СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЛЕГКИХ ЭЛЕМЕНТОВ В ЖИДКИХ ПРОБАХ Российский патент 1995 года по МПК G01N23/223 

Изобретение относится к аналитической химии (области рентгеноспектрального анализа) и может быть использовано для анализа элементов с атомными номерами Z > 11 в жидких пробах, например объектах экологии, медицины, химической, нефтяной и нефтеперерабатывающей промышленности и других областей техники.

Известен способ определения серы в дизельном топливе с использованием рентгенофлуоресцентного анализа [1] По этому способу аликвотное количество исследуемого материала переносят на фильтр, высушивают, помещают в камеру рентгеновского спектрометра, в которой производят откачку воздуха, и определяют содержание серы по способу внешнего стандарта. Способ позволяет определить содержание серы в пределах 0,05-1,0%
Недостатком этого способа является то, что исследуемый материал подвергают препарированию, при котором могут быть внесены дополнительные систематические и случайные погрешности. Кроме того, возможны потери пробы, нанесенной на фильтр при откачке.

Наиболее близким к изобретению является способ рентгенофлуоресцентного анализа жидкостей, осуществляемый с помощью устройства, описанного в [2] по которому аликвотное количество жидкой пробы помещают в кювету, корпус которой выполнен из материала с высокой теплопроводностью (материал кюветы: медь, серебро, бериллиевая керамика), снабженную датчиком температуры и средством для охлаждения анализируемой жидкости, включают режим охлаждения для изменения температуры и замораживают исследуемую жидкость до рабочей температуры (233 К). Далее возможно определение легких элементов по любому способу количественного анализа.

Недостатком этого способа анализа является то, что он ориентирован на анализ водосодержащих объектов, тогда как многие легколетучие жидкости имеют более низкую температуру замерзания. Кроме того, способ предполагает использование специально разработанной системы охлаждения и контроля температуры.

Задача изобретения расширить круг анализируемых объектов и упростить аппаратурное определение легких элементов.

Для этого в способе определения легких элементов в жидких пробах жидкую пробу охлаждают до температурного жидкого азота в кювете, выполненной из материала с низкой теплопроводностью, наполненной теплоаккумулирующим веществом, и находят содержание элементов по методам внешнего или внутреннего стандарта.

Предпочтительно при анализе легколетучих жидкостей, имеющих низкие температуры замерзания, в жидкую пробу вводить растворитель, повышающий температуру перехода пробы из жидкого состояния в твердое.

Для анализа легколетучих жидкостей в пробу вводят растворитель, повышающий температуру перехода пробы из жидкого в твердое состояние.

Охлаждение, осуществляемое непосредственным помещением кюветы с пробой в жидкий азот, не требует использования специальных устройств для охлаждения. Использование в качестве материала кюветы материала с низкой теплопроводностью замедляет процесс разогрева всей кюветы и находящегося в ней образца, что позволяет продлить время анализа для получения необходимых метрологических характеристик анализа. Материал кюветы должен быть также достаточно стойким к значительным перепадам температур. Материал кюветы: органическое стекло, термостойкая пластмасса. Теплоаккумулирующее вещество: н-гептан (Т 182 К; Q 2360 кал/моль), высокая теплоемкость которого при переходе из жидкого состояния в твердое позволяет достаточно долгое время сохранять температуру кюветы равной температуре перехода теплоаккумулирующего вещества. Содержание элементов находят по методу внешнего или внутреннего стандарта.

В легколетучие жидкости, имеющие низкие (менее 220 К) температуры замерзания, предварительно вводят растворитель, повышающий эту температуру, что позволяет увеличить время анализа. Этот растворитель должен быть аттестован на наличие в нем определяемых элементов. Материал растворителя: эйкозан СН₃(СН₂)₁₈СН₃.

Предложенным способом могут быть проанализированы жидкие материалы, содержащие легколетучие компоненты, например мазут, дизельное топливо, а также гетерогенные смеси, отделение фаз в которых представляет принципиальную сложность, в частности илы сточных вод, эмульсии отработанных смазочноохлаждающих жидкостей.

На чертеже показана кювета в разрезе.

П р и м е р 1. В емкость 1 кюветы помещают 0,20 г мазута. Кювету опускают в жидкий азот, после чего заполняют емкость 2 и еще раз охлаждают. Кювету помещают в рентгеноспектральный анализатор VRA-30 (Carl Zeiss Jena, Германия), производят откачку воздуха и измеряют интенсивность рентгеновского излучения S К. Содержание серы в анализируемом образце определяют, пользуясь образцами сравнения, приготовленными способом добавок.

П р и м е р 2. Аналогично примеру 1 находят содержание фосфора в образце мазута.

П р и м е р 3. Пробу дизельного топлива смешивают с эйкозаном в соотношении 1:1, берут навеску 0,3 г и проводят анализ аналогично примеру 1.

П р и м е р 4. Аналогично примеру 1 анализируют 0,25 г раствора MgSO₄ в воде и определяют содержание магния и серы, используя образцы сравнения, приготовленные из растворов солей с известной концентрацией элементов.

П р и м е р 5. В образце (0,30 г) или сточных вод определяют содержание серы и фосфора аналогично примеру 1.

П р и м е р 6. В суспензии биомассы в воде (масса биомассы 0,15 г, объем воды 0,20 мл) определяют содержание серы и фосфора аналогично примеру 1.

Результаты анализа приведены в таблице.

Значение относительного стандартного отклонения при этом не превышает 0,02.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет расширить круг анализируемых объектов, избежать разработки специальных устройств для охлаждения и контроля температуры. Способ позволяет определить хотя бы один элемент с атомным номером Z > 11 в жидких, в том числе и легколетучих образцах в вакууме.

Использование: в аналитической химии (рентгеноспектральный анализ) для анализа проб, содержащих легколетучие компоненты, многокомпонентных жидких веществ и материалов, объектов экологии, медицины, химической, нефтяной и нефтеперерабатывающей промышленности, криминалистики и других областях техники. Сущность изобретения: известное количество пробы жидкого материала предварительно переводят в твердое состояние охлаждением в специальной кювете, заполненной теплоаккумулирующим материалом, поддерживающим достаточно низкую температуру пробы, с предварительным разбавлением проб легколетучих жидкостей растворителем, повышающим температуру затвердевания исследуемой пробы и не содержащим определяемые элементы (z > 11). Анализ проводят по методу внешнего или внутреннего стандарта. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. 1 табл.

1. СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ЛЕГКИХ ЭЛЕМЕНТОВ В ЖИДКИХ ПРОБАХ, включающий охлаждение пробы в кювете до твердого состояния с последующим рентгенофлуоресцентным анализом пробы, отличающийся тем, что пробу охлаждают до температуры жидкого азота в кювете, выполненной из материала с низкой теплопроводностью и наполненной теплоаккумулирующим материалом, а при определении содержания элементов в пробе используют метод внешнего или внутреннего стандарта. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед охлаждением в пробу вводят растворитель, повышающий температуру перехода пробы из жидкого в твердое состояние.