Сорбционное концентрирование и масс-спектрометрическое определение редкоземельных и благородных металлов в горных породах

• Автор: Федюнина, Наталья Николаевна
• Шифр специальности: 02.00.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 123 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОПРЕДЕЛЕНИЕ РЕДКИХ И РАССЕЯННЫХ ЭЛЕМЕНТОВ В ГОРНЫХ ПОРОДАХ: МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ И ПРОБОПОДГОТОВКА (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

1.1. Методы определения редких и рассеянных элементов

1.1.1. Нейтронно-активационный анализ

1.1.2. Атомно-абсорбционная спектроскопия

1.1.3. Атомно-эмиссионная спектроскопия

1.1.4. Масс-спектрометрия

1.1.4.1. Устранение спектральных помех

1.1.4.2. Устранение матричных эффектов

1.1.4.3. Ввод органических растворителей в масс-спектрометр с ИСП
1.1.4.4.Использование проточно-инжекционных систем при МС-ИСП определении
1.2.ПРОБОПОДГОТОВКА при МС-ИСП определении редких и рассеянных элементов в горных породах
1.2.1.Методы разложения горных пород при определении РЗЭ
1.2.1.1. Открытое и автоклавное разложение
1.2.1.2. Микроволновое разложение
1.2.1.3. Сплавление
1.2.2. Методы разложения горных пород при определении БМ
1.2.3. Сорбционное концентрирование РЗЭ
1.2.4.Сорбционное концентрирование БМ
1.3.Выводы к главе
ГЛАВА 2. РЕАГЕНТЫ, АППАРАТУРА, МЕТОДИКИ ЭКСПЕРИМЕНТА
2.1. Растворы, реагенты, сорбенты и стандартные образцы
2.2. Аппаратура, средства измерения и вспомогательное оборудование
2.3. Методики
2.3.1. Приготовление градуировочных растворов
2.3.2. Приготовление метабората лития
2.3.3. Приготовление 1 Мраствора НС1 в этаноле
2.3.4. Растворение медного става СОМБ-
2.3.5. Автоклавное разложение
2.3.6. Микроволновое разложение
2.3.7. Ставление с метаборатом лития
2.3.8. Плавка в никелевый королек
2.3.9. Концентрирование РЗЭ на хелатообразующем сорбенте
2.3.10. Концентрирование БМ в виде равновесных форм
2.3.11. Концентрирование БМ в виде неравновесных форм
ГЛАВА 3. РАЗЛОЖЕНИЕ ГОРНЫХ ПОРОД С ПОСЛЕДУЮЩИМ МС-ИСП ОПРЕДЕЛЕНИЕМ РЕДКОЗЕМЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ

3.1. Влияние массы навески на полноту МВ разложения горных пород
3.2. Влияние времени нагрева на полноту МВ разложения горных пород
3.3. Влияние содержания оксида кремния на полноту МВ разложения горных пород
ГЛАВА 4. КОНЦЕНТРИРОВАНИЕ РЗЭ С ПОСЛЕДУЮЩИМ ПИ-МС-ИСП ОПРЕДЕЛЕНИЕМ
4.1.Влияние содержания сопутствующих элементов на извлечение РЗЭ
4.2.ВЛИЯНИЕ КОНЦЕНТРАЦИИ маскирующего агента на извлечение РЗЭ
4.3.ВЫБОР концентрации десорбирующего раствора
4.4.ВЫБОР объема десорбирующего раствора
4.5.Выбор условий ПИ-МС-ИСП определения РЗЭ
4.6.Анализ СОС методом ПИ-МС-ИСП после сплавления и концентрирования
4.7.МЕТРОЛОГИЧЕСКИЕ характеристики методики ПИ-МС-ИСП ОПРЕДЕЛЕНИЯ РЗЭ ПОСЛЕ сплавления и концентрирования
ГЛАВА 5. КОНЦЕНТРИРОВАНИЕ БМ С ПОСЛЕДУЮЩИМ ПИ-МС-ИСП ОПРЕДЕЛЕНИЕМ
5.1. Выбор условий ПИ-МС-ИСП определения БМ
5.2. Концентрирование хлорокомплексов БМ в виде ионных ассоциатов с ЦТАБ..
5.3. Концентрирование хлорокомплексов БМ в виде ионных ассоциатов с ТБА на сорбенте ССПС МЇ
5.4. Концентрирование хлорокомплексов БМ в виде ионных ассоциатов с ОДЭТА на сорбенте ССПС М1Ч-
5.5. Концентрирование хлорокомплексов БМ в виде ионных ассоциатов с ТБА и ОДЭТА на сорбенте БтяатаХ
5.6. Концентрирование хлорокомплексов БМ в виде ионных ассоциатов с ТБА и ОДЭТА на сорбенте БтяатаХ-А¥
5.7.Анализ СОС методом ПИ-МС-ИСП после сплавления и концентрирования
5.8.Метрологические характеристики методики ПИ-МС-ИСП определения БМ после плавкий концентрирования
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Введение
Актуальность темы. Редкоземельные элементы (РЗЭ) и благородные металлы (БМ) относятся к редким и рассеянным элементам. Доля их в земной коре чрезвычайно мала, кларковые содержания РЗЭ составляют 10'5 - 10'3 % масс., в ультраосновных породах - 10 8 — 10'6%масс., кларковые содержания БМ составляют около 10'7% масс. Данные о распределении этих элементов в породах и минералах используют при изучении геохимических процессов и для геологического картирования, а также для разведывания новых месторождений и поиска путей вторичной переработки горнорудного сырья. Соответственно, определение столь низких содержаний РЗЭ и БМ в рудах, горных породах и вторсырье является актуальной задачей.
Анализ твердых образцов спектроскопическими методами с искровым или лазерным пробоотбором затруднен из-за недостаточной чувствительности и неудовлетворительной воспроизводимости этих методов. Кроме того, горные породы характеризуются неравномерным распределением этих элементов, трудно подобрать стандартные образцы для построения градуировочной зависимости. Высокочувствительный метод нейтронно-активационного анализа уступает другим недеструктивным методам по доступности оборудования и длительности определения. Таким образом, требуется количественное переведение твердого образца в раствор. При этом содержание РЗЭ и БМ снижается на один-два порядка по сравнению с твердой пробой. Наиболее предпочтительным для определения редких и рассеянных элементов в растворах после разложения является высокочувствительный метод масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой. Однако даже при использовании этого метода анализа возникают затруднения, связанные преимущественно с высоким содержанием матричных и сопутствующих элементов в растворах после разложения, которые создают интерференции на сигналы определяемых элементов (в основном для БМ), а также необходимостью многократного разбавления анализируемых растворов с высоким солевым составом, что снижает чувствительность определения. Для достижения требуемой чувствительности определения необходима стадия концентрирования.

Анализируемый объект РЗЭ Сорбент Условия сорбции Условия десорбции Метод определения Ссылка
Ветки и листья, донные отложения Ьа, Эш, Ей, в6, ТЬ, Но, УЬ Ноночастицы ТЮг, иммобилизованные на поверхности силикагеля 100 мл р-ра pH 6-9 Колонка 20x3 мм Скорость - 2 мл/мин 1 мл 0,5 М НЖ)з Скорость - 2 мл/мин АЭС-ИСП [80]
Угольная зола, почва, природная вода Ьа, Се, Ей, Ру, УЬ Мезопористый ТЮ2 3 мл р-ра pH 8,5 Колонка 20x4 мм Скорость - 2 мл/мин 0,3 мл 2 М НС1 Скорость -1 мл/мин ПИ-АЭС- ИСП [81]
Чайные листья Ьа, Се, Ей, в(1, УЬ, Ьи Нанотрубки ТЮг 20 мл р-ра pH 8 Колонка 20x3 мм Скорость - 1 мл/мин 2 мл 1 М НЫОз Скорость -1 мл/мин МС-ИСП [82]
Природная вода все Сополимер акриловой кислоты и акриамида на поверхности силикагеля pH 4-6 130 мг сорбента Скорость - 3 мл/мин 10 мл 0,25 М НЫ03 Скорость - 2,5 мл/мин МС-ИСП •[83]