Двухструйный дуговой плазмотрон в атомно-эмиссионном анализе геологических проб и дисперсных технологических материалов

• Автор: Заякина, Светлана Борисовна
• Шифр специальности: 02.00.02
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 351 с. : ил.

ВВЕДЕНИЕ
Из всех наук о Земле геохимия в наибольшей степени связана с аналитической химией. Определение состава горных пород, минералов, руд основное средство для решения геохимических проблем и задач, выявления закономерностей распространенности, распределения и миграции химических элементов в природе.
Развитие геохимии неразрывно связано с прогрессом аналитической химии. Становление новых методов анализа вещества, как правило, сопровождалось их испытанием и применением в аналитической геохимии. Типичными примерами в этом отношении могут служить атомноэмиссионный спектральный анализ, получивший развитие в трудах крупнейших геохимиков Вернадский, Аренс П4,
рентгсноспектральныйХэвеши, Ноддаки, атомноабсорбционный, нейтронноактивационный анализы. Характерно в этом отношении высказывание Вернадского 1, которое актуально и сегодня Перед минералогами и геохимиками стоит и более общая задача упрощения и угочнения количественного химического анализа. Ясным становится, что для решения важнейших вопросов этих отраслей науки обычный химический анализ является орудием по своей громоздкости и трудности столько же мало совершенным, каким является иероглифическое письмо или клинопись по сравнению со звуковым или буквенным написанием. Он должен быть заменен более совершенной формой. Таким решением, иовидимому, может являться развитие спектрального количественного анализа. По богатству и надежности одновременно получаемой информации прямой атомноэмиссионный спектральный анализ не уступает многим современным методам. По высказыванию Вернадского Спектральный анализ впервые доказал единство состава Вселенной. Особенно эффективно применение этого метода в геологии и геохимических исследованиях, так как подвергающийся исследованию материал отличается большим разнообразием и о составе анализируемых проб часто не имеется никаких
предварительных данных. Теоретические и методические основы атомноэмиссионного анализа и его разнообразные применения рассмотрены в ставших классическими монографиях и учебниках 5.
Развитие прикладной геохимии неразрывно связано с применением атомноэмиссионного спектрального анализа при определении элементного состава охарактеризованных твердых природных образцов горных пород, руд, рыхлых отложений, осадков, почв . Распространенность и применимость прямого атомноэмиссионного метода в годы прошлого столетия во много раз превышала использование других методов , так как атомноэмиссионная спектромегрия с индуктивно связанной плазмой только зарождалась, а метод массспектрометрии с ИСП еще не был создан ,
На современном этапе развития аналитического приборостроения аналитики получили в свое распоряжение последнее поколение усовершенствованных приборов для определения ультрамалых концентраций практически любых элементов. Это приборы, использующие индуктивносвязанную плазму 1СР ЮРАНЭ и 1СРМ8. Если анализировать публикации последних лет, то примерно всех публикаций описывает применение именно этих методов для анализа неорганических веществ. Остальные приходится на применение атомноабсорбционного, полярографического и других методов. Доля публикаций, приходящихся на атомноэмиссионный метод, снижается, однако, по мнению Ю.А. Золотова, это не является показателем снижения его аналитического потенциала .
В связи с постоянно увеличивающимся интересом специалистов к современному атомноэмиссионному анализу появились монографии , в которых особое внимание уделяется новым источникам возбуждения спектров, а также процессам, влияющим на интенсивность аналитической линии, и вопросам, касающимся новых систем регистрации спектров. В книге Ю.А. Золотова и В.И. Вершинина , посвященной истории аналитической химии, достаточное внимание уделено также развитию спектральных аналитических методов и их современному состоянию. В
нашем докладе на сессии Научного Совета по аналитической химииА отмечены тенденции развития современного атомноэмиссионного анализа, на основе применения современных источников возбуждения спектров, развития систем регистрации и компьютеризации всего процесса анализа.

Актуальность

АЭСИСП как в варианте искрового и лазерного возбуждения, так и в комбинации с электротермическим атомизатором, пока не нашел широкого применения. Причиной этого являются плохие метрологические характеристики, а именно, сходимость и воспроизводимость результатов. В работе показано, что использование искровой абляции в качестве отбора проб от твердого образца при методе АЭСИСП позволяет значительно сократить время анализа. Авторами предложена методика определения БМ в продуктах переработки сульфидных медноникелевых руд методом АЭСИСП с искровой абляцией после плавки анализируемой пробы на никелевый штейн. Разработанная методика использована для определения БМ в файнштейнах, никелевых шламах и других промпродуктах ОАО ГМК Норильский никель. В зарубежных работах для анализа твердых образцов геологических проб широко применяется массспектроскопический метод с использованием индуктивносвязанной плазмы с лазерной абляцией МСИСП. Сравнивая результаты работ , выполненных по международной программе аттестации содержания БМ и Аи в стандартных образцах , 1, 4, 6,, следует отметить, что самые низкие пределы обнаружения получены в массспектрометрическом методе с лазерной абляцией Аи 1. Одним из основных методов определения золота, серебра и платиновых металлов является атомноабсорбционный спектральный анализ ААА. Достоинство ААА низкие пределы обнаружения БМ. Относительные пределы обнаружения при анализе растворов в электротермическом атомизаторе ЭТА на порядка ниже, чем в АЭС с индуктивносвязанной плазмой ИСП. В обзоре Вельского , с. БМ из растворов природных и технологических объектов. Большое число материалов, содержащих платиновые металлы твердые вещества. Атомноабсорбционное определение платиновых элементов в твердой фазе не получило должного развития. Это можно объяснить как общими для всех элементов трудностями атомноабсорбционного анализа твердой фазы, так и спецификой платиновых металлов. При импульсной регистрации аналитического сигнала в электротермическом анализаторе ЭТА наблюдается зависимость сигнала поглощения от дисперсности образца. Испарение основы может дать значительное неселективное поглощение. При отгонке матрицы часто имеет место испарение определяемого компонента вместе с веществом матрицы. В ЭТА могут образовываться интерметалличсскис соединения платиновых металлов, меняющие картину испарения определяемого элемента. Платиновые металлы принадлежат к труднолетучим элементам, что осложняет их определение методом атомной абсорбции. Методы определения платиновых металлов, связанные с ААА твердой фазы, разделяются на три группы попытки прямого анализа твердой пробы, анализ эмульсии сорбента с платиновыми металлами, атомноабсорбционшлй гибридный метод. Для АЛ определения платиновых металлов непосредственно в порошковых пробах предложен атомизатор графитовый стержень, нагреваемый электрическим током, с полостью для пробы и узкой щелью для выхода паров. С целью устранения выброса пробы применен метод фракционного испарения. Температура атомизации С для палладия и родия, и свыше С для других платиновых металлов. Пределы обнаружения для этих элементов КГ1 КГ2 гт. Метод прямого атомноабсорбционного определения платиновых металлов предложен в работе . Порошковую пробу помещали в графитовый стержень непламсиного электротермического атомизатора. Пределы обнаружения составляют Да и 3 КГ1 гт, , Рс1, Юг 2 3гт Об, 1г, Яи 1 2гт. Трудности анализа палладия, родия, платины и, особенно, рутения, иридия и осмия связаны с высокой температурой атомизации этих элементов. Платину, палладий и родий , Рс1 и Юг определяли в аффинированных и чистых золоте и серебре непосредственно из стружки с отгонкой основы в стандартной графитовой печи с платформой. При анализе серебра метод предусматривает полную отгонку основы, а в случае золота частичное испарение макрокомпонента. Установлено, что в пределах ио1решности эксперимента сохраняется линейность градуировочных графиков во всем исследуемом диапазоне содержаний. Изучение влияния элементов разной степени летучести на процессы испарения и атомизации Юг и Рс1 показало отсутствие этого влияния. Абсолютные пределы обнаружения 8 9г.