Спосіб активованої пробопідготовки дрібнодисперсних порошків для атомно-абсорбційного аналізу з безполум’яною атомізацією

Винахід відноситься до аналітичної хімії і може бути використаний при аналізові неорганічних порошків на вміст домішок та контролю складу тугоплавких з'єднань і грунтів на вміст важких металів. Відомий спосіб підготовки проб дрібнодисперсних порошків для атомно-абсорбційного аналізу (А.с. 1617319 А1 СРСР G01N1/28) - прототип. Недоліком способу є те, що дисперсні частки можуть збиратися в конгломерати, може відбуватися сегрегація домішок при гомогенізації з розріджувачем-сполучним. У результаті відбувається зменшення відтворюваності. В основу винаходу поставлені такі задачі: 1) розкритгя диспергованих матеріалів по міжзеренних зв'язках (розмір часток < 100 мкм); 2) підвищення відтворюваності результатів аналізу важких металів на графітовому атомізаторі атомноабсорбційного спектрофотометру (ААС). Це досягається таким чином, що у способі активованої пробопідготовки дрібнодисперсних порошків для атомно-абсорбційного аналізу з безполум'яною атомізацією, який включав гомогенізацію проби у вазеліні, дозування отриманої суміші і електротермічну обробку в графітовій печі-атомізаторі, було внесено такі зміни: для розкриття диспергованих матеріалів по міжзеренним зв'язкам та підвищення відтворюваності результатів аналізу важких металів на графітовому атомізаторі ААС перед гомогенізацією проби проводять ультразвукове диспергування з інтенсивністю 0,5-1,1 Вт/см 2; відношення маси проби і вазеліну 1:25; термічна обробка в графітовій печі-атомізаторі - 550°С на протязі 50 с, атомізація проби - 2000°С на протязі 5 с. Використані прилади: - ультразвуковий диспері атор УЗДН-А; 2) атомно-абсорбційний спектрофотометр С115-М1 і графітова кювета (піч-атомізатор) “Графіт-5”. Розглянемо приклади конкретного застосування. Приклад 1. Аналізували порошок АіаОз на вміст свинцю. Наважку аналізованого порошку масою 20 мг диспергували на УЗДН-А в етиловому спирті (рівень інтенсивності – 0,5¸1,1 Вт/см 2, частота обробки 20¸22 кГц, час диспергування – 15 хв.), після чого змішували з 500 мг вазеліну протягом 20 с (М : m=l:25, де М : m – відношення маси порошку (М) до маси вазеліну (m)). Потім отриману суміш дозували на підложку площею 12 мм 2 і зважували. Площа підложки залежить від маси наважки і діаметра отвору (~ 5 мм) у стінці графітового атомізатора. Встановлено, що дозована суміш важить 10 мг. Потім пінцетом поміщали підложку з аналізованою пробою в аналітичну зону через отвір у графітовій печі. Термічну обробку здійснювали протягом 50 с: - режим сушки : t=l 00 °С, t = 10с; - термічне руйнування: t = 550 °С, t = 40 с. Атомізація свинцю проводилася при підвищенні температури до 2000 °С протягом 5 с. Абсорбцію свинцю вимірювали на довжині хвилі 283,3 нм. Аналітичний сигнал реєстрували інтегральним методом [1;2]. Шляхом порівняння аналітичного сигналу із сигналом абсорбції, отриманим від градуйованих зразків (з урахуванням фактора розведення), розраховували вміст свинцю. Як зразок порівняння використовували порошок Аl2О3 (ТУ 6-09-973-76) для спектрального аналізу, у який доданий розчин свинцю лимоннокислого “хч” (ТУ 6-09-09-58974). За результат аналізу приймали середньоарифметичне значення з десяти паралельних наважок, який склав 4,1x10-3 Рb. Відомим способом [3] з десяти паралельних визначень (без УЗК-диспергування) отримано вміст свинцю 3,2 х10-3 %. Таблиця 1 Характеристика вихідних порошків для проведення аналізу з використанням ультразвуку (УЗК) Порошок Аl2О 3 Марка або ТУ, ГОСТ ТУ 6-09-973-76 Грунт М.Черкаси ГОСТ-17.4.2.01-81 Дисперсність ДО УЗД макс. сер. мін. 77мкм 54мкм 31мкм 43% 34% 24% макс. сер. мін. 112mkm 51mkm 15mkm 24% 24% 24% Дисперсність після УЗД у спирті макс. сер. мін. 77мкм 77мкм 77мкм 23% 24% 24% макс. сер. мін. 45mkm 95mkm 11mkm 24% 24% 24% Із табл. 1 видно, що ультразвук - це резонансний підсилювач процесу кавітації та диспергування. Винахід пояснюється кресленням (Фіг. 1, 2), де представлена схема руйнування зерна конгломерату: фі г. 1 - конгломерат до ультразвукового диспергування; фіг. 2 - конгломерат після ультразвукового диспергування з окремими роздробленими частинками. Таблиця 2 Вибір умов аналізу хімічного складу дрібнодисперсних порошків на атомно-абсорбційному спектрофотометрі з безполум'яною атомізацією та активуванням пробопідготовки № п/п Аналітичні параметри 1. Інтенсивність УЗК, Вт/см 2 Величина аналітичного параметра Відносне стандартне відхилення, досліду 0,2 ОД 0,5 0,7 Умови проведення Sr, % 0,05 0,03 0,02 0.02 Т=298 К τ=10-15 хв. 2. Відношення маси проби до маси вазеліну, М : m 3. Температура термічної обробки (Т), К 4. Час термічної обробки (τ), с 1,1 1,3 1,4 1,5 1:250 1:200 1:125 1:100 1:50 1:25 1:15 1:10 1:5 1:1 623 773 823 923 1073 20 30 40 50 60 m=0,02 г Vраствора=20 мл Тат=2273 Кτ=50 с М : m=1:25 М : m=1:25 τ=50 с М : m=1:25 Т=823 К 0,02 0,03 0,05 0,08 0,05 0,05 0,05 0,03 0,02 0,02 0,03 0,05 0,09 0,12 0,07 0,02 0,02 0,05 0,08 0,06 0,04 0,02 0,02 0,06 Приклад 2. Визначали вміст заліза в грунта х після їх диспергування у грунта х після їх диспергування у воді чи етиловому спиргі на УДЗН-А. 20 мі сухого гр унту, який містить визначену кількість заліза (визначену методом мас-спектрометрії на ЕМАЛ-2) змішували з 500мг вазеліну (М : m=1:25) на протязі 20 с. Потім 10 мг отриманої суміші помістили у графітову кювету, як у прикладі 1. Термічну обробку проводили при 550 °С на протязі 40 с. Атомізацію проводили при нагрівові печі до 2000 °С на протязі 5 с. Абсорбцію заліза вимірювали на довжині хвилі 248,3 нм. Аналітичний сигнал реєстрували інтегральним способом. Шляхом порівняння аналітичного сигналу із сигналами градуйованих об'єктів і з врахуванням фактору розбавлення розрахували вміст заліза в аналізованій пробі, який дорівнює 2,58 мкг/мл із 10 паралельних визначень. Відомим способом із 10 паралельних визначень отримано вміст заліза, який дорівнює 2,15 мкг/мл. В табл. 2 показана залежність відносного стандартного відхилення від величини заявлених параметрів. З наведених прикладів можна зробити висновок про те, що спосіб активованої пробопідготовки, який пропонується, дозволяє в вищезазначених умовах ультразвукового диспергування проби досягнути певного технічного результату: зменшення розміру частинок Аl2О3 до 24 мкм, грунту - до 11 мкм, що сприяє підвищенню відтворюваності результатів аналізу важких металів на графітовому атомізаторі ААС (більш повне вилучення домішок), скороченню часу проведення аналізу до хвилин, у порівнянні з добовими витратами часу при застосуванні існуючих методів аналізу. Літературні джерела: 1. Брицке М.Э. Атомно-абсорбционный спектрохимический анализ. - М.: Химия, 1982- 224 с. 2. Хавезов И., Цалев Д. Атомно-абсорбционный анализ: Пер. с болг. Г.А. Шейниной / Под ред. С.Э. Яковлевой. - Л.: Химия, 1983. - 144 с. 3. Беляев В.Н, Рязанова Л.Н., Ширяева О.А. А.с.1617319,30.12.90.Бюл. №48.