Politechnika warszawska



Pobieranie 2,27 Mb.
Strona1/15
Data18.06.2018
Rozmiar2,27 Mb.
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   15

POLITECHNIKA WARSZAWSKA

WYDZIAŁ CHEMICZNY

Kierunek: TECHNOLOGIA CHEMICZNA

Specjalność: Materiały i Technologie Przyjazne Środowisku



Agata Borkowska

Zastosowanie dynamicznej komory reakcyjnej (DRC) w analizie złożonych próbek środowiskowych

techniką indukcyjnie sprzężonej plazmy

ze spektrometrią mas (ICP-MS)
The use of dynamic reaction cell (DRC) 
in the analysis of complex environmental samples
by inductively coupled plasma
 mass spectrometry (ICP-MS)
Praca dyplomowa

na stopień magistra inżyniera

wykonana w Katedrze Chemii Analitycznej Wydziału Chemicznego Politechniki Warszawskiej

oraz w Centralnym Laboratorium Chemicznym

Państwowego Instytutu Geologicznego Instytutu Badawczego w Warszawie

Kierujący pracą: prof. dr hab. Maria Balcerzak

Opiekun naukowy: mgr inż. Dariusz Lech

WARSZAWA 2011



Spis treści:

1. Wstęp 13

2. Część teoretyczna 14

2.1. Detektory 15

2.2. Analizatory mas 17

2.3. Jonizacja 19

2.4. Interfejs, soczewki elektrostatyczne 21

2.5. Nebulizacja 21

2.6. Optymalizacja 22

2.7. Wzorzec wewnętrzny 22

2.8. Zbieranie danych 23

2.9. Wpływy przeszkadzające 24

2.10. Gazy reakcyjne 26

2.11. Gazy kolizyjne 36

3. Część doświadczalna 38

3.1. Aparatura, odczynniki, badane materiały 38

Tab. 5. a) Skład pierwiastkowy badanych certyfikowanych materiałów 40

Pierwiastek 40

Stężenie ± 2SD / ppb 40

TM-24.3 40

TM-15.2 40

TM-27.3 40

Al 40

34,4 ± 5,2 40

33,6 ± 4,5 40

44,2 ± 5,0 40

Sb 40

3,36 ± 0,27 40

16,3 ± 1,5 40

1 ± 0,17 40

49 ± 0,28 40

As 40

5,21 ± 0,53 40

15,7 ± 1,5 40

2,13 ± 0,28 40

Ba 40

13,2 ± 0,8 40

13,2 ± 0,8 40

14,8 ± 1,0 40

Be 40

2,06 ± 0,21 40

15,3 ± 1,7 40

1,16 ± 0,14 40

Bi 40

2,37 ± 0,6 40

- 40

- 40

B 40

15,9 ± 3 40

23,2 ± 4,6 40

14,7 ± 4,0 40

Cd 40

3,97 ± 0,37 40

13,0 ± 1,1 40

1,05 ± 0,11 40

Cr 40

5,01 ± 0,49 40

16,4 ± 1,4 40

1,74 ± 0,33 40

Co 40

6,29 ± 0,5 40

15,1 ± 1,5 40

2,05 ± 0,17 40

Cu 40

6,79 ± 0,64 40

17,2 ± 1,5 40

6,19 ± 0,63 40

Fe 40

15,4 ± 4,2 40

25,6 ± 5,3 40

10,9 ± 3,5 40

Pb 40

5,82 ± 0,45 40

11,6 ± 1,2 40

2,86 ± 0,29 40

Li 40

5,02 ± 0,57 40

15,0 ± 2,7 40

3,5 ± 0,58 40

Mn 40

8,12 ± 0,72 40

18,1 ± 1,4 40

2,25 ± 0,31 40

Mo 40

6,18 ± 0,61 40

14,0 ± 1,3 40

2,22 ± 0,23 40

Ni 40

5,12 ± 0,61 40

17,6 1,7 40

2,42 ± 0,55 40

Se 40

3,42 ± 0,55 40

15,1 ± 2,1 40

1,68 ± 0,55 40

Sr 41

110 ± 6,2 41

111 ± 7,0 41

105 ± 6,3 41

Tl 41

4,18 ± 0,38 41

18,0 ± 1,9 41

1,48 ± 0,21 41

Sn 41

3,72 ± 0,36 41

14,8 ± 1,5 41

2,26 ± 0,25 41

Ti 41

7,3 ± 0,85 41

14,6 ± 1,3 41

2,01 ± 0,26 41

U 41

4,42 ± 0,34 41

15,4 ± 1,1 41

2,03 ± 0,18 41

V 41

7,03 ± 0,51 41

13,1 ± 1,3 41

2,18 ± 0,26 41

Zn 41

23,5 ± 3,6 41

35,4 ± 4,5 41

16,2 ± 2,6 41

Tab. 5. b) Skład pierwiastkowy badanych certyfikowanych materiałów 41

Pierwiastek 41

Stężenie ± 2SD / ppb 41

TMDA-52.3 41

TMDA-51.3 41

TMRAIN-04 41

Al 41

310 ± 24,9 41

97,0 ± 9,00 41

1,94 ± 0,051 41

Sb 41

16,4 ± 2,7 41

13,6 ± 2,44 41

0,345 ± 0,0728 41

As 41

25,4 ± 3,3 41

15,7 ± 1,92 41

1,14 ± 0,209 41

Ba 41

148 ± 10,7 41

75,3 ± 5,81 41

0,868 ± 0,117 41

Be 41

17,6 ± 1,6 41

9,92 ± 0,950 41

0,378 ± 0,0711 41

Bi 41

12,3 ± 6,5 41

- 41

- 41

B 41

10,7 ± 2,4 41

49,1 ± 6,60 41

- 41

Cd 41

90,9 ± 8,1 41

25,9 ± 1,96 41

0,520 ± 0,0559 41

Cr 41

165 ± 11,5 41

67,2 ± 4,83 41

0,861 ± 0,189 41

Co 41

136 ± 9,1 41

71,4 ± 5,35 41

0,245 ± 0,0583 41

Cu 41

197 ± 15,0 41

89,1 ± 7,80 41

6,95 ± 0,829 41

Fe 41

412 ± 38,3 41

109 ± 13,2 41

24,3 ± 4,02 41

Pb 41

358 ± 28,7 41

72,8 ± 6,35 41

0,344 ± 0,0640 41

Li 41

13,9 ± 1,9 41

17,6 ± 1,80 41

0,518 ± 0,129 41

Mn 41

198 ± 14,7 41

84,6 ± 7,07 41

6,70 ± 0,662 41

Mo 41

207 ± 15,0 41

57,9 ± 5,31 41

0,219 ± 0,0678 41

Ni 41

274 ± 20,0 41

68,2 ± 5,33 41

0,910 ± 0,115 41

Se 41

21,7 ± 3,9 41

13,1 ± 2,38 41

0,830 ± 0,296 41

Ag 42

20,6 ± 1,8 42

13,3 ± 1,43 42

- 42

Sr 42

286 ± 20,1 42

119 ± 10,3 42

1,81 ± 0,294 42

Tl 42

18,3 ± 1,7 42

20,9 ± 1,95 42

0,371 ± 0,0791 42

Sn 42

19,8 ± 2,9 42

18,1 ± 2,09 42

0,723 ± 0,121 42

Ti 42

120 ± 7,6 42

13,4 ± 1,27 42

0,517 ± 0,143 42

U 42

22,7 ± 2,0 42

28,9 ± 3,56 42

0,293 ± 0,0264 42

V 42

145 ± 11,2 42

48,4 ± 3,84 42

0,672 ± 0,102 42

Zn 42

263 ± 25,3 42

138 ±14,9 42

8,52 ± 2,74 42

42

3.2. Badane próbki środowiskowe, 42

występujące interferencje 42



W niniejszej pracy badano możliwość usuwania interferencji występujących podczas oznaczania pierwiastków w próbkach środowiskowych techniką ICP-MS. Do redukcji interferencji spektralnych wykorzystano komorę reakcyjną z możliwością użycia amoniaku jako gazu reakcyjnego. Amoniak jest gazem reakcyjnym preferowanym do usuwania interferencji pochodzących od gazu plazmowego, tlenu i wodoru, dlatego możliwość zastosowania dynamicznej komory reakcyjnej badano dla analitów, których sygnały pokrywają się głównie z sygnałami pochodzącymi od argonu, tlenu i wodoru oraz ich połączeń z innymi składnikami matrycy. 42

3.3. Wybór izotopów pierwiastków do badań 44

3.4. Optymalizacja przepływu gazu reakcyjnego 47

3.5. Optymalizacja parametru wykluczającego RPq 50

Podczas reakcji w komorze reakcyjnej, z połączenia cząsteczek amoniaku i innych pierwiastków obecnych w próbce (np. Zn, Cu, Ni), powstać mogą nowe jony, zwane klastrami. Aby zaobserwować zjawisko tworzenia się klastrów wykonano widmo masowe ślepej próby z dodatkiem 5 ppb cynku, stosując komorę reakcyjną z amoniakiem (przepływ gazu reakcyjnego równy 0,7 mL min-1) (rys. 29). Zaobserwowano sygnały pochodzące od izotopów cynku o masach 64, 66, 68 oraz sygnały pochodzące od klastrów amoniakalnych. Po zwiększeniu stężenia cynku w roztworze do 7 ppb, zaobserwowano wzrost sygnałów pochodzących od cynku oraz proporcjonalny wzrost sygnałów pochodzących od klastrów amoniakalnych. 50



3.6. Wybór standardu wewnętrznego 53

3.7. Parametry pracy spektrometru, kalibracja 55

3.8. Dokładność metody oznaczania pierwiastków 57

3.9. Precyzja metody oznaczania pierwiastków 64

3.10. Wyznaczenie granicy oznaczalności pierwiastków 65

Jedną z zalet techniki ICP-MS jest możliwość osiągnięcia niskiej granicy oznaczalności sięgającej 0,1 ng L-1. Zastosowanie komory reakcyjnej umożliwia oznaczanie pierwiastków, których pomiar sygnału utrudniony jest ze względu na występujące w technice ICP-MS interferencje spektralne, dlatego też wyznaczenie granicy oznaczalności dla pierwiastków wybranych do oznaczania jest możliwe. Granica oznaczalności jest najmniejszą ilością oznaczanej substancji w próbce jaka może być oznaczona ilościowo z odpowiednią dokładnością [49]. 65

Wykonano pomiary dla naturalnej próbki środowiskowej ISE 890 pochodzącej z porównania międzylaboratoryjnego oraz roztworów na sześciu innych poziomach stężeń uzyskanych poprzez 2, 4, 8, 16, 32, 64-krotne rozcieńczenie próbki ISE 890. Dla każdego z roztworów wykonano po 6 równoległych pomiarów. Dla każdego poziomu stężeń obliczono wartość współczynnika zmienności oraz sporządzono wykres zależności CV = f(c) (rys. 39). Założona precyzja metody to 7% i dla tej wartości odczytano z wykresu wartości granic oznaczalności pierwiastków. 65



Rys. 39. Graficzny sposób wyznaczenia granicy oznaczalności dla 52Cr+ 66

(pomiar ICP-MS z DRC) 66

Granica wykrywalności to najmniejsze stężenie pierwiastka możliwe do wykrycia za pomocą określonej procedury badawczej. Wartość granicy wykrywalności obliczono wg zależności LOD = LOQ/3. W tabeli 11 umieszczono granice wykrywalności i oznaczalności izotopów, uzyskane techniką ICP-MS z zastosowaniem komory reakcyjnej. 66

Tab. 11. Granice oznaczalności oraz wykrywalności pierwiastków wyznaczone przy pomocy ICP-MS z DRC 66

4. Wnioski 67

5. Streszczenie 68

6.Abstract 70

7.Bibliografia: 72


  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   15


©operacji.org 2017
wyślij wiadomość

    Strona główna