Способ пробоподготовки для атомно-эмиссионного анализа высокочистого оксида цинка Советский патент 1992 года по МПК G01N21/67 G01N1/28 

Изобретение относится к аналитической химии и касается разработки способа пробоподготовки для атомно-эмиссионного анализа высокочистого оксида цинка.

Известен способ пробоподготовки для атомно-эмиссионного анализа оксида цинка, включающий смешение пробы с угольным порошком, взятым в отношении (1:1)- (1 : 10).

Недостатком способа является высокий предел обнаружения, составляющий для большинства примесей 1 -10 мае. %.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ пробоподготовки для атомно-эмиссионного анализа высокочистого оксида цинка, включающий смешение пробы с угольным порошком.

Недостатком способа является относительно высокие значения предела обнаруXI

сл ел

СА СО

жения примесей в оксиде цинка, на уровне Ј 4 -10 5 мае. %.

Поставленная цель достигается тем, что в известном способе пробоподготовки для атомно-эмиссионного анализа высокочистого оксида цинка, включающей смешение пробы с угольным порошком, пробу смешивают с угольным порошком в отношении, не превышающем 50 : 1. и проводят отгонку основы в потоке водорода с расходом не выше 180 см3/мин, при температуре не ниже 700°С.Отношение, в котором смешивают пробу с угольным порошком, было подобрано экспериментально. При отношении более 50 . 1 становятся заметными потери примесных элементов. Это происходи, поскольку существенным становится вклад адсорбции примесей на стенках аппарата для концентрирования. Проведение отгонки основы в потоке водорода с расходом не выше 180 см3/мин и температуре не ниже 700°С

также было подобрано экспериментально. При расходе водорода выше 180 см3/мин происходит выдувание-частиц основы из зоны реакции вместе с частицами угольного коллектора и адсорбированными на нем примесями, что приводит к потере примесей. При температуре ниже 700°С основа отгоняется неполностью, что приводит к повышению предела обнаружения.

Повышение степени отгонки основы с расходом водорода ниже 180 см3/мин нецелесообразно, так кай при таких расходах неоправданно возрастает время концентрирования примесей и в целом продолжительность анализа. В увеличении температуры выше 700°С нет необходимости, так как реакция восстановления оксида цинка водородом проходит полностью уже при700°С.

Ниже приведены примеры конкретного осуществления предлагаемого способа.

Пример 1. Для анализа используют оксид цинка, полученный окислением высокочистого диэтилцинка и искуственно приготовленные смеси на его основе с содержанием гтимесей металлов на уровне , , 10 мае. %. Один грамм каждой из приготовленных смесей смешивают с 20 мг угольного порошка ОСЧ 7-4, помещают в пробирку из стеклоуглерода диаметром 15 и длиной 50 мм, которую устанавливают в реактор из кварцевого стекла. Порошок предварительно отжимают в электроде в дуговом разряде постоянного тока, сила тока 18 А, время отжига 15 с. Внутрь реактора диаметром 25 и длиной 300 мм, снабженного шлифом вставляют впаянную в ответный шлиф трубку диаметром 5 мм необходимой длины, обеспечивающей поток водорода от самого дна пробирки. В боковую стенку реактора вблизи шлифа была впаяна трубка диаметром 5 мм, необходимая для отвода водорода из реактора. Водород из баллона, подаваемый через центральную трубку, очищают от пыли фильтрованием через ткань Петрянова. Расход водорода устанавливают и контролируют при помощи вентиля тонкой регулировки и поплавкового ротаметра, расположенных между баллоном и системой очистки. Расход водорода составляет 180 см3/мин.

Реактор закрепляют горизонтально и нижнюю его часть помещают в трубчатую резистивную печь, бключают нагрев и поддерживают температуру печи 700°С. Температуру контролируют при помощи хромель-алюминиевой термопары. При таких условиях достаточно 3 ч для того, чтобы осуществить полностью(рстаток не должен превышать г)массоперенос оксида цинка из стеклоуглеродной пробирки в верхнюю не обогреваемую часть реактора, где основа в виде кристаллов цинка осаждается на стенках реактора и центральной трубке.

Включают нагрев печи и перекрывают

поток водорода, извлекают центральную трубку и достают пинцетом пробирку со дна реактора. Выгружают угольный коллектор из пробирки и анализируют его атомноэмиссионным дуговым спектрографическим методом. В качестве электрода используют фасонные угли марки ОСЧ 7-4 (тип I и IV). Прикатодную область межэлектродного промежутка проецируют не щель спектрографа ахроматическим кварцевым конденсором (f 96 мм). Сила разрядного тока 13 А. Время экспозиции 15 с. Аналитические линии фотометрируют на микрофотометре ИФО-451. Для построения градуировочных

зависимостей используют образцы сравнения, приготовленные на основе стандартного образца состава графитового порошка ГСО-27. Градуировочиые зависимости строят в координатах AS - Ig m, где AS S/i+ф - Зф

разница почернений спектральной линии и близлежащего фона, m - масса примеси в 20 мг навеске образца сравнения. Значения предела обнаружения определяют из полученных градуировочных графиков по 3s критерию. Относительный предел обнаружения примесей составил 6 6 мае. %. Для постановки контрольного опыта проводили анализ в ьюокочистого оксида цинка, взятого в количестве 0,1 г. Значения

относительного стандартного отклонения не превышают 0,5.

Пример 2. Условия опыта такие же как в примере 1, только один грамм каждого из образцов смешивают с 16,5 мг угольного

порошка., Предел обнаружения примесей возрастает по сравнению с примером 1 более, чем в 5 раз.

Пример 3, Условия опыта такие же как в примере 1, только расход водорода

устанавливают 200 см3/мин. Предел обнаружения примесей увеличивается более, чем в 2 - 5 раз по сравнению с данными в примере 1. Кроме того, воспроизводимость анализа характеризуется в этом случае величиной стандартного отклонения 1,0 - 1,2, что значительно превышает указанное в примере 1 значение - 0,5.

Пример 4. Условия опыта такие же как в примере 1, только температуру печи поддерживают 680°С. При этом предел обнаружения примесей более, чем в 3 раза превышает данные, приведенные в примере 1.

П р и м е р 5 (по прототипу). Для анализа используют оксид цинка квалификации ХЧ для люминофоров (ТУ МХП 2980-51) и смеси на его основе с содержанием металлов на уровне . и мае. %.. Оксид цинка и смеси на его основе смешивают с угольным порошком в отношении 1:1, загружают в электроды, изготовленные из углей марки ОСЧ 7-4 тип 1. Проводят атомно-эмиссионный анализ и полученные спектры обрабатывают аналогично примеру 1. Значения предела обнаружения составили 1- . %.

Данные примеров 1 - 5 приведены в таблице. Из таблицы видно, что самые низ- кие значения предела обнаружения при определении примесей в высокочистом оксиде цинка достигаются в том случае, когда пробоподготовкз состоит из смешения пробы с угольным порошком в отношении не превышающем 50:1 и отгонки основы в

потоке водорода с расходом не выше 18С см3/мин при температуре не ниже 700°С. При незначительном изменении одного из этих параметров предел обнаружения возрастает в 2 - 5 раз и более.

В сравнении с прототипом, предлагаемый способ позволяет снизить предел обнаружения для большинства определяемых примесей на 1 -2 порядка,

Формула изобретения Способ пробоподготовки для атомно- эмиссионного анализа высокочистого оксида цинка, включающий смешение пробы с угольным порошком, отличающийся тем, что, с целью снижения предела обнаружения при определении металлосодержа- щих примесей, пробу смешивают с угольным порошком в отношении, не превышающем 50 : 1, и проводят отгонку основы в потоке водорода с расходом не выше 180 см3/мин при температуре не ниже 700°С.

Способ пробоподготовки для атомно- эмиссионного анализа высокочистого оксида цинка заключается в том, что пробу смешивают с угольным порошком в отношении, не превышающем 50 : 1, и проводят отгонку основы в потоке водорода с расходом не выше 180 см /мин при температуре не ниже 700°С. 1 табл.

Значения предела обнаружения (мае %) для примесей металлов, определяемых в оксиде цинка известным способом и предлагаемым а также с отгонкой основы водородом при различном отношении навески оксида цинка классе угольного порошка (г), различно температуре проведения процесса концентрирования (Т °С) и различном расходе водорода (V. см /мин)

Предел обнаружения ограничен фоновым сигналом контрольного опыта