a separa lumina policromatică după lungimea de undă.

1.4.5 Detectoare

După ce spectrometrul a izolat linia de emisie analitică, se folosește un detector pentru a măsura intensitatea acesteia. De departe, cel mai utilizat detector în ICP AES este tubul fotomultiplicator (PMT), care este un tub vid care conține un material sensibil la lumină care eliberează electroni atunci când este lovit de fotonii luminii. Acești electroni knocked-out sunt accelerați spre dinod, eliminând doi până la cinci electroni secundari pentru fiecare electron care lovește suprafața sa. Cantitatea de energie electrică generată este proporțională cu cantitatea de lumină care o lovește. Analiza cantitativă în metoda ICP-AES se bazează pe această lege a fizicii.

1.5 Interferență în metoda ICP-AES

Pentru un chimist analitic, interferența este orice lucru care face ca semnalul de emisie de la un analit (element) dintr-o probă să difere de semnalul de la un analit de aceeași concentrație în soluția de calibrare. Prezența interferenței poate anula acuratețea determinării, astfel încât instrumentele moderne sunt proiectate pentru a minimiza această interferență. Interferența poate fi de origine spectrală și matriceală. Apar influențe grave, dar în aproape toate cazurile pot fi eliminate cu ușurință. Influențele în centralele nucleare ICP trebuie detectate în mod specific. Cauzele diferitelor interferențe sunt complexe.

1.5.1 Interferența spectrală

Interferența spectrală- suprapuneri (inclusiv radiații continue și de fond). Aceste interferențe sunt cel mai bine înțelese. Ele sunt adesea eliminate pur și simplu prin creșterea rezoluției spectrometrului sau prin schimbarea liniei spectrale. Semnalul înregistrat de electronica de măsurare este intensitatea totală a radiației analitului și a elementului de interferență. Mai jos sunt exemple de suprapuneri spectrale.

Figura 3. Tipuri de suprapuneri spectrale detectate în spectrometria ICP.

a - suprapunerea directă a liniilor analitice (1) și interferente (2). Lungimile de undă sunt prea apropiate pentru a fi rezolvate. Trebuie să faceți o diluție puternică sau să găsiți o altă linie fără o astfel de suprapunere;

b - suprapunerea aripilor sau suprapunerea parțială a liniilor analitice și interferente. Puteți reduce interferența prin creșterea rezoluției;

c - continuum sau suprapunere de fundal. Sunt date trei niveluri de suprapunere, corespunzătoare concentrațiilor crescânde ale elementului de interferență. Aici trebuie să căutați o linie într-o regiune diferită a spectrului.

Există atlase de spectre de excitație în ICP. Aproape sunt informatii complete despre cele mai potrivite linii pentru ICP și date experimentale despre multe posibile interferențe. Dificultățile apar atunci când un element are puține linii analitice. O atenție deosebită trebuie acordată probelor cu conținut ridicat de aluminiu, deoarece în regiunea de 190-220 nm emite un continuum de recombinare (Figura 3 c).

1.5.2 Interferența matricei și lumina parazită

Interferența matricei și lumina împrăștiată rezultă adesea din concentrații mari ale anumitor elemente sau compuși din matricea probei. Influența luminii împrăștiate este asociată cu proiectarea spectrometrului, iar interferența matricei este asociată cu metoda de introducere a probei în plasmă și cu funcționarea sursei de excitație, de exemplu. plasmă. În modelele moderne de spectrometru, nivelul de lumină parazită este redus semnificativ.

Interferența matricei poate fi întotdeauna detectată. Astfel, atunci când se modifică concentrația de acid, se modifică eficiența pulverizării și, ca urmare, sensibilitatea. Mai jos sunt exemple de un astfel de efect asupra sensibilității diferiților acizi minerali care sunt utilizați la prepararea probelor.

Figura 4. Scăderea intensității semnalului (% din semnalul inițial) cu adăugarea diferiților acizi.

Pentru a permite aplicarea acestor informații în practica analitică de rutină, concentrațiile de acizi adăugați sunt exprimate ca procente în volum de acizi concentrați utilizați în mod obișnuit, și anume, 37% HCI, 60% HCIO4, 85% H3PO4, 70% HNO3, 96% H. 2 SO 4 (procent din masă). Din cifrele de mai sus este clar că toți acizii suprimă semnalul aluminiului (de-a lungul liniei de 308,2 nm) și manganului (de-a lungul liniei de 257,61 nm), iar influența HCl și HClO 4 este mult mai slabă decât cea a H 2 SO 4 . De asemenea, din cifre reiese clar că toți acizii și toate elementele au propria lor influență asupra sensibilității, prin urmare, atunci când se dezvoltă metode cu concentrații diferite de acid, este necesar să se efectueze un astfel de studiu și să se țină cont de rezultate. O modalitate eficientă eliminarea unei astfel de interferențe de la acizi - menținerea conținutului adecvat al acestora în standard. Creșterea temperaturii lichidului de pulverizare poate reduce efectul de matrice al acizilor.

Un alt tip de interferență a matricei este asociat cu plasmă, adică. cu procesul de excitare. Astfel, este posibil să se detecteze influența unei concentrații în schimbare a elementului de matrice (K, Na, Mg, Ca) asupra procesului de excitație, conducând la o scădere a semnalului de ieșire. Pe măsură ce concentrațiile acestor elemente în soluție cresc, semnalul analitic scade și fondul crește. Se poate presupune că lista de astfel de elemente poate fi completată cu elemente noi, de ex. Atunci când se dezvoltă o metodologie, ar trebui verificată prezența unui astfel de efect de matrice. De asemenea, este necesar să se țină cont de interferența ionizării din prezența unui exces mare de elemente ușor ionizate (alcali). O modalitate universală de a evita interferența matricei este de a dilua soluțiile aflate în studiu la un nivel de fundal fix (care nu se mai schimbă cu diluarea ulterioară). Aici problema poate fi doar pentru determinarea concentrațiilor scăzute de elemente, când diluarea va duce la îndepărtarea de la limita inferioară de detecție.

1.5.3 Limita inferioară de detectare. Acuratețe și reproductibilitate

Limita inferioară de detecție (LOD) este un indicator important atunci când se evaluează un instrument și o metodă. Aceasta este cea mai scăzută concentrație care poate fi identificată în mod fiabil ca fiind peste nivelul de radiație zero și care poate fi cuantificată cu ușurință. Nivelul zero corespunde valorii 3?, unde? este abaterea standard a derivei medii (zgomotului) de fond, care constă din emisia (zgomotul) de plasmă, apă distilată, fotomultiplicatoare și electronice. Pentru a obține limita inferioară de detecție (µg/cm3), semnalul corespunzător valorii se înmulțește cu 3 și, printr-un grafic de calibrare pentru element, se transformă în concentrația acestui element. μg/cm3 dintr-un element corespunzător unui semnal de 3 este luat ca limită de detecție a elementului. În dispozitivele moderne cu programe de calculator concentrația corespunzătoare semnalului 3? sunt calculate automat. În OPTIMA 4300DV de la PERKINELMER este afișată ca valoare SD în µg/cm 3 atunci când este pulverizată o soluție de fundal VOLĂ (de obicei apă distilată) Măsurătorile concentrației în apropierea limitei de detectare pot fi doar semi-cantitative. Pentru măsurători cantitative cu o eroare de ±10% relativă, este necesar n.p.o. creste de 5 ori, cu o eroare de ±2% fata de n.p. trebuie crescut de 100 de ori. În practică, aceasta înseamnă că dacă ați luat o probă și/sau diluție și ați determinat o concentrație în ele apropiată de valoarea SD, atunci trebuie să refaceți analiza, reducând diluția de 5-100 de ori sau mărind proba cu 5- de 100 de ori. Pot apărea dificultăți dacă există o cantitate insuficientă de soluție sau substanță uscată analizată. În astfel de cazuri, trebuie să găsiți un compromis cu privire la acuratețe împreună cu clientul.

Metoda ICP-AES este o metodă cu reproductibilitate bună. Reproductibilitatea poate fi calculată prin simpla repetare a măsurătorilor aceleiași soluții pe o perioadă scurtă de timp sau prin repetarea testelor pe o perioadă lungă de timp, inclusiv prelevarea și dizolvarea probei. Când se apropie de n.p.o. reproductibilitatea este mult redusă. Reproductibilitatea este afectată de modificările condiţiilor de pulverizare (înfundarea duzei, temperatură etc.) deoarece modifică foarte mult emisiile. Fluctuațiile slabe ale presiunii în camera de pulverizare modifică, de asemenea, emisia, așa că trebuie să vă asigurați că gazul din soluția de testat și din rezervorul de scurgere nu intră în cameră (hidrogen sulfurat, oxizi de azot, SiF 4 etc.). Un standard intern poate fi utilizat pentru a îmbunătăți reproductibilitatea prin potrivirea elementului standard intern cu elementul analizat. Dar această metodă nu este foarte potrivită pentru analiza de rutină din cauza complexității sale.

Valabilitatea unei metode este determinată în parte de reproductibilitatea acesteia. Dar într-o măsură mai mare datorită influențelor sale sistematice (influența matricelor și a altor interferențe). Nivelul general de interferență în metoda ICP-AES variază în fiecare caz specific, dar în majoritatea cazurilor interferența sistematică poate fi eliminată și atunci corectitudinea (precizia) analizei este limitată doar de reproductibilitate. Astfel, dacă este posibilă eliminarea interferenței matricei prin diluare, atunci este posibilă determinarea analitului în probe diferite (prin matrice) folosind aceleași grafice de calibrare, făcând mai multe măsurători paralele de semnal pentru a evalua reproductibilitatea. Dispozitivele sale moderne calculează automat și valoarea RSD, care însoțește fiecare rezultat obținut pe dispozitiv. Se calculează folosind aceleași formule ca SD.

2. Etapele dezvoltării metodelor de analiză a solidelor folosind ICP-AES.

În acest capitol vă oferim diagrama schematica dezvoltarea unei metodologii pentru efectuarea analizei elementare în solide folosind ICP-AES. Am identificat 17 etape principale în dezvoltarea metodologiei.

Figura 5. Schema principalelor etape de dezvoltare a metodei.

Explicații pentru unele etape ale schemei.

Etapa 1. Proba trebuie zdrobită temeinic (100%) într-un mortar de agat, cernând particulele mari și măcinandu-le din nou.

Etapa 4. Este important să se cunoască limita inferioară de detecție (LOD) pentru sarcinile de determinare a concentrațiilor sub 1% pentru a calcula corect proba și a decide dacă este necesară concentrația.

Etapa 5. Calculul greutății se efectuează după formula

Greutate (g) = µg/cm3 *V/104 *C, unde

µg/cm 3 - intervalul de concentrație al soluțiilor standard de lucru. Formula folosește concentrația primei și ultimei soluții standard, care va fi folosită pentru a construi curba de calibrare;

V este volumul balonului cotat în care este transferată soluția de probă, ml;

C este concentrația așteptată a elementului, în fracție de masă, %. Dacă această concentrație este necunoscută, atunci trebuie să luați proba maximă posibilă pentru metoda ICP-AES. Acesta este 1 g la 100 ml de soluție originală. Porțiunile mari pot provoca efecte de matrice, dar nu întotdeauna, așa că trebuie să verificați și, dacă este necesar, să măriți porția. Acest lucru se poate face atunci când este nevoie de a detecta concentrații foarte scăzute (sub limita inferioară de detecție). Această tehnică se numește concentrație de analit.

Etapa 6. Metoda de transfer a unei probe solide într-o soluție poate fi oricare cunoscută în practica analitică. Având în vedere existența multor metode, trebuie să alegeți cea mai rapidă, cea mai curată (în sensul introducerii mai puține suplimentare elemente chimiceîn timpul pregătirii probei) și cel mai accesibil. Aceasta este de obicei o soluție acidă. Pentru scopuri de analiză folosind ICP-AES, dizolvarea acidă este soluția cea mai preferată pentru noi. Ce acid să ia depinde de proprietățile elementelor eșantionului. Aici trebuie să lucrați cu literatura și să o utilizați pentru a selecta un solvent care va asigura procesul de dizolvare fără pierderea elementelor determinate sub formă de compuși volatili sau sub formă de sedimente secundare. Există multe manuale disponibile pentru pregătirea probelor.

Solventul este selectat în funcție de proprietățile elementelor substanței care este analizată, chiar dacă unele elemente din compoziția substanței nu sunt determinate. Pentru a găsi un solvent pentru catalizator, trebuie să aflați de la client ce v-a adus pentru analiză. De regulă, clientul știe acest lucru. De asemenea, puteți întreba despre solubilitatea acestei substanțe. Și numai după aceasta ar trebui să începeți să căutați un solvent.

Pasul 13: Diluarea este o procedură importantă pentru a reduce interferența spectrală și a matricei în tehnica ICP-AES. Regula generală Aici pot fi sfaturi pentru a face mai multe diluții și a compara rezultatele fotometrice obținute. Dacă se dovedesc a fi aceleași (în ceea ce privește soluția originală) pentru cel puțin ultimele două diluții, aceasta indică absența oricărei interferențe în aceste două soluții. Dacă nu există astfel de rezultate identice, trebuie să continuați să reduceți concentrația în soluția fotometrică, adică. continuă să crească rata de diluție. Dacă posibilitățile de diluare sunt epuizate (depășiți limita de detectare a elementului), trebuie să căutați o altă linie de spectru mai sensibilă sau să efectuați măsurători pe dispozitiv folosind metoda aditivă. În majoritatea cazurilor, în metoda ICP-AES, este posibil să se evite orice interferență prin diluare.

Etapa 14. Dizolvarea suplimentară a precipitatului se efectuează în condiții mai stricte în comparație cu cele selectate conform punctului 6. Aici puteți folosi atât încălzirea cu microunde sub presiune, cât și fuziune.

Etapa 12, 15, 16. Fotometria soluțiilor studiate se efectuează pe linii analitice preselectate, care să fie cât mai selective, fără interferențe spectrale. De regulă, există mai multe linii analitice; acestea sunt situate în diferite părți ale spectrului vizibil, ceea ce vă permite să selectați o linie selectivă. Când înlocuiți o linie, apare o problemă în sensibilitatea acesteia, poate să nu fie ridicată și să nu fie adecvată pentru detectarea concentrațiilor scăzute de elemente. Puteți crește concentrația unui element și puteți elimina interferența spectrală folosind în diverse moduri concentrația (creșterea probei, evaporarea, extracția, schimbul de ioni, distilarea compușilor din matrice volatilă etc.)

3. Partea experimentală

În capitolul 2, am subliniat principalele etape ale dezvoltării unei tehnici de analiză ICP-AES. În acest capitol, am aplicat acest ghid pentru a dezvolta o metodologie specifică pentru efectuarea analizei conținutului elementelor principale dintr-un catalizator Fe-Co-Ni suportat pe Al 2 O 3. Pentru a îmbunătăți calitatea rezultatelor la concentrații mari, am folosit toate tehnicile posibile care ne permit să creștem acuratețea rezultatelor, astfel de tehnici includ:

1) creșterea numărului de legături paralele;

2) diluarea obligatorie a soluțiilor de testare inițiale cu adăugarea unei cantități suficiente de acid pentru a suprima hidroliza sărurilor;

3) prepararea soluțiilor standard într-un balon pentru toate elementele cu aceeași cantitate de acid ca în soluțiile studiate;

4) determinarea concentraţiilor folosind mai multe linii selective;

Tabelul 1. Concentrațiile dorite ale principalelor elemente ale probei și acceptabilitatea determinărilor acestora

Am adoptat limitele erorilor admise (acuratețea realizabilă) conform recomandărilor Institutului de Cercetare Științifică a Materiilor Prime Minerale (VIMS) din întreaga Uniune. Instrucțiunile Consiliului Științific de Chimie Analitică pentru metodele spectrale indică faptul că acuratețea analizei ar trebui să asigure că suma elementelor probei se află în intervalul 99,5-100,5 fracție de masă,%. Pentru concentrațiile rămase, am calculat aceste toleranțe de eroare pe baza următoarei logici - cu cât procentul absolut este mai mic, cu atât eroarea relativă poate fi mai mare.

Sarcina analitică a fost următoarea: selectarea unui solvent pentru catalizator, găsirea liniilor analitice pentru Fe, Co, Ni, Al și Mg, selectarea condițiilor fotometrice pe dispozitivul OPTIMA 4300DV, obținerea datelor privind concentrațiile analiților, verificarea corectitudinii determinării a acestor concentrații, evaluați reproductibilitatea rezultatelor folosind abaterea standard, calculați și scrieți textul metodologiei conform regulilor GOST

3.1 Selectarea unui solvent pentru catalizator

După ce am studiat literatura despre metodele de dizolvare pentru sisteme precum catalizatorul Fe-Co-Ni-O suportat pe Al 2 O 3 și MgO, am ales solventul necesar - H 2 SO 4 (1:1) și încălzirea până când proba a fost completă. dizolvat.

3.2 Căutare linii analitice

Am găsit linii analitice pentru elementele determinate Fe, Co, Ni, Al și Mg. Fiecare dintre elementele enumerate are cel puțin o linie analitică în partea vizibilă a spectrului, mai des sunt mai multe. Aceste linii sunt luminoase, vizibile, sunt libere de radiația altor elemente din această listă, iar radiația lor poate fi bine măsurată. Căutarea unor astfel de linii în dispozitivul OPTIMA se efectuează conform instrucțiunilor pentru dispozitiv. Programul dispozitivului conține 5-7 dintre cele mai selective și sensibile linii pentru 70 de elemente ale tabelului periodic, ceea ce simplifică foarte mult căutarea linia dorită. Același program conține informații despre mediul imediat al liniei analitice din lista de elemente eșantion. Acest lucru ajută, de asemenea, să descoperiți rapid ce element, la ce concentrație, va interfera cu funcționarea liniei analitice selectate. Influența interferentă a elementelor însoțitoare se manifestă cel mai adesea atunci când se determină concentrații scăzute pe fondul celor însoțitoare ridicate. În eșantionul nostru, toate concentrațiile sunt ridicate și nu există niciun pericol special de influență asociată dacă este aleasă o linie selectivă. Puteți verifica acest lucru și folosind software-ul dispozitivului, care desenează spectre fie sub forma unui clopoțel separat, fie cu ele suprapuse unul peste celălalt. Acționând conform principiului descris, am selectat trei linii analitice dintre cele incluse în program elementele fiind determinate. (Tabelul 2)

Tabelul 2. Linii analitice ale elementelor determinate (încorporate în program).

3.3 Alegerea conditii optime fotometrie pe dispozitivul OPTIMA 4300 DV

Condițiile pentru efectuarea măsurătorilor pe spectrometrul OPTIMA 4300DV pot fi selectate pentru fiecare probă, dar dacă se utilizează o tehnică unificată, atunci este necesar să se selecteze parametri medii care să asigure rezultate bune pentru toate elementele. Am ales aceste condiții.

3.4 Prepararea soluțiilor standard

Pentru a măsura concentrațiile din soluțiile studiate, este necesară calibrarea dispozitivului folosind soluții standard. Soluțiile standard sunt preparate fie din probe standard de compoziție de stat achiziționate (compoziție GSO), fie din substanțe adecvate pentru standarde.

3.5 Calibrarea spectrometrului și determinarea concentrațiilor în soluțiile de testat

Pregătirea spectrometrului și operarea soluțiilor de pulverizare se efectuează în conformitate cu instrucțiunile de utilizare ale dispozitivului. În primul rând, se pulverizează o soluție standard de lucru comună cu o concentrație de masă a elementelor Fe, Co, Ni, Mg și Al de 10 μg/cm3. Calculatorul calculează dependențele de calibrare ale intensității radiației fiecărui element (Fe, Co, Ni, Mg și Al) în unități convenționale de concentrația de masă a elementului (Fe, Co, Ni, Mg și Al). Se pare că există cinci grafice de calibrare pentru cinci elemente.

Pulverizați soluția de testare. Soluţiile testate au fost proba nr. 1 din compoziţie (Fe-Co-O/Al203) şi proba nr. 2 din compoziţia Fe-Ni-Co-O/Al203 + MgO. Calculatorul calculează concentrația în masă a elementelor (Fe, Co, Ni, Mg și Al) în μg/cm 3 . Rezultatele sunt prezentate în Tabelul 3.

Tabelul 3. Rezultatele determinării concentrațiilor de Fe, Co și Al de-a lungul a trei linii din probe. nr 1.

Datele din tabel au fost utilizate pentru a calcula rezultatele analizei în fracții de masă,%. Elementele au fost determinate pe trei linii analitice. Rezultatele sunt prezentate în tabel.

Tabel 4. Rezultate în % pentru proba nr. 1 (Fe-Co-O/Al 2 O 3)

Tabel 5. Rezultate în % pentru proba nr. 2 (Ni-Co-O/Al2O3+MgO)

3.6 Verificarea determinării corecte a concentrațiilor de Fe, Co, Ni, Al și Mg

Pentru a demonstra corectitudinea rezultatelor obținute, putem folosi trei metode:

1) Verificați acuratețea utilizând o altă metodă de analiză;

2) Verificați corectitudinea aceleiași compoziții de catalizator folosind o probă standard;

3) Folosind metoda „găsit-găsit”.

Am folosit metoda „introdus – găsit”. Acest lucru este foarte convenabil, deoarece... Acesta este un înlocuitor pentru standardele scumpe care nu sunt întotdeauna la îndemână. Ideea este că introducem un aditiv dintr-o soluție standard a elementului în soluția studiată, apoi măsurăm concentrația elementului pe dispozitiv în două soluții - fără aditiv și cu aditiv. Rezultatul fără aditiv se scade din rezultatul cu aditiv. Diferența ar trebui să fie concentrația aditivului. Tabelul 6 prezintă rezultatele unui astfel de test cu proba nr. 1.

Tabelul 6. Rezultatele verificării rezultatelor pentru probele nr. 1 și nr. 2 prin metoda „găsit-găsit”.

Deoarece tehnica trebuie să fie prevăzută cu erori în determinarea concentrațiilor dorite ale fiecărui element, am calculat această eroare folosind algoritmul de calcul dat în GOST 8.207. Toate rezultatele acestor calcule sunt prezentate în Tabelul 7.

Tabelul 7. Însumarea componentelor erorii: acuratețea și reproductibilitatea pentru eșantionul nr. 1 și nr. 2.

Rezultatele din tabel sunt obținute folosind următoarele formule:

unde este abaterea standard a unui singur rezultat;

x i este un singur rezultat al analizei;

n este numărul de definiții paralele (avem 6).

unde x av este rezultatul mediu al analizei;

Abaterea standard a rezultatului mediu.

unde este acuratețea rezultatului analizei sau eroarea sistematică totală, μg/cm 3 sau wt.d., %

unde r este raportul dintre componenta sistematică și cea aleatorie. Un criteriu pentru compararea erorilor aleatoare și sistematice.

Dacă r? 0,8, atunci eroarea =±2 * cu o probabilitate de 95%, i.e. eroarea se datorează numai componentei aleatoare.

Dacă r ?8, atunci =, adică. eroarea se datorează componentei aleatorii

Dacă r este de la 0,8 la 8 atunci =, adică eroarea este o componentă a două componente.

Deci, am dezvoltat o metodă pentru determinarea concentrațiilor mari de elemente (1-50%) în catalizatorul Fe-Co-Ni-O /Al 2 O 3 + MgO folosind ICP-AES cu erori acceptabile. Textul metodologiei este compilat în conformitate cu GOST R8.563-96.

4. Calcul și partea economică

4.1 Calculul costului determinării Fe, Co, Al, Ni, Mg prin ICP-AES

Costul analizei este cel mai important indicator eficienta economica producerea acestuia. Ea reflectă toate părțile activitate economică iar rezultatele utilizării tuturor resurselor de producţie se acumulează.

Calculul costului mijloacelor fixe pentru analiză și stabilirea dependenței de calibrare

Dependența de calibrare pentru determinarea fierului, cobaltului, aluminiului, nichelului, magneziului în ICP AES.

Calculul costului instrumentelor de măsură și echipamentelor de laborator

Tabel 9. Echipamente de analiză

Tabel 10. Echipamente pentru stabilirea dependenței de calibrare

Calcularea costurilor de laborator

Laboratorul implicat în analiză este de 35 m2.

Calculul costului de laborator este determinat de formula:

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

unde C este costul spațiilor, ruble;

De la 1 m 2 - cost de 1 m 2 din suprafața camerei, ruble;

S - suprafata ocupata, m 2.

Pentru calculul nostru, costul laboratorului este:

40.000 rub./m2 * 24m 2 = 96.0000 rub.

Amortizarea mijloacelor fixe

Amortizarea este transferul treptat al costului mijloacelor fixe la costul produselor finite.

Calculul amortizării incluse în costul analizei a fost efectuat folosind următoarele formule:

Na = (1/n)*100%, (6)

unde N a este rata de amortizare, %;

n - durata de viață standard, ani.

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

unde F n este costul inițial al mijloacelor fixe, ruble;

N a - rata de amortizare, %;

Și anul - taxe anuale de amortizare, ruble.

O lună = Un an /m, (8)

unde Un an este amortizarea anuală, ruble;

m - numărul de luni dintr-un an;

Și o lună este depreciere pe lună, ruble.

O oră = O lună /t lună, (9)

unde O lună este amortizarea pe lună, ruble;

Și o oră este depreciere pe oră.

A pentru analiză = O oră * analiză t, (10)

unde O oră este amortizarea pe oră;

Iar pentru analiză - amortizare inclusă în costul analizei.

Tabelul 11. Calculul deprecierii mijloacelor fixe pentru analiză

Tabelul 12. Calculul deprecierii mijloacelor fixe pentru stabilirea unei relații de calibrare

Calculul costurilor cu reactiv

Tabelul 13. Calculul costurilor pentru reactivii pentru analiză

Tabelul 14. Calculul costurilor cu reactiv pentru a stabili o relație de calibrare

Calculul timpului alocat analizei

Pentru a determina conținutul de fier, cobalt, aluminiu, nichel, magneziu folosind spectrometrie de emisie atomică cu plasmă cuplată inductiv, trebuie efectuate următoarele operații:

Realizarea experimentului - 1 oră;

Prelucrarea și emiterea rezultatelor - 0,5 ore.

Analiza necesită 2 ore. Timpul de funcționare a echipamentului este de 1 oră.

Pentru a calibra analizorul, trebuie să efectuați următoarele operații:

Pregătirea pentru experiment - 0,5 ore;

Prepararea solutiilor de calibrare - 0,5 ore;

Stabilirea dependenței de calibrare - 0,5 ore;

Prelucrarea rezultatelor măsurătorilor - 0,5 ore.

Pentru a stabili relația de calibrare, trebuie să petreceți 2 ore. Timpul de funcționare al echipamentului este de 1 oră.

Calculul costurilor pentru sticla de laborator pentru analiză

Costul sticlariei de laborator, inclus în costul analizei, a fost calculat folosind următoarele formule:

unde C este costul articolelor din sticlă de laborator;

m - numărul de luni dintr-un an;

3 luni - costuri pentru sticla de laborator pe lună, ruble.

unde 3 luni este costul sticlăriei de laborator pe lună, ruble;

t luna - numărul de ore de lucru într-o lună;

3 ore - costuri pentru sticla de laborator pe oră, ruble.

unde 3 ore este costul sticlariei de laborator pe oră, ruble;

t analiză - timp de analiză, ore;

3 pentru analiză - costul sticlariei de laborator per analiză.

Tabelul 15. Costuri cu sticla de laborator pentru analiză

Pentru o analiză, trebuie să cheltuiți 0,5 ruble pe sticlă de laborator.

Tabel 16. Costuri pentru sticla de laborator pentru stabilirea unei relații de calibrare

Pentru a stabili o relație de calibrare, trebuie să cheltuiți 0,5 ruble pe sticlă de laborator.

Calculul costurilor energetice

Costurile cu energia sunt calculate pe baza consumului de energie al echipamentului implicat, a duratei de funcționare a echipamentului și a prețului pe kWh de energie.

Tabelul 17. Calculul costurilor energetice pentru analiză

Tabelul 18. Calculul costurilor energetice pentru a stabili o relație de calibrare

Calcul salariu asistent de laborator

Tabel 19. Calculul salariilor de asistent de laborator pentru analize

Tabelul 20. Calculul salariului unui asistent de laborator pentru stabilirea unei relații de calibrare

Contribuții pentru nevoi sociale

Contribuțiile pentru nevoi sociale sunt de 30%, din care:

Primim:

Suma, total * Tarif

Total: 200*0,3 = 60 frecții. - contributii sociale pentru analiza

Total: 200*0,3 = 60 frecții. - deduceri pentru nevoi sociale pentru stabilirea unei relaţii de calibrare

Calcul general

În cadrul proiectului, se presupune că costurile generale reprezintă 32% din salariul asistentului de laborator:

Sumă, totală * 0,32

200*0,32 = 64 rub. - costuri generale pentru analiză

200*0,32 = 64 rub. - costuri generale pentru stabilirea dependenţei de calibrare

Calculul altor costuri

Alte cheltuieli acceptate în valoare de 7% din valoarea cheltuielilor de mai sus:

Vase + Reactivi + Energie + Salarii + Contribuții la asigurările sociale. nevoi + Absorbție de șoc. Mijloace fixe + Cheltuieli generale = Cheltuieli

0,5+4,14+28,52+200+60+51,4+64 = 408,56 - cheltuieli cheltuite pentru analiză

0,5+4,14+28,05+200+60+47,2+64 = 403,89 - cheltuieli cheltuite pentru stabilirea relației de calibrare

Cheltuieli * 0,07 = Alte cheltuieli.

408,56 * 0,07 = 28,60 rub. - alte costuri pe analiză

403,89*0,07= 28,27 rub. - alte costuri suportate pentru stabilirea relatiei de calibrare

Tabelul 21. Structura procentuală a costurilor pentru analiză, ținând cont de stabilirea unei relații de calibrare

Schema 2. Structura costurilor.

Concluzie: Costul analizei, ținând cont de costurile dependenței de calibrare, a fost de 861,72 ruble.

Cea mai mare pondere în structura costurilor o ocupă costurile pt salariile asistent de laborator (46,41%), amortizarea mijloacelor fixe (10,55), ponderea altor costuri este nesemnificativa.

Constatări cheie

1. Au fost studiate aspectele teoretice ale metodei spectrometriei de emisie atomică cu plasmă cuplată inductiv.

2. A fost studiat designul spectrometrului OPTIMA 4300DV.

3. A fost dezvoltată o metodă unificată pentru analiza catalizatorului Fe-Co-Ni-O susținut pe Al 2 O 3 și MgO, pentru elementele Fe, Co, Ni, Al și Mg cu concentrații de la 1 la 50% prin ICP- AES folosind un spectrometru OPTIMA 4300DV.

4. Au fost utilizate tehnici de analiză care fac posibilă determinarea unor concentrații mari de elemente folosind o metodă foarte sensibilă și anume:

– creșterea numărului de legături paralele;

– diluarea obligatorie a soluțiilor de testare inițiale cu adăugarea unei cantități suficiente de acid pentru a suprima hidroliza sărurilor;

– prepararea solutiilor etalon intr-un balon pentru toate elementele cu aceeasi cantitate de acid ca in solutiile studiate;

– determinarea concentraţiilor de-a lungul mai multor linii selective.

– s-a efectuat o evaluare metrologică a rezultatelor obţinute: s-au determinat caracteristicile de acurateţe - corectitudine şi reproductibilitate. S-a calculat eroarea în determinarea diferitelor concentrații de analiți (1-50%). Se arată că componenta de eroare a metodei dezvoltate este doar o componentă aleatorie.

Documente similare

Spectrometria de masă cu plasmă cuplată inductiv ca metodă cea mai universală pentru analiza compoziției elementare a materiei. Sistem de introducere a probei sub forma unei soluții. Procese care au loc în plasma cuplată inductiv. Filtrarea și detectarea ionilor.

prezentare, adaugat 06.07.2015


Vegetația mlaștinilor și clasificarea turbei în rezervație. Metodă de determinare a substanțelor organice oxitermografie. Reactivi, echipamente auxiliare. Metodologie pentru determinarea conținutului de umiditate și cenușă, compoziția elementară a turbei, carbonul organic al mușchiului.

lucrare de curs, adăugată 25.05.2016


Spectroscopia de emisie atomică cu plasmă cuplată inductiv ca metodă simplă și precisă de analiză calitativă și cantitativă. Excitație și ionizare urmate de trecerea la o stare stabilă. Intensitatea emisiei unei unde de o lungime de undă dată.

test, adaugat 12.03.2010


Studiul dependenței eficienței curente de potențialul ionilor de bromură, concentrațiile acestora în soluții atunci când sunt prezente împreună. Analiza metodei de oxidare electrochimică a ionilor de iodură în timpul etalonării. Descrieri ale reactivilor, soluțiilor și instrumentelor de măsură.

teză, adăugată 25.06.2011


Dezvoltarea unei metode de determinare a conținutului de componente în materiale compozite nanostructurate pentru industria aerospațială folosind exemplul dezvoltării unei metode de referință pentru o probă de cupru (metoda spectrometriei de absorbție atomică).

teză, adăugată 21.09.2016


Fundamentele analizei spectrale a emisiilor atomice, esența și domeniul de aplicare a acesteia. Flacără, scânteie și plasmă cuplată inductiv de înaltă frecvență ca surse de excitație a spectrului. Esența analizei spectrografice, spectrometrice și vizuale.

lucrare de curs, adăugată 11.09.2010


Caracteristicile metodelor și domeniilor de aplicare a spectrometriei de absorbție atomică. Metoda fotometrică pentru determinarea aluminiului, titanului, fierului în mangan metalic și mangan metalic nitrurat. Stăpânirea metodelor de prelucrare a datelor statistice.

lucrare de curs, adăugată 28.05.2010


Esența metodei de analiză prin fluorescență cu raze X. Probleme care apar la determinarea concentrațiilor folosind analiza fluorescenței cu raze X. Efectul stării suprafeței asupra intensității fluorescenței. Modulele principale și principiul de funcționare al spectrometrului.

teză, adăugată 15.06.2012


Determinarea conținutului de metale grele în deșeurile industriale. Principiile spectrometriei de absorbție atomică. Cerințe pentru pregătirea probelor. Structura spectrometrului, procedura de instalare a acestuia. Pregătirea soluțiilor pentru calibrare, efectuarea cercetărilor.

lucrare curs, adăugată 03.09.2016


Dezvoltarea și testarea unei metode titrimetrice ușor de utilizat pentru determinarea ionilor de clorat în apele naturale, care face posibilă determinarea concentrației acestora la nivelul concentrațiilor maxime admise. Selectivitatea și caracteristicile metrologice ale acestuia.

Nava emblematică a spectrometrelor de emisie atomică cu plasmă cuplată inductiv paralel, spectrometrele ICP din seria Varian 720 sunt proiectate pentru determinarea rapidă de precizie simultană a până la 73 de elemente ale tabelului periodic în probe lichide și solide (în probe solide, complete cu Cetac sau după microunde). dizolvarea în sistemele Milestone Ethos).

Control - complet de pe un PC care rulează sub Windows, răcitorul de circulație Neslab M33PD1 este inclus în pachet.

Instrumentele din seria 720 oferă cu adevărat măsurarea simultană a practic tuturor liniilor de emisie elementară, permițând determinarea tuturor componentelor probei după o singură aspirație.

Specificații

Rezoluție optică tipică (pm) pe elementele corespunzătoare

Caracteristicile de proiectare ale spectrometrelor ICP Varian 720-ES și 725-ES

Design optic - adevărata Echelle

Detector CCD VistaChip brevetat bazat pe tehnologia I-MAP. 70.000 de pixeli sunt localizați exact conform imaginii bidimensionale a echelogramei în intervalul optic de 167-785 nm, termostatați la -35 ° C (termocuplu Peltier în trei etape), pixelii sunt localizați numai în acele zone ale optice domeniu în care există linii de elemente detectabile.

Viteza maximă de citire a pixelilor este de 1 MHz. Timpul total de citire cu iluminarea completă a tuturor pixelilor este de 0,8 secunde.

Protecție la suprasarcină individuală a pixelilor cu un sistem de disipare a sarcinii în trei trepte.

Policromator - 0,4 m Echelle (creează o Echellegramă de ordinul 70), termostatată la 35°C. Debitul total de argon atunci când curge în plasmă (flux de gaz cu plasmă) este de 15 l/min, debitul total de argon de funcționare nu este mai mare de 18 l.

generator RF - răcit cu aer, cu o undă de călătorie (Free running) 40 MHz cu o setare de putere programabilă în intervalul 0,7-1,7 kW. Transferul de energie al generatorului de înaltă eficiență către plasmă >75% cu o stabilitate mai bună de 0,1%. Nu are piese consumabile.

O gamă largă de atașamente extinde capacitățile analitice ale spectrometrelor 720/725-ES.

Arzătoare ICP din seria 720-ES

Numai design axial SAU radial. Ținând cont fapt cunoscut că un spectrometru ICP cu vedere dublă este o versiune nereușită a unui dispozitiv cu vedere axială, spectrometrele Varian sunt produse în principiu numai în versiuni specializate - numai cu vedere cu plasmă axială (720-ES) sau doar radială (725-ES); extinderea intervalului de concentrații determinate este posibilă datorită măsurătorilor simultane a mai multor linii ale unui element de intensitate diferită cu selecția automată a timpului de integrare: unicul Vista Chip CCD permite determinarea simultană a unui element folosind 20-30 de linii (cu diferențe de intensitate de sute de mii de ori).

Vizualizarea cu plasmă radială (725-ES) vă permite să:

• selectați o secțiune de plasmă de-a lungul lungimii torței și de-a lungul razei pentru a optimiza sensibilitatea și a minimiza interferențele,
• evita influențele matriceale,
• selectați poziția de vizualizare în funcție de înălțimea arzătorului,
• determina elemente in solutii cu 30% salinitate timp de 8 ore fara curatarea arzatorului.

Vedere axială (720-ES) (plasmă orizontală) ideal pentru analiza urmelor, limitele de detecție sunt în medie de 5-10 ori mai mici decât în ​​cazul revizuirii radiale.

Pe langa asta:

• este posibil să se determine 73 de elemente în 35 de secunde cu o precizie care nu poate fi atinsă cu instrumente cu vizualizare dublă,
• con simetric racit cu apa; suflarea „cozii rece” a plasmei nu este necesară,
• Designul axial patentat permite funcționarea continuă timp de câteva ore cu soluții cu salinitate de 10%.

Câteva caracteristici ale analizei pe spectrometrele Varian 720-ES/725-ES ICP.