Ólom vizsgálat korszerű módszerei

HTML
DOWNLOAD

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Ólom vizsgálat korszerű módszerei"

Nándor Fekete
8 évvel ezelőtt
Látták:

1 The world leader in serving science Ólom vizsgálat korszerű módszerei Pintér Zsolt Unicam Magyarország Kft

2 Ivóvíz ólom határértékének változása Az Európai Unió 98/83/EK irányelvének megfelelően az ivóvíz tekintetében újabb szigorítás lépett érvénybe december 25-től. Ennek értelmében az ivóvíz ólomtartalmának határértéke a korábbi 25-ről 10 mikrogramm/literre változott. Érzékenyebb mérési módszerekre van szükség, legfeljebb 1.0 µg/l kimutatási határral. 2

3 Milyen eszközök állnak rendelkezésre? Technika Bevezetés ideje Jellemzők Thermo Scientific AAS ~1952 Egyelemes analízis, dinamikus tartomány 2-3 nagyságrend (µg/l-mg/l) ICP-OES ~1972 Gyors multielemes analízis, dinamikus tartomány 6-7 nagyságrend (µg/l-%) ice 3000 Series icap 7000 Series Q-ICP-MS ~1981 Gyors multielemes analízis, dinamikus tartomány 8-9 nagyságrend (ng/l-mg/l) icap Q 3

4 Teljesítmény Teljesítmény és költségek AAS, ICP-OES és ICP-MS Új fejlesztések icap 7000 Series ICP-OES icap Q ICP-MS ice 3000 Series AAS Beruházási és üzemeltetési költség 4

5 AAS 5

6 Az ice 3000 AAS készülék család spektrométerek ice 3300 ice 3400 ice 3500 grafitkályhák GFS33 GFS35 GFS35Z kiegészítők ID100 VP100 CETAC isq 6

7 ice A legegyszerűbben működtethető AAS Felhasználóbarát ice Solaar szoftver On-line módszer gyűjtemény Kiváló analitikai teljesítmény A legkisebb méretű AAS Kódolt vájtkatód lámpák Automatikus optimalizálás (láng, grafitkályha) Automatikus váltás lángos és grafitkályhás mérés között, automata mintaadagolóval együtt Optikai tengelyben elhelyezett grafitkályha televízió 200 Hz-es Deutérium, 100Hz-es Zeeman és kombinált háttérkorrekció Pontos fűtés a küvetta életkorától függetlenül (optikai hőmérséklet korrekció) 7

8 Lehetséges zavaró hatások a GFAAS technikában 1. Spektrális interferencia (AAS esetén kevésbé jelentkezik az ICP- OES-hez képest, mivel egy hullámhosszon történik a mérés.) Kiküszöbölése: - deutérium vagy Zeeman háttérkorrekció alkalmazásával - alternatív vonal választásával 2. Kémiai interferencia Kiküszöbölése: - hidrid képzéssel - mátrix módosítók alkalmazásával 8

9 Az ice 3000 AAS kimutatási határai (részlet) Elem Hullámhossz Láng STAT Grafit Zeeman Grafit Hidrid (nm) (mg/l) (mg/l) (µg/l) (µg/l) µg/l) Réz 324,8 0,0045 0,003 0,065 0,29 n/a Arany 242,8 0,013 0,005 n/a Vas 248,3 0,0043 0,06 0,18 n/a Ólom (1) 217,0 0,013 0,006 0,03 0,11 Ólom (2) 283,3 0,016 0,08 0,07 Lítium 670,8 0,0021 n/a 9

10 ICP-OES 10

11 Az új icap 7000 ICP-OES készülék család icap 7200 ICP-OES Belépő szintű, költséghatékony készülék alacsony mintaszám esetén is. icap 7400 ICP-OES Rutin feladatokra, közepes mintaszámú laborba. icap 7600 ICP-OES Kiemelkedő hatékonyság magas mintaszám esetén is, rugalmas bővítési lehetőséggel (pl. lézer abláció). Tömeg: Méretek: 85.5 kg Szélesség: 83 cm, Mélység: 74 cm, Magasság: 59 cm 11

12 Az icap 7000 ICP-OES főbb tulajdonságai Kettős (radiális és axiális) vagy csak radiális plazmafigyelés Szimultán működés valamennyi mérhető elemre Nagy fényerejű, két diszperziós elemet tartalmazó Echelle polikromátor Túlcsordulás és áthallás mentes CID detektor, széles dinamikus tartomány Optikai felbontás (félértékszélesség): < 7 pm 200 nm-nél Teljes spektrális lefedettség a nm tartományban Automatikus, standard nélküli hullámhossz kalibráció bekapcsoláskor Szétbontható, részenként cserélhető plazmafáklya Csökkentett gázfogyasztás Az optikai tank nitrogénnel történő öblítésének lehetősége Automatikus teljesítmény ellenőrzés bekapcsoláskor Axiális plazma végének zajtalan, nagynyomású inert gáz vagy levegő nélküli eltávolítása hosszú élettartamú forró kerámia kónusz segítségével A teljes emissziós spektrumok egymásból történő kivonásának lehetősége 12

13 Lehetséges zavaró hatások az ICP-OES technikában Előfordul, hogy összemérések során eltérő eredményeket adnak a különböző mérési technikák (GFAAS vs. ICP-OES). Az ólom ICP-OES módszerrel az egyik legnehezebben mérhető elem a különböző zavaró hatások miatt, melyek az alábbiak lehetnek: 1. Spektrális interferencia Kiküszöbölése: - alternatív vonal választásával - háttérpozíció megváltoztatásával - hidrid képzéssel (a zavaró elem nem képez hidridet, így nem jut be a plazmába) - inter-elem korrekcióval (csúcsok átlapolása esetén) 2. Kémiai interferencia Kiküszöbölése: - hidrid képzéssel 3. Mintabevitel hatásfokának megváltozása lerakódások, só kiválás, illetve részleges dugulás miatt Kiküszöbölése: - tömegáram szabályozós porlasztógáz vezérléssel - argon nedvesítő használatával (porlasztógáz áramban) 13

14 Zavaró hatások kiküszöbölése 1. Alternatív analitikai vonalak választása Az icap 6000/7000 ICP-OES készülékekben található CID detektor 100%-os spektrális lefedettséget biztosít a nm tartományban, ennek köszönhetően összesen több, mint vonal közül választhatunk, ez az ólomra vetítve több száz analitikai vonalat jelent. Az 5 legérzékenyebb Pb emissziós vonal: nm nm nm nm nm -. 14

15 Zavaró hatások kiküszöbölése 2. Háttérpozíció megváltoztatása 15

16 Zavaró hatások kiküszöbölése 3. Hidrid képzés amely az alábbi reakcióegyenletek alapján megy végbe (a mérendő elem előredukcióját követően): NaBH 4 + 3H 2 O + HCl H 3 BO 3 + NaCl + 8H 8H + E m+ EH n + H 2 (feleslegben) Az ólom háromféle oxidációs állapotban fordul elő: Pb(0), Pb(II) és Pb(IV). A Pb(0) a tiszta fém, a Pb(IV) vegyületek nagyon erős oxidáló szerek, vagy csak erősen savas oldatban léteznek (a PbO 2 pl. képes oxidálni a sósavat és a kénsavat), a leggyakrabban előforduló állapot a Pb(II). A természetes vizekben, ivóvízben Pb(II) formában fordul elő, ezért előredukció nem szükséges. 16

17 Az icap 6000/7000 Duo ICP-OES kimutatási határai különböző beállítások esetén (részlet) Elem Vonal nm Kimut.hat. optimális plazma beállítással (Int = 60 s) Kimut.hat. multi-elemes plazma beállítással (Int = 15 s) mérés 1 mérés 2 átlag mérés 1 mérés 2 átlag μg/l μg/l μg/l μg/l μg/l μg/l Tl 190,8 0,62 0,37 0,50 1,4 0,92 1,2 Pd 340,4 0,68 0,37 0,53 0,95 0,65 0,8 P 177,4 0,75 0,32 0,54 1,2 1,9 1,6 Pb 220,3 0,44 0,65 0,54 1,2 0,92 1,1 Th 283,7 0,39 0,73 0,56 2,4 4,7 3,6 Ga 417,2 0,62 0,51 0,57 1,4 2,1 1,8 Multi-elemes plazma beállítás: Alacsony hullámhossz tart.: 1150 W/ 0.7 L/min Magas hullámhossz tart.: 1250 W/ 0.6 L/min Integrálási idő - 15 s Optimális plazma beállítás: < 175 nm: 1350 W/ 0.5 L/min nm: 1250 W/ 0.6 L/min nm: 1150 W/ 0.7 L/min nm: 950 W/ 0.75 L/min > 400 nm: 750 W/ 0.8 L/min Integrálási idő - 60 s 17

18 Az ultrahangos és az APEX porlasztó összehasonlítása azonos készüléken (icap 6500 Duo, 60 sec integrálási idő) Elem/Vonal Kimutatási határ Kimutatási határ Pneumatikus APEX porlasztó porlasztó Faktor Kimutatási határ Ultrahangos porlasztó µg/l µg/l µg/l Faktor Faktor APEX/U SN Ag3280 0,11 0,043 2,6 0,056 2,0 1,3 As1890 0,53 0,17 3,2 0,16 3,3 1,0 Bi2230 0,99 0,19 5,3 0,26 3,8 1,4 Cd2144 0,03 0,011 2,5 0,019 1,4 1,8 Co2286 0,09 0,019 4,5 0,033 2,6 1,7 Cr2055 0,10 0,013 7,9 0,022 4,7 1,7 Cu3247 0,16 0,021 7,6 Fe2599 0,17 0,064 2,6 0,065 2,6 1,0 Mo2020 0,11 0,025 4,4 0,036 3,0 1,4 Ni2216 0,19 0,034 5,4 0,050 3,7 1,5 Pb2203 0,54 0,16 3,4 0,12 4,5 0,8 Sb2068 0,96 0,096 10,0 0,180 5,3 1,9 Se1960 0,91 0,13 7,3 Tl1908 0,50 0,097 5,1 0,250 2,0 2,6 Zn2138 0,07 0,017 4,2 18

19 Kimutatási határok összehasonlítása hidrid képző elemek esetén (ICP-OES) Elem Kimut. hat. (µg/l) Kimut. hat. (µg/l) Arány hidrid gen. normál pneum. porl. HG/pneum As Bi Ge Pb Sb Se Sn Te T. Nakahara, Hydride Generation Techniques and Their Applications in Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry, Spectrochim. Acta Rev., 14(1/2), (1991). 19

20 Ólom mérése hidrid technikával (ICP-OES) Az ólom mérésére kevésbé elterjedt módszer az ICP-OES - hidrid technika, mivel érzékenységben, kimutatási határban mindössze kb. 10x-szeres javulást eredményez a normál pneumatikus porlasztáshoz képest, míg a többi hidrid képző elemnél akár több százszoros javulás figyelhető meg. Tekintettel arra, hogy hidrid technikával a kémiai és spektrális zavarások egyaránt jelentősen csökkenthetők, illetve a 10- szeres javulás <0,1 µg/l kimutatási határt eredményez, előnyös lehet ólom mérése esetén ezt a módszert alkalmazni. 20

21 EU vízanalízis icap 7400 Duo ICP-OES készülékkel 21

22 ICP-MS 22

23 Az új icap Q kvadrupól ICP-MS 23

24 icap Q - A legkisebb asztali ICP-MS készülék Mindössze 75 cm széles! Teljesen sík hátlap, így közvetlenül a falra tolható Az összes szerviz csatlakozás oldalt helyezkedik el, így könnyen hozzáférhető 24

eltérítés a semleges részecskék eltávolítására 25 Új interfész új skimmer kónusszal a jobb mátrix tűrés és a könnyű

25 Az icap Q ICP-MS főbb műszaki újdonságai Új, megnövelt élettartamú detektor (SEM) Új elektronika és szoftver Új QCell ütközési cella, megnövelt ion transzmisszió, csökkentett interferenciák, gyorsabb váltás RAPID ionlencsék 90 -os ion eltérítés a semleges részecskék eltávolítására 25 Új interfész új skimmer kónusszal a jobb mátrix tűrés és a könnyű kezelhetőség érdekében Plazma árnyékoló nélküli RF generátor Új plazmafáklya kialakítás a könnyű kezelhetőség érdekében

26 QCell: az alacsony tömegek kiszűrésének hatása a cellán belül keletkező zavarásokra 26

27 Az icap Q ICP-MS kimutatási határai (ng/l) 27

28 Összefoglalás Többféle, a jelenleg hatályos előírásoknak megfelelő analitikai módszer áll rendelkezésre az ivóvíz ólomtartalmának mérésére: AAS: egyelemes analízisre, µg/l koncentráció tartományig, alacsony mintaszámmal ICP-OES: gyors multielemes analízisre, µg/l koncentráció tartományig, közepes és nagy mintaszámmal ICP-MS: gyors multielemes analízisre, ng/l koncentráció tartományig, illetve elem-speciációs (As, Se, Cr) csatolt technikákhoz (GC-ICP-MS, IC/LC-ICP-MS), közepes és nagy mintaszámmal 28

Hasonló dokumentumok

Lakos István WESSLING Hungary Kft. Zavaró hatások kezelése a fémanalitikában

Lakos István WESSLING Hungary Kft. Zavaró hatások kezelése a fémanalitikában AAS ICP-MS ICP-AES ICP-AES-sel mérhető elemek ICP-MS-sel mérhető elemek A zavarások felléphetnek: Mintabevitel közben Lángban/Plazmában