Вольтамперометричний аналіз неорганічних сцинтиляційних матеріалів

Склад і концентрація фонових електролітів стосовно задачі, умови вимірювання із застосуванням різних варіантів вольтамперометрії, режимів полярографування. Методики багатоелементного інверсійно-вольтамперометричного визначення домішок у сировині.

Рубрика Химия
Вид автореферат
Язык украинский
Дата добавления 23.11.2013
Размер файла 37,0 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вольтамперометричний аналіз неорганічних сцинтиляційних матеріалів

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук

Загальна характеристика роботи

Актуальність роботи. Сцинтиляційні детектори, що використовуються для реєстрації і спектрометрії іонізуючих випромінювань, мають широке коло технічних застосувань (радіаційний моніторинг, атомна енергетика, медицина, фізика високих енергій, геологія і геофізика, дефектоскопія вузлів і деталей, інтроскопія багажу та вантажу і т. д.). Основою цих детекторів є сцинтилятори різного складу, серед яких важливе місце посідають монокристали галогенідів лужних металів, активовані різними елементами (NaI(Tl), CsI(Tl), CsI(Na), LiI(Eu) і ін.), а також оксидні монокристали (CdWO4 та ін.). Сцинтиляційні параметри зазначених матеріалів суттєво залежать від концентрації та розподілення активуючих добавок, стехіометричного і домішкового складу, включаючи сторонні фази, що утворюються при синтезі сировини і вирощуванні монокристалів. Присутність сторонніх домішок сприяє появі різних макро- і мікроскопічних дефектів, що змінюють сцинтиляційні та оптичні характеристики.

Сцинтиляційні матеріали, що розглядаються, а також елементи, що входять до їх складу, під час технологічних процесів можуть потрапляти у навколишнє середовище (повітря робочої зони і населених місць, стічні і природні води і т. д.). Більшість цих компонентів належить до токсичних, і для них встановлені вельми низькі ГПК.

Серед методів, що застосовуються для аналітичного контролю зазначених об'єктів, певні переваги має вольтамперометрія (ВА), різні варіанти якої дозволяють контролювати вміст ряду елементів у різних концентраційних діапазонах і реалізуються за допомогою порівняно недорогої і доступної апаратури.

Слід відзначити, що до виконання цієї роботи вольтамперометричні методи рідко використовувалися для аналізу сцинтиляційних матеріалів. Не були вирішені методичні питання, пов'язані з пробопідготовкою речовин, що досліджуються, вибором оптимального варіанту ВА при вирішенні тієї чи іншої конкретної задачі, а також фонових електролітів і режимів полярографування, які забезпечують високу селективність аналізу, низькі межі визначення, правильність і хорошу відтворюваність результатів. Практично не використовувався вольтамперометричний аналіз розчинів для визначення валентного стану елементів змінної валентності. Відомі багатоелементні вольтамперометричні методики аналізу, зазвичай, дозволяють визначати одноразово не більш трьох - чотирьох елементів, при тому у сумірних концентраціях, тоді як у реальних системах виникає необхідність у вольтамперометричному визначенні більшої кількості елементів при різноманітних їх співвідношеннях.

Зв'язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконувалася згідно тематичного плану науково-дослідних робіт Інституту монокристалів НАН України, а саме, за темами: 428-91 «Аналітичний контроль виробництв монокристалів, шихти і вихідної сировини»; 953-88-91 «Розробка і впровадження автоматизованої технології вирощування сцинтиляційних монокристалів великого діаметру для медичних гамма-камер»; 712-94 (РК 00194V029840) і 780-95 (РК 0195V022069) «Розробка методів аналітичного контролю сировини, продукції та об'єктів навколишнього середовища»; РК 0196V009869 «Розвиток перспективних інструментальних методів аналітичної хімії функціональних матеріалів і об'єктів навколишнього середовища».

Мета і задачі роботи. Метою дисертаційної роботи було створення комплексу методик вольтамперометричного визначення ряду основних компонентів, легуючих добавок і домішок у сцинтиляційних матеріалах та об'єктах навколишнього середовища, включаючи багатоелементні інверсійно-вольтамперометричні (ІВ) методики аналізу сировини, монокристалів, стічної води і повітря.

Для досягнення поставленої мети в роботі необхідно було вирішити такі задачі:

вибрати й оптимізувати умови пробопідготовки зразків сировини, монокристалів і об'єктів навколишнього середовища з урахуванням їх фізичних і хімічних властивостей з метою одержання необхідної для полярографування форми елемента;

вибрати й оптимізувати склад і концентрацію фонових електролітів стосовно конкретної задачі;

вивчити й оптимізувати умови вимірювання із застосуванням різних варіантів ВА і режимів полярографування (електродів);

розробити методики одноелементного визначення ряду основних компонентів, легуючих добавок і домішок у сировині і монокристалах із застосуванням класичного (РКЕ) і повільнокапаючого (ПКРЕ) ртутних електродів, а також стаціонарного ртутного крапельного електроду (СРКЕ);

розробити методики багатоелементного інверсійно-вольтамперометричного визначення домішок у сировині, монокристалах та об'єктах навколишнього середовища із застосуванням стаціонарного ртутного електроду клапанного типу (РЕКТ);

вивчити метрологічні характеристики розроблених методик.

Наукова новизна одержаних результатів полягає в тому, що в дисертації вперше:

доведено можливість одночасного інверсійно-вольтамперометричного визначення Zn, Cd, Pb, Tl, Sb, Bi і Cu при їх сумісній присутності у співвідношеннях, що дуже розрізняються;

з використанням полярографічного методу визначено валентний стан європію в монокристалах KCl(Eu);

запропоновано спосіб оцінки відхилення від стехіометрії оксиду вольфраму(VI) із застосуванням системи Fe (II) - Fe (III) і полярографічним визначенням Fe(II), що утворюється при взаємодії оксиду вольфраму (VI) зі Fe (III);

обгрунтовано використання однокрапельного режиму - зміннострумової вольтамперометрії з ПКРЕ - для суттєвого підвищення метрологічних характеристик (чутливість і відтворюваність), забезпечення експресності вимірювань і значного зменшення витрат ртуті в порівнянні з класичним РКЕ;

розроблено шістнадцять оригінальних методик одно- і багатоелементного вольтамперометричного аналізу сцинтиляційних матеріалів і об'єктів навколишнього середовища.

Практична цінність роботи полягає в такому:

розроблений комплекс методик використано для визначення ряду основних компонентів, легуючих добавок і домішок у монокристалах, сировині й об'єктах навколишнього середовища;

результати аналізу сприяли вирішенню деяких матеріалознавчих і природоохоронних задач:

вивчено розподілення легуючих добавок у монокристалах CsI(Tl), LiI(Eu), NaI(Tl) залежно від умов їх вирощування;

визначено валентний стан Eu у монокристалах KCl(Eu);

встановлені вимоги до рівня чистоти сировини WO3, CsI, NaI, NaOH, I2, HI, H2O2 і дистильованої води, а також припустимі відхилення від стехіометрії WO3 для виготовлення монокристалів NaI(Tl), CsI(Tl), CdWO4 необхідної якості;

забезпечено контроль надходження і розповсюдження техногенних неорганічних забруднень при виробництві сцинтиляційних матеріалів.

Практична значущість роботи підтверджена впровадженням розроблених методик у практику роботи НТК «Інститут монокристалів» НАН України і Харківського заводу хімічних реактивів, а також їх внесенням в автоматизовану базу вольтамперометричних методик, підготовлену Московським державним інститутом радіотехніки, електроніки і автоматики.

Публікації та особистий внесок здобувача. Основні результати дисертаційної роботи викладено в 9_ти статтях, опублікованих у наукових журналах, а також у одній статті - в тематичному збірнику наукових праць і у 3_х тезах доповідей - в збірниках тез доповідей наукових конференцій. Автором особисто виконано всю експериментальну роботу (за винятком рентгенофазових досліджень оксиду вольфраму (VI), проведених співробітниками ІРЕА С.П. Сироткіним та В.А.Єфімовим), а також проведено розрахунки досліджуваних систем, розроблено алгоритми методик аналізу і виконано метрологічну обробку отриманих даних. Результати досліджень інтерпретовано здобувачем разом з науковим керівником проф. Р.М._Ф. Саліхджановою і керівником групи вольтамперометричних методів аналізу Інституту монокристалів НАН України Г.А. Бабич. В роботі, що опублікована у співавторстві з Е.Л. Виноград, В.Г. Проценко, Л.В. Удовиченко, особистим внеском здобувача є дослідження електрохімічної поведінки талію на стаціонарному ртутному електроді клапанного типу та розробка методики визначення талію в монокристалах NaI, NaI(Tl).

Апробація роботи. Результати дисертаційної роботи доповідалися і обговорювалися на IX і X Всесоюзних нарадах з полярографії (Усть-Каменогорськ, вересень 1987 р. і Москва, листопад 1992 р.); VI Всесоюзній нараді з високотемпературної хімії силікатів і оксидів (Ленінград, квітень 1988 р.); VI Всесоюзній нараді з хімії і технології Mo і W (Нальчик, вересень 1988 р.); Всесоюзній конференції «Електрохімічні засоби аналізу та охорона навколишнього середовища» (Тарту, червень 1989 р.); III і IV Всесоюзних конференціях з електрохімічних методів аналізу (Томськ, травень 1989 р. і Москва, січень 1994 р.); I Екологічному симпозіумі з аналізу вод (Воронеж, червень 1990 р.); IX і X конференціях з хімії високочистих речовин (Н.-Новгород, травень-червень 1992 р. і 1995 р.); Міждержавній конференції «Сцинтилятори_93» (Харків, вересень 1993 р.); International Symposium on Analytical Chemistry (London, Аugust 1995); Всеукраїнських конференціях з аналітичної хімії (Київ, лютий 1992 р. і вересень 1995 р.; Ужгород, вересень 1998 р.); II Українському електрохімічному з'їзді (Дніпропетровськ, травень 1999 р.).

Структура та обсяг роботи. Дисертація складається з вступу, шести розділів, висновків, списку використаних джерел та додатків. Повний обсяг дисертації складає 175 сторінок, із них 15 сторінок займають 27 рисунків, 27 сторінок - 44 таблиці, 11 сторінок - список цитованої літератури (159 найменувань) та 19 сторінок - 3 додатки.

Основний зміст

електроліт вольтамперометрія полярографування інверсійний

В вступі обґрунтовано актуальність теми, визначено мету роботи, її наукову новизну та практичну цінність.

У першому розділі наведено літературні дані про вплив домішкового складу на властивості сцинтиляційних монокристалів, розглянуто можливості різноманітних варіантів ВА для аналізу особливо чистих речовин і об'єктів навколишнього середовища, а також показано сучасний стан багатоелементного інверсійно-вольтамперометричного аналізу.

У другому розділі описано техніку експерименту, оптимальні умови вимірювань із використанням різних типів електродів і полярографів, методи розрахунку результатів вимірювань.

У третьому розділі викладено результати використання класичного РКЕ як інструменту для дослідження оксиду вольфраму (VI) (сировини для монокристалів CdWO4), валентного стану європію в монокристалах KCl(Eu) і непрямого визначення легуючих добавок Eu і Sm у LiI(Eu) і NaI(Sm).

У четвертому розділі показано, що оптимізація умов вимірювання методом зміннострумової ВА з ПКРЕ дозволяє застосовувати його як метод напівмікроаналізу (визначення Сd і Pb у складних гранатах); для визначення мікродомішок (Tl у солях цезію, W при дослідженні фазового складу WO3); для експресного контролю важких металів у повітрі робочої зони.

У п'ятому розділі розглянуто результати ІВ - визначення легуючих добавок (Tl у NaI, NaI(Tl), CsI(Tl)) і домішок у сцинтиляційних монокристалах і сировині для них (Pb і Cd у NaI(Tl), Pb у WO3) із використанням РЕКТ і СРКЕ.

Шостий розділ містить результати одночасного ІВ - визначення Zn, Cd, Pb, Tl, Bi, Sb і Cu у вихідній сировині для монокристалів NaI(Tl) (NaOH, NaI, HI, H2O2, I2, дистильована вода) і об'єктах навколишнього середовища (вода різного походження, повітря робочої зони і населених місць, витяжки з грунту) із застосуванням РЕКТ.

У додатках наведено методики вольтамперометричного визначення: стехіометричного індексу при кисні в оксиді вольфраму (VI); масової частки талію в монокристалах NaI, NaI(Tl), CsI(Tl); масової частки Zn, Cd, Pb, Tl, Bi, Sb і Cu у вихідних матеріалах для виготовлення сцинтиляційних монокристалів NaI(Tl).

Дослідження оксиду вольфраму (vi) як сировини для сцинтиляційних монокристалів CdWO4

З метою оцінки якості WO3 спочатку були використані звичайні методи фазового аналізу. Але деріватографічний і рентгенофазовий методи виявилися малоінформативними через слабо виражені теплові ефекти процесів фазоутворення й обмеженість довідкових даних, а також відсутність стандартних зразків складу. Кількісна інформація була одержана за допомогою розроблених нами методик полярографічного визначення вольфраму у фракціях, що селективно розчиняються в розчинах Na2C2O4 і Na2CO3.

Вивчення впливу концентрації і рН фонового електроліту, часу деаерування розчину і періоду капання РКЕ (к) на величину струму відновлення W(VI) (Iгр, мкА) дозволило знайти оптимальні умови вимірювання макрокількостей вольфраму. У цих умовах концентраційна залежність Iгр = f(cw(VI)) в інтервалі від 2,210-5 до 8,210-4 моль/л і при n=9, де n - число пар точок, що взяті для розрахунку параметрів лінійної регресії по МНК, описується рівнянням:

Iгр = (-0,003 0,001) + (0,007 0,001)c w(VI) 105 (1)

Високе значення коефіцієнта кореляції (r=0,9996) вказує на правильність вибору лінійної моделі апроксимації. У діапазоні вмісту W від 0,5 до 80 % sr складало 0,20 - 0,02 відповідно. Це дозволило підвищити точність і чутливість визначення вольфраму на 1,5 порядки порівняно з методиками, відомими з літератури.

Визначення мікрокількостей W засновано на вимірюванні струму окислення (Iп) водню, що каталізується продуктами відновлення W(VI), які накопичуються на поверхні електроду. Порівняння піків, отриманих при використанні РКЕ і ПКРЕ, показало, що реєстрація піка на протязі циклу поляризації однієї краплі (ПКРЕ) дозволяє підвищити відтворюваність вимірювання висоти піків і досягти сн=210-9 моль/л. При використанні однокрапельного режиму ділянка лінійної залежності Iп= f(cw(VI)) складає 210-9…210-7 моль/л.

Таким чином, було забезпечено надійність контролю вмісту W в діапазоні від 110-4 до 80 %. Розроблені методики виявилися ефективними для попередньої оцінки придатності різних партій WO3 для твердофазного синтезу шихти CdWO4.

Для оцінки відхилення від стехіометрії оксиду вольфраму (VI) вивчено взаємодію препарату з Fe (III). Знайдені оптимальні умови розчинення і проведення редокс-реакції (нагрівання в атмосфері азоту; розчинник - водний розчин цитрату натрію, який містить суміш 0,33 М H3BO3, 0,13 М H2SO4 і 0,10 М H3PO4 для стабілізації Fe (II), що утворюється). Забезпечено стабільність системи Fe (ІІ) - Fe (ІІІ) при наступному полярографуванні в оксалатному середовищі за рахунок ретельного деаерування розчинів, використання захищених від світла електролізерів (щоб запобігти відновленню Fe (ІІІ) оксалат-іонами).

Встановлено, що параметри лінійної регресії концентраційних залежностей для обох форм заліза (при n=6 і P=0,95) розрізняються незначуще. Це дозволяє використовувати наведену вище систему як еталонну для вивчення відновлювальної здатності нестехіометричного оксиду вольфраму (VI).

Показано, що стехіометричний індекс x у WОx можна розраховувати за результатами визначення Fe (ІІ):

х = (20,94 mWOx - 11,49 mFe(II)) / (mFe(II) + 6,98 mWox), (2)

де mWOx - маса наважки WOx, г;

mFe(II) - маса Fe (II), знайдена за методом добавок г;

20,94; 11,49; 6,98 - коефіцієнти, розраховані за рівнянням редокс-реакції між Fe (III) и WOx.

Правильність визначення індексу підтверджена за t - критерієм методом варіювання наважок. Випадкова похибка визначення характеризується значеннями sr= 0,0001 і 0,0002 для x = 2,9984 і 2,9991 відповідно.

Полярографічне визначення валентних форм європію у монокристалах KCl(Eu)

Аналіз системи, що містить Eu (III) і Eu (II), ускладнюється необхідністю зберігання в розчині того вихідного валентного стану, котрий є у монокристалі. Для оцінки процесів, що відбуваються при розчиненні кристалів, розраховано константи рівноваги реакцій окислення Eu (II) у присутності (3) і у відсутності (4) кисню:

3Еu2+ + 3Н+ + 1/2 О2 = 3Еu3+ + 1/2 Н2 + Н2О lg K1= 62,4 (3)

Eu2+ + H+ = Eu3+ + 1/2 H2 lg K2= 6,4 (4)

Значення константи редокс-процесу (3) дуже високе, чим пояснюється швидкий перехід Eu (II) Eu (III) у розчинах, що аналізуються. Вивчено фактори, які впливають на стабільність Eu (II) у розчині: окислювачі, рН і склад фонового електроліту. Випробувано різні варіанти розчинення кристалу KCl(Eu), у якому за допомогою рентгенофазового аналізу підтверджена присутність Eu (III) і Eu (II).

З урахуванням реакції (2) вибрано оптимальні умови пробопідготовки і вимірювання: розчинення наважки неподрібненого кристалу безпосередньо в електролізері в попередньо деаерованому фоновому електроліті складу 0,01 М за HCl і 0,08 М за H3PO4, а також забезпечення надлишкового тиску азоту над розчином під час реєстрації полярограм.

З урахуванням реакції (4) зроблено оцінку можливості окислення Eu (II) іонами водню і розрахована умовна константа швидкості цього процесу k = (1,10,4)10-5 с-1 (n=6, P=0,95), котра характеризує його як вкрай повільний. Тому даний процес практично не перекручує результати визначення Eu (II) і Eu (III). Розроблена методика характеризується sr=0,1 (для 0,3 % Eu) і сн=510-3%. Вона була використана для визначення обох валентних форм європію в кристалах KCl(Eu), отриманих за різними технологічними регламентами.

З метою підвищення чутливості визначення загального вмісту Eu у LiI(Eu) і Sm у NaI(Sm) було вивчено умови непрямого полярографічного визначення цих елементів за реакцією заміщення ними кадмію в його комплексонаті. Виявлено, що рівновага обміну для системи Eu-CdY2- і Sm-CdY2 - встановлюється на протязі 10 хвилин при оптимальному співвідношенні CCdY2-:CРЗЕ, що дорівнює 10:1. Залежність ICd = f(CРЗЭ) є лінійною в інтервалі концентрацій Eu 210-6…210-5 моль/л і Sm 310-6…310-4 моль/л. Отже, показана можливість використання цього прийому для вирішення зазначеної вище задачі.

Визначення основних компонентів і домішок з використанням ПКРЕ

Для вирішення деяких практичних задач використано метод зміннострумової ВА з повільнокапаючим ртутним електродом (к=12-15 с) при високих швидкостях разгортки напруги і реєстрації (однокрапельний режим). Цей режим доволі рідко використовується в практиці, хоч його безперечною перевагою перед звичайним РКЕ є експресність: час, що витрачається на вимірювання, складає 1 хвилину.

Варіювання умов поляризації електроду та реєстрації ВА-кривих початкової напруги (Eo, В); амплітуди (E, В), спрямування і швидкості (Vp, мВ/с) розгортки напруги - показало, що в кожному конкретному випадку ці параметри повинні бути вибрані таким чином, щоб дотримувалося співвідношення к з + E/Vp, де з - час затримки, с. Це забезпечує високу відтворюваність сигналу - висот піків струму, котра характеризується відносними стандартними відхиленнями, рівними 0,03, 0,01 і 0,008 (при n=5) для концентрацій 110-7, 110-6 і 110-5 моль/л відповідно, а лінійність градуювальних графіків зберігається в інтервалі 3-4 порядків концентрацій (зокрема для Pb і Cd від m10-7 до n10-3 моль/л). Це дозволило з високою точністю і надійністю визначати основні компоненти (Pb і Cd) із малих наважок складних гранатів.

Специфічна адсорбція Tl на ртутному електроді дозволила підвищити чутливість його прямого визначення в хлориді цезію за рахунок використання анодного спрямування розгортки напруги (сн=310-4%). Використання ж процесів, пов'язаних з адсорбцією продуктів електрохімічної реакції на електроді, дало змогу при дослідженні фазового складу WO3 досягти чутливості визначення вольфраму (сн=210-9 моль/л), яку можна зіставити з методами осцилополярографії та ІВА.

Інверсійно-вольтамперометричне визначення легуючих добавок і домішок

Варіювання режимів полярографування (з використанням стаціонарних ртутних крапельних електродів: СРКЕ і РЕКТ), режиму роботи РЕКТ (накопичення, однокрапельний), складу і концентрації комплексоутворюючого фонового електроліту та розчинника дозволило:

розширити діапазон вмісту талію, що визначається, від 110-6 до 310-2% в монокристалах NaI(Tl); концентраційні залежності в цьому діапазоні описуються рівняннями:

I(мкА) = (0,1299 0,0001) CTl (105, %) (для 110-6… 210-3% Tl), (5)

I(мкА) = (0,645 0,001) CTl (103, %) (для 210-3… 310-2% Tl), (6)

відповідно у режимі накопичення і однокрапельному; вільні члени рівнянь (5), (6) незначуще відрізняються від нуля;

визначити без попереднього відокремлення до 810-7% Pb і Cd у присутності 105 - 106 - кратного надлишку талію в монокристалах NaI(Tl) (з використанням розчину 0,9 М за LiOH і 1,1 M за NH3 як фонового електроліту);

запропонувати методику визначення до 510-6% Pb у WO3 (із використанням LiOH як розчинника і фонового електроліту), яку за простотою та експресністю можна зіставити з методиками аналізу водорозчинних солей з індиферентною основою.

Одночасне інверсійно-вольтамперометричне визначення Zn, Cd, Pb, Tl, Sb, Bi і Cu

Для розв'язання багатокомпонентної системи, що містить Zn, Cd, Pb, Tl, Sb, Bi і Cu, був вибраний як фоновий електроліт ацетатний буферний розчин, 0,45 М за NaAc і 0,05 М за HAc, який має слабокомплексоутворюючі властивості та забезпечує широкий робочий діапазон потенціалів (відносно хлоридсрібного електроду) (рис. 3, кр. 1). Показано, що в цьому діапазоні є можливість одержувати «спектр» піків Zn, Cd, Sb, Bi и Cu (кр. 2) та сумарний пік Pb и Tl (кр. 3), котрий легко розв'язується за допомогою комплексону III (кр. 4).

Для вибору умов накопичення вивчали залежності висоти піків елементів від потенціалу накопичення (Ен) у відсутності (рис. 4, а) і в присутності комплексону III (рис. 4, б). Виходячи з цих залежностей, можна регулювати кількість елементів, що накопичуються на РЕКТ. Вивчення залежностей hCu=f(CZn) і hZn=f(CCu) показало, що взаємний вплив Cu і Zn за рахунок утворення інтерметалічних сполук відсутній.

Варіювання умов поляризації (розмір ртутної краплі (Тв.к), час (н) і потенціал накопичення) і реєстрації ВА-кривих (діапазон струму, швидкість розгортки напруги, демпфірування, амплітуда змінної напруги (Em) та ін.) дозволило розв'язувати системи таких пар елементів як Zn і Cd (En = 0,4 В), Cd і Pb (Tl) (En = 0,15 В); Bi і Cu (En = 0,13 В) при співвідношеннях їх концентрацій 5000:1, 100:1, 1:10 і 10:1 відповідно.

При всій різноманітності умов вимірювання градуювальні графіки, розраховані на підставі реальних багатокомпонентних систем, залишаються лінійними в діапазоні концентрацій n10-9…m10-5 моль/л. З одного боку, це підтверджує, що взаємний вплив елементів незначущий, а з другого - дозволяє використовувати метод добавок і таким чином усувати вплив матриці.

Дослідження метрологічних характеристик багатоелементної ІВ-методики показало, що випадкові похибки результатів визначення за 2-критерієм (n=40, m=4) підпорядковуються нормальному закону розподілення і характеризуються sr= 0,02-0,17. Залежності sr = f(ci) найкращим чином апроксимуються за МНК рівняннями виду: sr = Bj + Aj / cij, де індекс j - номер, наданий певному елементу. Розраховані на підставі цих рівнянь сн для Cd, Pb, Tl, Sb, Bi та межі виявлення (cmin) для Cu, Zn складають, відповідно, (мг/л): 0,0002; 0,0022; 0,0012; 0,011; 0,0035 та 0,0013; 0,0046.

Систематичні похибки, розраховані за t_критерієм (при n=20, Р=0,95) для вмісту, що дорівнює (5…20)сн, незначущі. Оптимізація пробопідготовки і досягнуті межі виявлення Zn, Cd, Pb, Tl, Sb, Bi і Cu (табл. 1) забезпечують надійне їх визначення в сцинтиляційних матеріалах на рівні технічних вимог, а також у природних водах на рівні (0,1…0,5) ГПК (для рибогосподарчих водоймищ) і атмосферному повітрі значно нижче ГПКсд (населених місць).

На підставі проведених досліджень розроблено комплекс вольтамперометричних методик визначення основних компонентів, домішок і легуючих добавок у сцинтиляційних матеріалах і вихідній сировині, а також техногенних неорганічних забруднень в об'єктах навколишнього середовища.

Висновки

Доведено, що селективне розчинення оксиду вольфраму (VI) у розчинах Na2C2O4 і Na2CO3 дає змогу визначати полярографічним методом макро- і мікрокількості W в діапазоні від 110-4 до 80 % і тестувати придатність WO3 для твердофазного синтезу шихти сцитиляційних монокристалів вольфрамату кадмію.

На прикладі нестехіометричного оксиду вольфраму (VI) доведено, що відновлення Fe (III) на фоні стабілізуючої суміші кислот в реакції взаємодії з нижчими ступенями оксидації перехідних металів є кількісним і дає змогу визначати полярографічним методом відхилення від стехіометрії оксидів цих металів.

Доведено можливість кількісного полярографічного визначення Eu (II) і Eu (III) в монокристалах KCl(Eu) в запропонованих умовах розчинення цих кристалів, які забезпечують зберігання вихідних валентних форм європію.

Встановлено можливість високочутливого непрямого полярографічного визначення Eu і Sm на підставі реакції заміщення кадмію європієм або самарієм у комплексонаті кадмію.

Для суттєвого підвищення чутливості, експресності та відтворюваності вольтамперометричних вимірів обгрунтовано використання зміннострумової вольтамперометрії з повільнокапаючим ртутним електродом при високих швидкостях разгортки напруги.

Доведено можливість розділення піків свинцю і кадмію (на мікрограмовому рівні) при їх інверсійно-вольтамперометричному визначенні без попереднього відокремлення від 105-106-кратного надлишку талію за рахунок використання лужно-аміачного фонового електроліту запропонованого вмісту.

Доведено, що використовування стаціонарного ртутного крапельного електроду клапанного типу в однокрапельному режимі та режимі накопичення дає можливість визначення талію в монокристалах NaI(Tl), CsI(Tl) в широкому діапазоні його вмісту (10-6…10-2%).

Доведено, що використання ацетатного буферного розчину як фонового електроліту, а комплексону III - як маскуючого агента дає змогу одночасно визначати в розчинах Zn, Cd, Pb, Tl, Bi, Sb і Cu при співвідношеннях, які сильно розрізняються (наприклад, 5000:1 для Zn і Cd, 100:1 для Cd і Pb(Tl), 60:1 для Pb і Tl, 1:2000 для Tl і Cu), методом зміннострумової інверсійної вольтамперометрії зі стаціонарним ртутним крапельним електродом клапанного типу.

За результатами досліджень розроблено комплекс вольтамперометричних методик одно- і багатоелементного визначення основних компонентів (із малих наважок), легуючих добавок (від 110-6 до n10-1%), мікродомішок (від n10-7 до m10-3%) в сцинтиляційних монокристалах і сировині для них, а також техногенних неорганічних забруднень в об'єктах навколишнього середовища.

Список опублікованих робіт за темою дисертації

Бабич Г.А., Кисиль Е.П., Салихджанова Р.М._Ф. Одновременное определение Zn, Cd, Pb, Tl, Sb, Bi и Cu в сточных водах методом переменнотоковой вольтамперометрии // Химия и технолог. воды. - 1992.-Т.14, № 6. - С. 422-427.

Бабич Г.А., Дрознер А.Л., Кисиль Е.П., Салихджанова Р.М._Ф. Многоэлементный инверсионно-вольтамперометрический анализ особо чистых веществ, используемых в технологии получения монокристаллов NaI(Tl) // Высокочистые вещества. - 1993. - № 6. - С. 162-167.

Бабич Г.А., Кисиль Е.П. Инверсионно-вольтамперометрическое определение свинца в оксиде вольфрама (VI) для сцинтилляционных монокристаллов // Заводск. лаб. - 1993. - Т.59, № 7. - С. 19-20.

Бабич Г.А., Кисиль Е.П., Шахнович М.И. Полярографический анализ кристаллов KCl(Eu) // Укр. хим. журн. - 1994. - Т.60, № 10. - С. 701-705.

Бабич Г.А., Кисиль Е.П., Салихджанова Р.М._Ф. Полярографическое исследование восстановительной способности нестехиометрического оксида вольфрама (VI) // Заводск. лаб. - 1994. - Т.60, № 4. - С. 1-4.

Виноград Э.Л., Проценко В.Г., Кисиль Е.П., Удовиченко Л.В. Влияние иода на люминесцентные свойства кристаллов NaI и NaI(Tl) // Укр. фiз. журн. - 1994. - Т.39, № 2. - С. 191-193.

Бабич Г.А., Кисиль Е.П., Науменко В.А., Салихджанова Р.М._Ф. Применение переменнотоковой инверсионной вольтамперометрии в анализе объектов окружающей среды // Высокочистые вещества. - 1995.-N5. - С. 54-59.

Бабич Г.А., Кисиль Е.П., Салихджанова Р.М._Ф. Метрологические аспекты многоэлементной инверсионно-вольтамперометрической методики анализа // Журн. аналит. химии. - 1996. - Т.51, № 5. - С. 480-485.

Бабич Г.А., Кисиль Е.П., Салихджанова Р.М._Ф. Одновременное инверсионно-вольтамперометрическое определение Zn, Cd, Pb, Tl, Sb, Bi и Cu в воздухе // Заводск. лаб. Диагностика материалов. - 1998. - Т.64, № 11. - С. 3-5.

Бабич Г.А., Кисиль Е.П., Салихджанова Р.М._Ф. Использование медленнокапающего ртутного электрода в анализе монокристаллов, особо чистых веществ и объектов окружающей среды // Современные методы аналитического контроля на промышленных предприятиях. М.: ЦРДЗ, 1991. - С. 119-121.

Бабич Г.А., Кiсiль О.П., Салiхджанова Р.М._Ф. Використання комплексоутворення для прямого та непрямого iнверсiйно-вольтамперометричного визначення важких i рiдкiсноземельних металiв у монокристалах та природних об'єктах // Всеукр. конф. з аналiтичної хiмiї: Тез. доп. - Київ: Київський ун_т, 1995. - С. 22.

Kisil E.P., Babich G.A., Salikhdzanova R.M.-F. Multielemental environmental analysis by alternating stripping voltammetry // Proc. International Simp. оn Analyt. Chem. (SAC 95). - London. - 1995. - E.1. - P9.

Бабич Г.А., Кісіль О.П., Саліхджанова Р.М._Ф. Використання вольтамперометрії для вивчення оксиду вольфраму (VI) як сировини для монокристалів // Всеукр. конф. з аналітичної хімії.: Тез.доп. - Ужгород: Ужгородський університет, 1998. - С. 160.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Умови хроматографічного аналізу: обладнання, рухома та нерухома фаза, детектори. Критерії, що характеризують хроматографічний процес. Методика проведення аналізу: ідентифікація, кількісне визначення, контроль домішок, коректування хроматографічних умов.

    курсовая работа [382,2 K], добавлен 24.10.2011

  • Аналіз методів підвищення добротності матеріалів із застосуванням технології іскрового плазмового спікання. Фізичні основи SPS-процесу. Властивості термоелектричних матеріалів на основі Bi2Te3., методика їх подрібнення. Порядок сепарації Bi2Te3.

    дипломная работа [2,6 M], добавлен 01.03.2014

  • Методика фотометричного визначення поліфосфатів, фосфору загального і розчинених ортофосфатів (фосфат-іонів) у перерахунку на РО4 у пробах питних, природних і стічних вод при масових концентраціях. Обчислення та оцінка результатів вимірювання.

    методичка [153,4 K], добавлен 10.11.2013

  • Класифікація неорганічних сполук. Типи хімічних зв’язків у комплексних сполуках, будова молекул. Характеристика елементів: хлор, бор, свинець. Способи вираження концентрації розчинів. Масова частка розчиненої речовини, молярна концентрація еквіваленту.

    контрольная работа [34,5 K], добавлен 17.05.2010

  • Характеристика поняття розчинів - гомогенних (однорідних) систем, що складаються з двох і більше компонентів і продуктів їх взаємодії. Теорія електролітичної дисоціації - розпаду електролітів на іони під час розчинення їх у воді. Теорії кислот і основ.

    реферат [16,2 K], добавлен 25.04.2010

  • Основні методи обробки та регулювання властивостей глинистих матеріалів. Аналіз використання адсорбентів на основі алюмосилікатів для очистки вуглеводневих сумішей та поглинання нафтопродуктів. Визначення сорбційної здатності модифікованого сапоніту.

    дипломная работа [3,6 M], добавлен 20.05.2017

  • Характеристика неорганічних кислот (сірчана, соляна, азотна), лугів (гідроксиди натрію та калію) та солей (нейтральні, кислі, основні). Вивчення вимог техніки безпеки щодо пакування, транспортування і зберігання небезпечних хімічних матеріалів.

    реферат [21,9 K], добавлен 09.02.2010

  • Фізичні та хімічні властивості гуми, її використання в різних галузях виробництва та класифікація. Основні матеріали для виготовлення гуми. Технологія переробки каучуків. Пластифікація каучуку, додавання до нього домішок. Зберігання гумових виробів.

    доклад [488,5 K], добавлен 22.12.2013

  • Значення і застосування препаратів сполук ртуті у сільськогосподарському виробництві, в різних галузях промисловості та побуті. Фізичні і хімічні властивості сполук ртуті. Умови, що сприяють отруєнню. Клінічні симптоми отруєння тварин різних видів.

    курсовая работа [34,2 K], добавлен 19.06.2012

  • Рідкоземельні елементи і їхні властивості та застосування, проблема визначення індивідуальних елементів, спектрометричне визначення компонентів, реагент хлорфосфоназо. Побудова графіків залежності світопоглинання та складання різних систем рівнянь.

    дипломная работа [425,0 K], добавлен 25.06.2011

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.