Tải bản đầy đủ - 120 (trang)
CHƯƠNG 2. THIẾT BỊ HÓA CHẤT NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

CHƯƠNG 2. THIẾT BỊ HÓA CHẤT NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Tải bản đầy đủ - 120trang

nguyên tố khác lên vạch phổ của nguyên tố phân tích cùng với cường độ và giới hạn

phát hiện tương ứng.

Sử dụng phần mềm Master thiết lập mẫu giả định có các thành phần và nồng

độ các NTĐH tương ứng như trong mẫu thật. Trong đó mẫu có hàm lượng La 98 %.

Phần mềm Master sẽ chọn ra những vạch phổ nhạy nhất, LOD thấp nhất và ít bị ảnh

hưởng nhất.

Tiến hành ghi phổ tất cả các vạch đã chọn của các NTĐH đối với dung dịch

La 4,6 g/l để khẳng định nền La cao không có vạch phổ ảnh hưởng của lantan.

Tiến hành đo cường độ vạch phát xạ các dung dịch đất hiếm riêng lẻ 1 mg/l

và dung dịch La 4,6 g/l tại các bước sóng đã chọn cho các NTĐH để đánh giá mức

độ ảnh hưởng của La lên các bước sóng đã chọn.

2.2.1.2. Nghiên cứu ảnh hưởng của công suất plasma

Chuẩn bị dung dịch hỗn hợp các NTĐH 10 mg/l, đo cường độ phát xạ tại các

bước sóng đã chọn cho các NTĐH tương ứng với công suất plasma 900, 1000,

1100, 1200 W.

2.2.1.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của môi trường

Chuẩn bị dung dịch hỗn hợp các NTĐH 10 mg/l, đo cường độ phát xạ tại các

bước sóng đã chọn cho các NTĐH với công suất plasma được tối ưu hóa ở 2.2.1.2,

ứng với nồng độ HNO3 0,1; 0,3; 0,6; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5 mol/l.

2.2.1.4. Nghiên cứu ảnh hưởng của tốc độ bơm

Chuẩn bị dung dịch hỗn hợp các NTĐH 10 mg/l, đo cường độ phát xạ tại các bước

sóng đã chọn cho các NTĐH với công suất plasma, nồng độ axit HNO3 được tối ưu hóa ở

2.2.1.2, 2.2.1.3, với tốc độ bơm 5,0; 10,0; 15,0; 20,0; 25,0; 31,0 ml/phút.

2.2.1.5. Đường chuẩn xác định các NTĐH, độ tuyến tính

Đường chuẩn hỗn hợp các NTĐH được xây dựng từ các dung dịch chuẩn các

NTĐH có nồng độ 0,5; 2,0; 6,0; 10,0 mg/l trong nền La 4,6 g/l. Tiến hành đo cường

độ vạch phát xạ tại các bước sóng đã chọn cho các NTĐH với các thông số công

suất plasma, nồng độ axit, tốc độ bơm đã được tối ưu hóa. Lập đường chuẩn đánh

giá độ tuyến tính qua hệ số R2.



28



2.2.1.6. Giới hạn phát hiện LOD, giới hạn định lượng LOQ

LOD, LOQ được tính dựa vào cường độ phát xạ của dung dịch blank và số

liệu thu được từ đường chuẩn. LOD, LOQ được tính theo công thức sau:

• Giới hạn phát hiên (LOD): XLOD=3. Sb/b

• Giới hạn định lượng (LOQ): XLOD=10 Sb/b

• Sb độ lệch chuẩn của tín hiệu mẫu blank, b độ dốc của đường chuẩn, blank là

dung dịch có thành phần giống với nền mẫu.

• Dung dịch blank là dung dịch La 4,6 g/l trong axit nitric 0,7 mol/l.

2.2.1.7. Nghiên cứu ảnh hưởng lẫn nhau giữa các NTĐH

Nghiên cứu ảnh hưởng lẫn nhau giữa các NTĐH thông qua độ chọn lọc. Độ

chọn lọc được biểu diễn qua phương trình sau:



=

Si: độ nhạy của nguyên tố ảnh hưởng i

Sa: độ nhạy của chất phân tích a

Iλi: cường độ vạch phát xạ của nguyên tố ảnh hưởng i tại bước sóng λ

Ci: nồng độ của nguyên tố ảnh hưởng i.

Iλa: cường độ vạch phát xạ của nguyên tố phân tích a tại bước sóng λ

Ca: nồng độ của nguyên tố phân tích a.

Hệ số Si/Sa càng gần giá trị 0 thì ảnh hưởng của nguyên tố i lên vạch phân

tích của a càng nhỏ. Hệ số càng gần giá trị 1 thì ảnh của nguyên tố i lên vạch phân

tích của a càng lớn. Hệ số Si/Sa nhỏ hơn 5 % nguyên tố ảnh hưởng i không ảnh

hưởng lên nguyên tố phân tích a.

Chuẩn bị dung dịch các NTĐH riêng lẻ 1 mg/l, đo cường độ vạch phát xạ

của nó và các NTĐH còn lại tại các bước sóng đã chọn cho các NTĐH.

2.2.1.8.Ảnh hưởng của các nguyên tố khác

Chuẩn bị các dung dịch hỗn hợp NTĐH 0,5 mg/l có nồng độ của Zn, Cu, Pb,

Cr, Si, Al là 50, 100, 150, 200 mg/l; nồng độ của Mg, Fe là 100, 200, 300, 400 mg/l;



29



nồng độ Ca là 20, 50, 100, 150, 200, 300, 400 mg/l. Các dung dịch trên chỉ có một

trong số các nguyên tố Zn, Cu, Pb, Cr, Si, Al, Mg, Fe, Ca. Đo cường độ vạch phát

xạ tại các bước sóng đã chọn cho các NTĐH đối với dung dịch chỉ có các NTĐH và

dung dịch có các NTĐH cùng với lượng tạp chất được thêm vào. Tính hệ số ảnh

hưởng và lấy giá trị tuyệt đối để đánh giá ảnh hưởng của các nguyên tố tạp chất lên

các nguyên tố đất hiếm.

2.2.1.9. Phân tích trong mẫu nhân tạo, mẫu thêm

Phân tích mẫu nhân tạo: chuẩn bị mẫu dung dịch có các NTĐH 0,8 mg/l

trong La 4,6 g/l, HNO3 0,7 mol/l.

Phân tích mẫu thêm chuẩn (spike):

Mẫu La: Nung La2(CO3)3.xH2O ở 950o C được La2O3. Cân hai lượng cân m

La2O3 (g) vào hai cốc 100 ml, tẩm ướt mẫu bằng nước cất. Thêm vào một trong

hai cốc 5 ml hỗn hợp các NTĐH 50 mg/l. Mẫu được hòa tan bằng HNO 3 1:1,

chuyển toàn bộ mẫu vào bình định mức 50 ml, định mức tới vạch bằng nước cất

hai lần.

2.2.1.10. Phân tích mẫu thực tế

• Các mẫu chiết lantan được lấy từ giàn chiết, loại bỏ dung môi và pha loãng theo tỉ

lệ thích hợp trong axit nitric 0,7 mol/l. Sau đó được đo bằng ICP-OES.

• Mẫu sản phẩm lantan tinh khiết: Nung La 2(CO3)3.xH2O ở 950o C được La2O3.

Cân hai lượng cân m La2O3 (g) vào hai cốc 100 ml, tẩm ướt mẫu bằng nước

cất. Mẫu được hòa tan bằng HNO 3 1:1, chuyển toàn bộ mẫu vào bình định

mức 50 ml, định mức tới vạch bằng nước cất hai lần. Xác định hàm lượng

các NTĐH bằng ICP-OES.

2.2.2. Xác định các NTĐH trong mẫu gadolini tinh khiết

2.2.2.1. Nghiên cứu lựa chọn bước sóng xác định các NTĐH trong nền gadolini

tinh khiết

Sử dụng phần mềm Master thiết lập mẫu giả định có các thành phần và nồng

độ các NTĐH tương ứng như trong mẫu thật. Trong đó mẫu có hàm lượng Gd 98



30



%. Phần mềm Master sẽ chọn ra những vạch phổ nhạy nhất, LOD thấp nhất và ít bị

ảnh hưởng nhất.

Tiến hành ghi phổ tất cả các vạch đã chọn của các NTĐH đối với dung dịch

Gd 5,0 g/l để khẳng định nền Gd cao không có vạch phổ ảnh hưởng của gadolini.

Tiến hành đo cường độ vạch phát xạ các dung dịch đất hiếm riêng lẻ 1 mg/l

và dung dịch Gd 5,0 g/l tại các bước sóng đã chọn cho các NTĐH để đánh giá mức

độ ảnh hưởng của Gd lên các bước sóng đã chọn.

2.2.2.2. Đường chuẩn xác định các NTĐH, độ tuyến tính.

Đường chuẩn hỗn hợp các NTĐH được xây dựng từ các dung dịch chuẩn các

NTĐH có nồng độ 0,5; 2,0; 6,0; 10,0 mg/l trong nền Gd 5,0 g/l. Tiến hành đo cường độ

vạch phát xạ tại các bước sóng đã chọn cho các NTĐH với các thông số công suất

plasma, nồng độ axit, tốc độ bơm đã được tối ưu hóa. Lập đường chuẩn đánh giá độ

tuyến tính qua hệ số R2.

2.2.2.3. Giới hạn phát hiện LOD, giới hạn định lượng LOQ

LOD, LOQ được tính dựa vào cường độ phát xạ của dung dịch blank và số

liệu thu được từ đường chuẩn. Dung dịch blank là dung dịch Gd 5,0 g/l trong axit

nitric 0,7 mol/l.

2.2.2.4. Ảnh hưởng lẫn nhau giữa các NTĐH

Nghiên cứu ảnh hưởng lẫn nhau giữa các NTĐH thông qua tính hệ số ảnh

hưởng.

Chuẩn bị dung dịch các NTĐH riêng lẻ 1 mg/l, đo cường độ vạch phát xạ

của nó và các NTĐH còn lại tại các bước sóng đã chọn cho các NTĐH.

2.2.2.5.Ảnh hưởng của các tạp chất đi kèm lên vạch phát xạ của các NTĐH

Chuẩn bị các dung dịch hỗn hợp NTĐH 0,5 mg/l có nồng độ của Zn, Cu, Pb,

Cr, Si, Al là 50, 100, 150, 200 mg/l; nồng độ của Mg, Fe là 100, 200, 300, 400 mg/l;

nồng độ Ca là 20, 50, 100, 150, 200, 300, 400 mg/l. Các dung dịch trên chỉ có một

trong số các nguyên tố Zn, Cu, Pb, Cr, Si, Al, Mg, Fe, Ca. Đo cường độ vạch phát

xạ tại các bước sóng đã chọn cho các NTĐH đối với dung dịch chỉ có các NTĐH và

dung dịch có các NTĐH cùng với lượng tạp chất được thêm vào. Tính hệ số ảnh



31



hưởng và lấy giá trị tuyệt đối để đánh giá ảnh hưởng của các nguyên tố tạp chất lên

nguyên tố đất hiếm.

2.2.2.6. Phân tích trong mẫu nhân tạo, mẫu thêm

Phân tích mẫu nhân tạo: chuẩn bị mẫu dung dịch các NTĐH 0,8 mg/l trong

Gd 5,0 g/l, HNO3 0,7 mol/l.

Phân tích mẫu thêm chuẩn (spike)

• Mẫu Gd: Mẫu lỏng Gd được pha loãng theo tỉ lệ 1/100 và 1/1000. Định mức

tới vạch bằng nước cất hai lần.

Mẫu lỏng Gd được pha loãng theo tỉ lệ 1/100 và 1/1000. Thêm 1 ml các NTĐH 50

mg/l. Định mức tới vạch bằng nước cất hai lần. Xác định nồng độ của mẫu không

thêm và mẫu thêm để tính độ thu hồi.

2.2.2.7. Phân tích mẫu thực tế

• Các mẫu chiết gadolini được lấy từ giàn chiết, loại bỏ dung môi và pha loãng

theo tỉ lệ thích hợp trong axit nitric 0,7 mol/l. Sau đó được đo bằng ICPOES.



32



CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1. Xác định các NTĐH trong mẫu lantan tinh khiết

3.1.1. Nghiên cứu lựa chọn bước sóng xác định các NTĐH trong nền lantan

tinh khiết

Các nguyên tố hóa học nói chung và đất hiếm nói riêng có rất nhiều vạch phổ

phát xạ. Có nguyên tố có tới hàng nghìn vạch phổ phát xạ. Nếu chỉ tính các vạch

phổ phát xạ có cường độ tương đối từ 400 trở lên, các NTĐH có tới hàng trăm vạch

(bảng 3.1).

Do có nhiều vạch phổ phát phát xạ nên hầu hết các vạch phổ của chúng có sự

xen phủ hoặc trùng nhau nên chúng gây ảnh hưởng lẫn nhau, nhất là trong mẫu sản

phẩm đất hiếm tinh khiết. Vì vậy lựa chọn vạch phân tích đảm bảo tiêu chí độ nhạy

và độ chính xác cao, không bị ảnh hưởng của các NTĐH khác và nền mẫu tương

đối khó khăn, tốn thời gian và chi phí làm thực nghiệm.

Bảng 3.1: Khoảng cường độ, khoảng bước sóng và số vạch phát xạ của các NTĐH

Nguyên

tố

La



Khoảng

cường độ



Số

vạch



400-126500 250



Khoảng bước

sóng (nm)



Nguyên

tố



Khoảng

cường độ



Số

vạch



Khoảng bước

sóng (nm)



185,240-748,352



Tb



400-12650



357



185,090-475,252



Ce



400-8000



470



297,691-566,890



Dy



400-31770



284



187,800-519,288



Pr



400-5040



165



195,420-667,378



Ho



400-100480



298



187,360-496,721



Nd



400-3180



139



309-273-574,086



Er



400-100480



40



186,280-518,889



Sm



400-7980



347



186,510-708,237



Tm



400-79810



292



185,110-568,475



Eu



400-200480



93



186,190-742,657



Yb



400-798110



79



210,272-627,479



Gd



400-25240



326



185,580-573,386



Lu



400-798110



65



199,750-712,584



Để lựa chọn vạch phân tích thích hợp trong một đối tượng mẫu cụ thể dễ

dàng và tiết kiệm thời gian và chi phí, người ta thường sử dụng chương trình mềm

máy tính. Có nhiều loại chương trình mềm được viết để phục vụ cho việc lựa chọn

bước sóng phân tích bằng ICP-OES. Chương trình mềm được sử dụng trong nghiên

cứu này là MASTER. Chương trình mềm máy tính này cho phép mô phỏng tất cả

các vạch phổ được lưu giữ trong thư viện phần mềm cả về cường độ, vị trí và giới



33



hạn phát hiện (LOD) tương ứng với từng bước sóng của các nguyên tố có trong

mẫu giả định có thành phần như mẫu thực. Để lựa chọn được bước sóng tối ưu đáp

ứng tiêu chí độ nhạy, độ chính xác, không bị ảnh hưởng lẫn nhau và nền mẫu, mỗi

nguyên tố đất hiếm được chọn 5 bước sóng phân tích để nghiên cứu. Bảng 3.2 là kết

quả lựa chọn bằng MASTER 5 bước sóng phân tích của Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd,

Tb, Dy, Ho, Er, Yb, Lu, Sc, Y trong mẫu lantan tinh khiết giả định. Các bước sóng

trình bày trong bảng 3.2 được xếp theo thứ tự LOD tăng dần.

Bảng 3.2: Các bước sóng phân tích được lựa chọn bằng Master

STT



Nguyên tố



Bước sóng (nm)



1



Ce



413,380; 418,660; 413,765; 380,152; 416,688



2



Nd



406,109; 394,151; 529,317; 402,178; 513,060



3



Pr



417,939; 422,293; 405,654; 529,263; 520,656



4



Sm



360,948; 366,135; 371,888; 332,118; 323,964



5



Eu



290,668; 412,970; 390,710; 272,778; 266,834



6



Gd



310,050; 376,839; 354,936; 301,013; 335,862



7



Tb



350,917; 332,440; 370,286; 356,852; 329,307



8



Dy



352,398; 340,780; 353,170; 353,602; 369,481



9



Ho



297,300; 339,898; 282,420; 345,600; 271,365;



10



Er



369,265; 390,631; 337,271; 282,019; 258,673



11



Yb



212,674; 222,446; 297,056; 328,937; 289,138



12



Lu



291,139; 307,760; 219,554; 289,484; 261,542



13



Sc



361,384; 363,074; 337,215; 424,682; 335,372



14



Y



324,227; 360,192; 354,901; 360,073; 398,26



Để kiểm tra ảnh hưởng của các vạch phổ lantan đến các vạch phổ của các

NTĐH có bước sóng được chọn, phổ của dung dịch có nồng độ lantan tương tự mẫu

thực được ghi tại tất cả các bước sóng của các NTĐH đã chọn.

Kết quả cho thấy phổ của Ce 418,660 nm, Pr 422,293 nm, Nd 406,109 nm,

Sm 332,118 nm, Eu 272,778 nm, Gd 310,050 nm, Tb 350,917 nm, Dy 340,780 nm,

Ho 345,600 nm, Er 337,271 nm, Tm 313,126 nm, Yb 222,446 nm, Lu 291,139 nm,



34



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

CHƯƠNG 2. THIẾT BỊ HÓA CHẤT NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Tải bản đầy đủ ngay(120 tr)

×