Способ атомно-абсорбционного анализа Советский патент 1990 года по МПК G01N21/74 

Изобретение относится к способам определения химического состава вещества и предназначено для определения микропримесей металлов в особо чистых газообразных хладонах.

Цель изобретения - снижение прр- делов обнаружения, повышение правильности и воспроизводимости результатов атомно-абсорбшонного анализа особо чистых хладонов.

Способ анализа осуществляется следующим образом.

В сосуд из инертного материала, представляющий собой, например, Аторопластовый стакан с коническим дном, пометают заданный объем 4-10%-ного водного раствора перегнанной азотной кислоты, свободного от примесей определяемых металлов. Сосуд с раствором помещают в сухой бокс, содержание влаги в атмосфере которого составляет не более 25%. Далее сосуд охлаждают до температуры на 30-60°С ниже температуры кипения хладона. Охлаждение ведут, например, парами жидкого азота. Находящийся на дне сосуда азотнокислый раствор замораживают. Открывают баллон с пробой и сжижают газ, просл

00

sj

ю

пуская его через трубку-холодильник, охлаждаемую жидким азотом, его парами или хладосмесью на основе, например, сухого льда и ацетона. Дозируют заданный объем жидкой пробы на замо- роженный во фторопластовом стакане раствор. Отгоняют хладон, поддерживая температуру стакана на 30-60 С ниже температуры его кипения.

После отгонки содержавшиеся в пробе примеси остаются на поверхности льда. Затем нагревают стакан до комнатной температуры. Лед в стакане плавится и примеси растворяются в смеси воды и кислоты. С помощью шприпа-дозатора 2-20 мкл полученного раствора дозируют в электротермический атомизатор атомно-абсорбционного спектрометра, высушивают и атомизируют„ Измеряют величину атомной абсорбции. С помощью того же дозатора в атомизатор дозируют такой же объем эталонного раствора, представляющего собой такой же раствор перегнанной азотной кислоты в дистиллированной воде с известным количеством определяемого металла. Сравнивают полученные величины абсорбции и рассчитывают концентрацию металла в анализируемом растворе и в пробе.

При замораживании раствора азотной кислоты верхнюю часть стакана можно поддерживать равной 5-10 С с помощью закрепленной над криостатом лампы-излучателя. Эту температуру поддерживают до начала дозирования пробы в стакан. Такой прием позволяет уменьшить конденсацию атмосферной влаги, что уменьшает вероятность загрязнения пробы.

Правильность анализа повышается, так как на стадии концентрирования пробу дозируют на замороженный раствор азотной кислоты в воде. Лед такого состава, обладающий пористой структурой, вероятно сорбирует на своей поверхности примеси, которыми обогащается проба при отгонке. После отгонки хладона и расплавления льда примеси без потерь растворяются в азотнокислом растворе. Легколетучие примеси (хлориды, фториды), будучи сорбированы льдом, не улетают при нагревании стакана,а растворяются иперехо- дят в азотнокислые формы. Инертные стенки сосуда не сорбируют примеси.

Пробу дозируют в сосуд после предварительного сжижения и при темперая

15487224

туре на 30-60°С ниже температуры ее

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

кипения, что исключает потери примесей и-э-за вскипания хладона при дозировании.

Отгонка хладона при температуре на 30-60 С ниже температуры его кипения также исключает потери примесей из-за их уноса парами.

Замораживание азотнокислого раствора, отгонка хладона и размораживание концентрата при уровне влажности не более 25% предотвращают конденсацию атмосферной влаги в сосуде, а следовательно, загрязнение концентрата.

Дозирование и концентрирование пробы на подложке, представляющей собой замороженный азотнокислый раствор известной концентрации, позволяет -1 приготовить и использовать эталонные растворы, по составу основы аналогичные анализируемым. При этом металлы содержатся в растворах в азотнокислых Формах, что обеспечивает максимальную степень атомизации и минимальную систематическую погрешность.

Воспроизводимость анализа улучшается из-за того, что при дозировании в печь 4-10%-ного раствора азотной кислоты не наблюдается растекания капли.

Пределы обнаружения снижаются из- за того, что пробу дозируют в стакан для отгонки после предварительного

ф

сжижения и при температуре на 30-60 Г ниже температуры ее кипения, что исключает потерю примесей из-за вскипания хладона при дозировании.

Отгонка хладона при температуре на 30-60 С ниже температуры его кипения также исключает потерю примесей из-за уноса с парами хладона.

Дозирование хладона на подложку из замороженного азотнокислого раствора и отгонка его с этой подложки существенно уменьшают потери легколетучих примесей, сорбируемых пористым льдом.

Дозирование в атомизатор 4-10%- ных азотнокислых растворов обеспечивает максимальную степень атомизации пробы.

Способ позволяет снизить пределы обнаружения, повысить правильность и воспроизводимость результатов атомно- абсорбшюиного анализа газообразных хладонов

5154

Использование вместо замороженного 4-10%-ного азотнокислого раствора другой подложки приводит к существенному ухудшению аналитических характеристик, т.е. не позволяет достичь поставленных келен. Это связано с тем, что при отгонке с замороженного раствора именно такого состава обеспечиваются наиболее благоприятные условия для концентрирования на нем содержащихся в хладонах микропримесей (в том числе и легколетучих) металлов.

Пример 1. Проводили атомно- абсорбционный анализ хладона- 2, со- держащий 5I0 % железа. Приготавливали 6%-ный раствор перегнанной азотной кислоты в дистиллированной воде. Дозировали по 2 мл этого раствора в три одинаковых фторопластовых стака- на с коническим дном емкостью 200 мл. Помещали стаканы в криостат, расположенный в сухом боксе типа 6БП1-ОС, влажность атмосферы в котором составляет 20%. Замораживали раствор в ста- канах при -80±5°С, контролируя температуру стенок стаканов с помощью термодатчиков. Сжижали хладон-12, пропуская газ из баллона через изготовленный из нержавеющей стали змеевик, охлаждаемый жидким азотом. Дозировали по 200 мл жидкого хладона-12 в стаканы на поверхность замороженного и охлажденного до -80 С азотнокислого

раствора. Накрывали стаканы зашитными кварцевыми колпаками и отгоняли хла- дон-. при температуре -80±5°С. После отгонки хладона размораживали находящийся в стакане лед, нагревая стакан до комнатной температуры. Готовили эталонные шестипроцентные азотнокислые растворы с известным содержанием железа. Дозировали 6 мкл размороженного раствора в грайитовый атомизатор атомно-абсорбционного спектрометра

Сатурн-2, высушивали и атомизировали пробу, измеряли величину атомной абсорбции. Те же действия проводят с эталонными растворами. Рассчитывали содержание железа в растворе-кониент- рате. Рассчитывали содержание железа в хладоне.

Примеры 2-7. Выполняли действия, описанные в примере 1, ва- рьируя концентрацию азотнокислого раствора от 1 до 15%.

Примеры 8-11. Выполняли действия, описанные в примере 1, ва

Q

5 0 5 0

5

о

0

226

рьируя уровень влажности в сухом боксе от 30 до 10%.

Примеры 12-15. Выполняли действия, описанные в примере 1, варьируя температуру замораживания азотнокислого раствора от -50 до -100 С. Температура кипения хладона- 12 составляет -30 С.

Примеры 16-20. Выполняли действия, описанные в примере 1, варьируя температуру отгонки хладона от -50 до -110°С.

Пример 21 . Анализировали тот же образец хладона-12 с помощью способа, в котором реализованы все стадии предлагаемого, за исключением замораживания азотнокислого раствора, дозирования хладона на образовавшийся лед и отгонки хладона с поверхности льда. Стаканы из гЪторпласта емкостью по 200 мп помещали в криостат, расположенный в сухом боксе 6БП1-ОС с влажностью атмосферы 20%. Охлаждали стаканы до -80 С. Сжижали хладон- 12 аналогично примеру 1. Дозировали по 200 мл хладона в охлажденные стаканы. Накрывали стаканы защитными колпаками и отгоняли хладон при -80 С, После отгонки хладона нагревали стаканы до комнатной температуры. Добавляли в стаканы по 2 мл 6%- ного водног о раствора азотной кисло - ты, омьюая стенки стаканов. Атомно- абсорбционные измерения выполняют аналогично примеру 1.

Пример 22. Для сравнения проводили атомно-абсорбционный анализ того же образца хладона-12 по способу, близкому к известному. Экстрагировали примеси железа из хладона- 12, барботируя в фторопластовых бар- ботерах 37 л хладона через 100 мл воды, к которой добавлено 2 мл 0,4%-но- го раствора пироллидиндитиокарбамина- та аммония и 2 мл метилизобутилкето- на. Экстракт упаривали на водяной бане. Остаток растворяли в 2 мл перегнанной 20%-ной азотной кислоты. 6 мкл полученного раствора дозировали в грасЬитовый атомизатор атомно-абсорбционного спектрометра Сатурн-2. Пробу высушивали, атомизировали и измеряли величину атомной абсорбции. 6 мкл эталонного раствора, содержащего 20% перегнанной азотной кислоты, бидистиллированную воду и известное количество железа дозировали в тот

же атомизатор, высушивали, атомиэи- ровали и измеряли величину a6ci рбгии. Рассчитьшали содержание железа в анализируемом растворе и в пробе фреона. Результаты экспериментов, полученных во всех приведенных примерах (анализировали хладон-12, содержащий 3,5Х и10 % Fe), представлены в таблице.

Из данных таблицы видно, что при определении содержания микропримесей железа в хладоне-12 предлагаемым способом найденное содержание примесей в пределах погрешности совпадает с

известным, предел обнаружения составг-9

ляет величину порядка /1,0 ч и и, а случайная составляющая погрешности измерений варьируется в пределах 9- И%. В случае же использования известного способа найденное содержание железа существенно отличается от истинного. Предел обнаружения значительно хуже, чем в предлагаемом способе, а случайная погрешность пре- вьпчает 50%.

Способ может быть легко реализован на серийных отечественных спектрофотометрах Сат-урн-2 и Сатурн-3. Формула изобретения

1. Способ атомно-абсорбционного анализа, включающий концентрирование

0

5

0

определяемых элементов, растворение концентрата в азотной кислоте, введение концентрата в атомизатор, получение атомного пара, измерение атомной абсорбции и расчет содержания определяемого элемента путем сравнения полученной величины с абсорбцией эталонов, отличающийся тем, что, с целью гнижения пределов обнаружения и увеличения правильности и воспроизводимости результатов анализа газообразных хладонов, 4-10%- ный водный раствор азотной кислоты дозируют в сосуд из инертного материала, замораживают в атмосЛере с влажностью не более 25% при температуре на 30-60 С ниже температуры кипения анализируемого хладона, на замороженный раствор дозируют предварительно сжиженную пробу хладона и отгоняют хладон с замороженного раствора при температуре на 30-60 С ниже температуры кипения хладона, а после размораживания анализируют образовавшийся раствор.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что температуру верхней части сосуда, в котором замораживают азотную кислоту, поддерживают 5-10°С.

Изобретение относится к области атомно-абсорбционного анализа. Цель изобретения - снижение пределов обнаружения и увеличение правильности и воспроизводимости результатов анализа газообразных хладонов. Для осуществления способа 4 - 10-ый водный раствор азотной кислоты предварительно дозируют в сосуд из инертного материала и замораживают в атмосфере с влажностью не более 25% при температуре, на 30 - 60°С меньшей температуры кипения хладона. На замороженный раствор дозируют предварительно сжиженную пробу, отгоняют хладон с замороженного раствора при температуре, на 30 - 60°С меньшей температуры кипения хладона, и после размораживания анализируют образовавшийся раствор, причем в качестве эталонов используют растворы с идентичным составом основы. При замораживании раствора температуру верхней части сосуда с раствором можно поддерживать равной 5 - 10 °С. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Предлагаемый

Вез использования подложки из замороТемпература Фторпластовorо стакана в момент дозирования Лреона.

Продолжение таблицы