Способ атомно-абсорбционного определения элементов в жидких растворах

(19) И 1) 57 ц 1)4 С О И 2 Л ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЕТЕЛЬСТВУ К АВТОРСКОМУ(54) СПОСОБ АТОМНО-АБСОРБЦИОННОГО ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ В ЖИДКИХ РАСТВОР 34 57) Изобретение позвол увствительность атомно ут химическо.И. Барсуков анал использова термического атомизатора эффект путем отложения с ка пробы по контуру в вид ной или кусочно-непрерыв вокруг наиболее горячей тора. Сушку для получен) татка проводят при гради туры 25-30 град/с.з.п 1 табл. но-абсо М.: На онныи 1966,же, с. 29 ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(7) Тамбовский инсго машиностроения(56) Львов Б.В. Атоспектральный анализ ет повыситьабсорбционноием электроДостигается ухого остате непрерывнои полосы зоны атомизая сухОго осенте темпераф-лы,г 5Изобретение относится к спектраль-ному анализу и может быть использовано при определении элементов в различных материалах, переведенных враствор или находящихся в жидком состоянии,Цель изобретения - увеличение чувствительности определения элементови повышение точности анализа.Способ осуществляют следующим образом.Из анализируемого раствора отбирают пробу и дозируют на поверхностьатомиэатора, при этом проба занимаетопределенную его площадь. Затем осуществляют сушку нанесенного раствора. В результате изменения процессовсмачивания и растекания жидкой пробыв момент ее высыхания под действием,например, термокапиллярного эффекта, растворитель, а вместе с ним ирастворенное вещество перераспределяются по поверхности и концентрируются вокруг наиболее горячей зоны,которая обычно у различных атомизаторов является и центральной. В итоге сухой остаток пробы отлагаетсяпреимущественно в виде полосы (ленты)и оказывается равномерно распределенным но ее площади с однородной н довольно мелкой структурой осадка, Затем производят быстрый нагрев атомиэатооа до температуры атомизации пробы. Однородная и более мелкая структура осадка, распределенная на ограниченной контуром полосы (ленты) по-,верхности атомизатора, обеспечиваетбыстрое и более полное испарение сухого остатка пробы.В обычных условиях сушки жидкой пробы на поверхности атомизатора за счет теплового контакта с нагреваемой подложкой происходят медленные нагрев и удаление растворителя. Б таких условиях поверхностный градиент температуры практически отсутствует и вся площадь, занятая пробой разогревается одновременно. Нагревание в большинстве случаев способствует улучшению физического смачивания.Это означает, что при медленном повыше нии температуры в момент сушки жидкая проба, нанесенная на холодную йоверхность атомиэатора, под действием возникающей движущей силы начи.нает растекаться, в результате чего площадь, смоченная жидкой пробой, , увелиФщается. Одновременно с расте 7478 20 ности даже в стационарных условиях ЗО 35 40 канием протекают н другие Физико-химические процессы, в первую очередьиспарение растворителя, т.е. непрерывно изменяются поверхностное натяжение на границе Фаз, объем жидкости и состав жидкой Фазы. В результате на всей площади, смоченной пробой, образуется сухой осадок с неравномерным распределением по поверхности (и в объеме, если материалатомиэатора имеет пористую структуру) и неоднородной структурой в виде сплошного слоя или множества отдельных микрочастиц различных размеров. При использовании обычных атомизаторов, например трубчатых печей, перепад температур вдоль их поверхотносительно велик. Поскольку измерение поглощения атомами определяемого элемента соответствует моменту атомизации, которому предшествуетиспарение анализируемого вещеСтва,распределение пробы на стадии атомизации на достаточно протяженном участке поверхности атомизатора и различие размеров частиц в условиях значительного градиента температур неизбежно приводят к увеличению длительности процесса испарения всеймассы анализируемого вещества и изменению условий испарения. При этомэффективность образования атомногопара уменьшается и, следовательно,снижаются как амплитудная, так и интегральная величины аналитическогосигнала. Изменение этих величин особенно сказывается для атомизаторовоткрытого типа. Кроме того, в указан.ных условиях испарения возрастают по-,мехи, обусловленные переконденсацией н некоторыми другими явлениями. Сущносч.ь изобретения заключаетсяв том, что компактное отложение сухого остатка в пределах полосы (ленты) вокруг наиболее горячей зоны атомизатора в условиях быстрого подъематемпературы поверхности испаренияобеспечивает минимальный перепад температур на площади, занятой сухимосадком, т.е. создает равные условиядля испарения всей массы пробы, Более мелкая структура и большая однородность осадка обеспечивают равномерный прогрев и более полное испарение пробы, Кроме того, испарениепробы с участков атомизатора, лежащихвокруг его наиболее горячей зоны,происходит в уже прогретую аналитическую зону над поверхностью испарения, что приводит к уменьшению влияния сОстава пробы на результаты анализа, т.е. к повьппению точности анализа.Один из способов получения и отложения сухого остатка жидкой пробы,внесенной на холодную поверхностьрабочего элемента атомизатора, в виде полосы (ленты) заключается в разогреве атомизатора при скорости нагрева его рабочей поверхности 2530 град/с, При этом образуется довольно ровный слой вещества с плотнойупаковкой достаточно мелких кристаллов (только внешний контур полосыобрамлен более крупными кристалламиосадка и может иметь ломаный характер).Образование сухого осадка в видеполосы (ленты) при быстром нагреве поверхности атомизатора объясняется перераспределением вещества, растворен ного в жидкости, по площади испарителя-атомизатора. При различии температур в разных участках жидкого слоявозникает движущая сила растекания,которая пропорциональна градиенту поверхностного натяжения жидкости, Врезультате возникает поток жидкости всмачивающей пленке (термокапиллярный эФфект),1 О При достаточно большом градиенте 35 температуры вдоль поверхности атомизатора, который особенно велик в не- стационарных условиях разогрева большинства известных типов электротермических атомизаторов, жидкость начи нает перетекать вдоль направления граградиента температуры, а движущая сила, возникающая под действием термокапиллярного эффекта, может намного превысить движущую силу растека ния. Направление действия движущей ,силы определяется природой жидкости, твердого тела и окружающей среды. В условиях непрерывного испарения это приводит к перераспределению жидкос ти вместе с растворенным веществом и к ограничению эоны отложения сухого остатка вокруг наиболее горячей точки атомизатора (осацок при этом отлагается симметрично при ус ловии, что жидкая проба и температурные поля также симметричны относитель. но некоторой точки). В результате одновременного протекания процессов испарения, гидролиза, кристаллизации непрерывно изменяется состав жидкой фазы, а дополнительное действие термокапиллярного эффекта приводит к тому, что плотность сухого остатка перераспределяется, концентрируясь в зависимости от содержания вещества в растворителе, в Форме непрерывной (сплошным слоем) или кусочно-непрерывной (отдельные микрочастицы или скопления частиц, равномерно распределенные по площади) полосы (ленты)Таким образом, в результате увеличения скорости нагрева атомизатора в процессе сушки создаются благоприятные условия для наиболее эффективного протекания последующих процессов испарения и атомизации пробы, что позволяет создать более плотное облако атомных паров над поверхностью .атомизатора и, как следствие, увеличить чувствительность определения элемента. Однако увеличение скорости нагрева выше некоторого значения может привести к потерям пробы из-за интенсивного испарения и разбрызгивания жидкости в первоначальный момент сушки и к образованию в результате быстрого испарения и сильного термокапиллярного эффекта крупных кристаллических отложений, которые искажают и замедляют процесс последующегб испарения пробы при ее атомизации. Неравномерное распределение пробы в виде отдельных, довольно крупных кристаллических отложений приводит к дискретному характеру испарения частичек пробы в условиях пространственной тем. пературной неоднородности атомизатора, а следовательно, снижает эффективность испарения и атомизации пробы. Исследования показывают, что указанные факторы начинают проявляться при скорости нагрева вьппе 30 град/с.П р и м е р Способ атомно-абсорбционного определения элементов реализован на примере определения хрома и цинка, т.е. элементов, резко отличающихся по своему поведению и характеристикам при электротермической атомизации, на установке с атомизатором открытого типа. Режим работы;время сушки 10 с, стадия термической обработки 20 с; атомизация 2 с; температура атомизации 2770 К; скорость нагрева 5500 К/с; температура термической обработки 1500 К. Режим1257478 Формула изобретения Эле- мент Поглощательная способностьпри скорости нагрева, град/с 25 Составитель О, Матвеев Редактор А. Огар Техред Л.Сердюкова Корректор С. ЧерниЗаказ 4908/39 Тираж 78 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 работы при определении цинка отличался тем, что температура атомизации составляла 2470 К, термическойобработки 750 К. Скорость нагревапри сушке изменялась (см, таблицу).Запись динамики изменения температуры на стадии сушки осуществляли насамописце Епйш 620,01 с помощью термопары ХА. Использовали растворы,приготовленные иэ азотнокислых солей 1 Охрома и цинка с концентрацией основного элемента соответственно 0,5 и0,025 мкг/мп. Объем анализируемойпробы 3 мкл. Регистрация аналитического сигнала проводилась по амплитудному методу на осциллографе С 8-9 А.Результаты влияния скорости сушки навеличину поглощательной способности,усредненные по 5 параллельным измерениям, приведены в таблице, 20 Хром Оэ 23 027 Ов 50 Оэ 64 052 Оэ 5030 Цинк Оэ 21 0.22 Оэ 23 Оэ 29 Оф 29 Оф 25 Сушка пробы осуществлялась ествественным способом при температуре ок 4)ружающей среды 25 С в течение 30 мин, 4%Сушка пробы при нагреве сопровождалась бурным кипением жидкости,Таким образом, предлагаежй способ по сравнению с прототипом позволяет увеличить чувствительность оп ределения различных элементов в 1,42,5 раза снизить на 30-"507 влияния основы и в 2-3 раза величину неселективногопоглощения,а также уменьшить эависимость величины аналитического сигнала.от степени де гр адации поверх нос ти ато-миэатора в процессе его эксплуатации.Применение более высокой скоростисушки пробы обеспечивает сокращение(примерно на 10-20 с) времени, затрачиваемого на измерение, за счетсокращения времени сушки. 1. Способ атомно-абсорбционного определения элементов в жидких растворах с использованием электротермического атомизатора, обладающего температурным градиентом по поверхности в момент его нагрева, включающий внесение пробы на поверхность атомизатора, отложение сухого остатка в результате сушки или термической обработки пробы, а также после- дующие нагрев атомизатора и измерение атомного поглощения светового потока, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью увеличения чувствительности определения элементов и повышения точности анализа, сухой остаток отлагают по контуру в виде непрерывной или кусочно-непрерывной полосы вокруг наиболее горячей зоны атомиэатора.2. Способ по и. 1, о т л и ч а - ю щ и й с.я тем, что при определении элементов в водных растворах сушку для получения сухого остатка в виде полосы ведут путем разогрева атомиэатора при скорости нагрева 25- 30 град/с,.