RU2484452C1 - Method for x-ray fluorescence determination of trace elements with preliminary concentration thereof from ultra-small samples of water and aqueous solutions - Google Patents
Method for x-ray fluorescence determination of trace elements with preliminary concentration thereof from ultra-small samples of water and aqueous solutions Download PDFInfo
- Publication number
- RU2484452C1 RU2484452C1 RU2012122335/15A RU2012122335A RU2484452C1 RU 2484452 C1 RU2484452 C1 RU 2484452C1 RU 2012122335/15 A RU2012122335/15 A RU 2012122335/15A RU 2012122335 A RU2012122335 A RU 2012122335A RU 2484452 C1 RU2484452 C1 RU 2484452C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ray
- water
- aqueous solutions
- drop
- film
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Изобретение относится к области инструментального химического анализа, более конкретно - к способу рентгенофлуоресцентного определения микроэлементов с предварительным их концентрированием из сверхмалых проб воды и водных растворов.The invention relates to the field of instrumental chemical analysis, and more specifically to a method for X-ray fluorescence determination of trace elements with their preliminary concentration from ultralight samples of water and aqueous solutions.
Известен ряд способов анализа воды и водных растворов рентгеноспектральными методами, в которых с целью исключения мешающих эффектов при регистрации соответствующих спектров, а также с целью уменьшения пределов обнаружения аналитов определяемые компоненты переводят тем или иным способом в твердую фазу с одновременным их концентрированием. Например, используют комбинированные схемы анализа растворов, включающие сорбционное концентрированно микроэлементов и их последующее определение в фазе сорбента (Ю.А.Золотов, Г.И.Цизин, С.Г.Дмитриенко, Е.И.Моросанова. Сорбционное концентрирование микрокомпонентов из растворов. Применение в неорганическом анализе, М., "Наука", 2007, с.320 [1]; О.Б.Моходоева, Г.В.Мясоедова, И.В.Кубракова. Сорбционное концентрирование в комбинированных методах определения благородных металлов, Ж. аналит. химии, 2007, Т.62, №7, с.679-695 [2]; Р.Х.Хамизов, А.Н.Груздева, М.Г.Токмачев, Г.И.Цизин, Н.А.Тихонов, М.А.Кумахов. Высокочувствительный рентгенофлуоресцентный анализ растворов с использованием сорбционной накопительной микросистемы, Ж. аналит. химии, 2009, Т.64, №9, с.939-943 [3]; K.V.Oskolok and O.V.Monogarova. X-Ray Fluorescence and Atomic Emission Determination of Cobalt in Water Using Polyurethane Foam Sorbents, Moscow University Chemistry Bulletin, 2011, Vol.66, No.3, p.179-183 [4]). Используют также методы контролируемого испарения жидкой фазы на специальных поверхностях (Takao Moriyama. Trace heavy element analysis for wastewater and river water by X-ray fluorescence spectrometry. Examples for ppm to sub ppm level analysis of heavy elements. // The Rigaku J., 2009, Vol.25, No.1, p.13-14, [5]).A number of methods are known for analyzing water and aqueous solutions by X-ray spectral methods, in which, in order to eliminate interfering effects when recording the corresponding spectra, as well as to reduce the detection limits of analytes, the determined components are transferred in one way or another to the solid phase with their simultaneous concentration. For example, they use combined solution analysis schemes, including sorption concentrated microelements and their subsequent determination in the sorbent phase (Yu.A. Zolotov, G.I. Tsizin, S.G. Dmitrienko, E.I. Morosanova. Sorption concentration of microcomponents from solutions. Application in inorganic analysis, M., "Science", 2007, p.320 [1]; O. B. Mokhodoeva, G. V. Myasoedova, I. V. Kubrakova. Sorption concentration in combined methods for the determination of noble metals, J. Analytical Chemistry, 2007, Vol. 62, No. 7, pp. 679-695 [2]; R.Kh. Khamizov, A.N. Gruzdeva, M.G. Tokmache c, G.I. Tsizin, N. A. Tikhonov, M. A. Kumakhov Highly sensitive x-ray fluorescence analysis of solutions using a sorption storage microsystem, J. Analytical Chemistry, 2009, V.64, No. 9, p. 939-943 [3]; KVOskolok and OVMonogarova. X-Ray Fluorescence and Atomic Emission Determination of Cobalt in Water Using Polyurethane Foam Sorbents, Moscow University Chemistry Bulletin, 2011, Vol.66, No.3, p.179-183 [4] ) Methods of controlled evaporation of the liquid phase on special surfaces are also used (Takao Moriyama. Trace heavy element analysis for wastewater and river water by X-ray fluorescence spectrometry. Examples for ppm to sub ppm level analysis of heavy elements. // The Rigaku J., 2009 , Vol.25, No.1, p.13-14, [5]).
Среди известных способов следует выделить способы рентгеноспектрального микроанализа, в которых за счет использования сфокусированного пучка электронов в эмиссионном рентгеноспектральном методе или сфокусированного первичного рентгеновского излучения в рентгенофлуоресцентном методе обеспечивается возможность определения элементов из анализируемых проб (мишеней) микроскопического масштаба (С.Г.Прутченко, Г.А.Григорьева, Ю.Я.Томашпольский. Способ определения содержания примесных химических элементов в природных и промышленных водах и устройство пробоотборника. Патент РФ №2152614, опубл. 10.07.2000 [6]; A.P.Morovov, L.D.Danilin, V.V.Zhmailo, V.N.Funin, Yu.V.Ignat'ev, N.V.Pilipenko, M.G.Vasin, V.V.Nazarov, V.V.Chulkov. Thin film sorbents for TXRF analysis, Advances in X-Ray Analysis, 2000, V.42, p.119-125 [7]; А.А.Болотоков, М.А.Кумахов, А.Н.Груздева, Р.Х.Хамизов, Е.Б.Подгорная. О возможности рентгенофлуоресцентного микроанализа растворов с предварительным концентрированием. Сорбционные и хроматографические процессы, 2011, T.11, Вып.1, с.88-99 [8]).Among the known methods, it is worth highlighting the methods of X-ray spectral microanalysis, in which through the use of a focused electron beam in the emission X-ray spectral method or a focused primary X-ray radiation in the X-ray fluorescence method, it is possible to determine elements from the analyzed samples (targets) of a microscopic scale (S.G. Prutchenko, G. A. Grigorieva, Y. Tomashpolsky, Method for determining the content of impurity chemical elements in natural and industrial waters dah and sampler device RF Patent No. 2152614, published July 10, 2000 [6]; APMorovov, LD Danilin, VVZhmailo, VNFunin, Yu.V. Ignat'ev, NVPilipenko, MGVasin, VVNazarov, VVChulkov Thin film sorbents for TXRF analysis, Advances in X-Ray Analysis, 2000, V. 42, p. 119-125 [7]; A.A. Bolotokov, M.A. Kumakhov, A.N. Gruzdeva, R. Kh. Khamizov, E.B. Podgornaya, On the Possibility of X-Ray Fluorescence Microanalysis of Solutions with Pre-Concentration, Sorption and Chromatographic Processes, 2011, T.11,
В частности, в соответствии со способом [6] определяемые элементы концентрируют на не содержащих эти элементы и маскирующие примеси ионитах в виде 1-5 гранул размером 10-1000 мкм с помощью прокачки анализируемых растворов через специальную кассету (пробоотборник) с указанными гранулами, а затем проводят электронно-зондовый рентгеноспектральный микроанализ отдельных гранул ионитов. Данный способ характеризуется следующими недостатками: необходимость использования таких дорогостоящих и малодоступных приборов как электронно-зондовые растровые микроскопы с рентгеноспектральными анализаторами: трудоемкая пробоподготовка, относительно большие пробы исходных анализируемых растворов; аналитические ошибки, связанные с трудностью пересчета содержания элементов, определяемых в твердой фазе, на их содержание в исходном анализируемом растворе в условиях отсутствия количественного извлечения в ходе сорбционного концентрирования; большие времена осуществления полного химико-аналитического цикла, включая пробоподготовку и измерение: более одного часа.In particular, in accordance with the method [6], the elements to be determined are concentrated on ion exchangers not containing these elements and masking impurities in the form of 1-5 granules with a size of 10-1000 μm by pumping the analyzed solutions through a special cassette (sampler) with the indicated granules, and then conduct an electron probe x-ray microanalysis of individual ion exchanger granules. This method is characterized by the following disadvantages: the need to use such expensive and inaccessible devices as electron probe raster microscopes with X-ray spectral analyzers: laborious sample preparation, relatively large samples of the initial analyzed solutions; analytical errors related to the difficulty of recalculating the content of elements determined in the solid phase to their content in the initial analyzed solution in the absence of quantitative extraction during sorption concentration; long times for the implementation of a full chemical-analytical cycle, including sample preparation and measurement: more than one hour.
В способе [7] определяемые элементы концентрируют из анализируемых растворов на сорбционных материалах, выполненных в виде тонких пленок, а затем проводят их рентгенофлуоресцентный анализ с использованием рентгеноспектрального анализатора с полным внешним отражением (TXRF), снабженного рентгенооптическим узлом, включающим монохроматирующие зеркала из многослойных гетероструктур. Способ позволяет сократить объем пробы исходного раствора до одной капли, однако все остальные перечисленные выше недостатки способа [6] присущи и способу [7].In the method [7], the determined elements are concentrated from the analyzed solutions on sorption materials made in the form of thin films, and then their X-ray fluorescence analysis is carried out using a total external reflection X-ray analyzer (TXRF) equipped with an X-ray optical unit including monochromatic mirrors from multilayer heterostructures. The method allows to reduce the sample volume of the initial solution to one drop, however, all the remaining disadvantages of the above method [6] are inherent in the method [7].
Наиболее близким к предлагаемому является способ рентгенофлуоресцентного определения микроэлементов с предварительным их концентрированием из сверхмалых проб воды и водных растворов [8]. В соответствии с этим способом на рентгенопрозрачную гидрофобную пленку помещают микрогранулу гидрофильного материала и каплю анализируемого раствора весьма малого объема (от одного до нескольких микролитров) так, чтобы она покрывала указанную микрогранулу. Каплю испаряют естественным образом или с помощью специальных приспособлений, например, инфракрасной лампы, а микрогранулу, покрытую остатками от испарения капли, анализируют с помощью рентгенофлуоресцентного микроанализатора, рентгенооптическая схема которого собрана на основе фокусирующих рентгеновских линз - линз Кумахова (M.A.Kumakhov. Capillary optics and their use in X-ray analysis, X-ray Spectrom., 2000, V.29, p.343-348 [9]). Способ [8] основан на эффекте, обнаруженном его авторами и состоящем в том, что капля водного раствора при ее испарении на гидрофобной поверхности "стягивается" вокруг указанной микрогранулы так, что определяемые компоненты в конечном итоге практически полностью переносятся на гидрофильную поверхность этой микрогранулы. Если, например, взята микрогранула диаметром 10 мкм и объемом меньше 1 нл, а капля имеет объем 1 мкл, то степень концентрирования превышает три порядка. Другой особенностью, определяющей одно из преимуществ этого способа, является то, что в нем достигается высокая чувствительность за счет исключения фонового рентгеновского излучения. Для этого облучению первичным рентгеновским пучком подвергают единичную микрогранулу, размещенную на предварительно натянутой, например на торец полого цилиндра, рентгенопрозрачной гидрофобной пленке. Способ [8] осуществляют с использованием специального прибора - рентгенофлуоресцентного микроанализатора, включающего рентгенооптический узел с острофокусной маломощной рентгеновской трубкой и поликапиллярной линзой, полупроводниковый детектор с АЦП и выходом на персональный компьютер, предметный столик, а также оптический узел, обеспечивающий юстировку предметного столика для позиционирования мишени (микрогранулы) в нужную точку для облучения первичным рентгеновским пучком. Способ может быть также осуществлен и на других рентгенофлуоресцентных приборах после их дополнительной комплектации рентгенооптическим узлом с фокусирующей линзой. Главным условием является обеспечение легкореализуемой возможности слежения на мониторе компьютера за всеми манипуляциями, включая размещение на пленке микрогранулы, нанесение на нее капли раствора и позиционирование мишени, а также слежения за процессом высыхания капли и оставляемым им следом. Помимо упрощения и удешевления приборного обеспечения и уменьшения объема анализируемого раствора до одной капли, способ [8] позволяет существенно облегчить пробоподготовку и сократить время анализа до 30 мин и меньше.Closest to the proposed one is a method of X-ray fluorescence determination of trace elements with their preliminary concentration from ultra-small samples of water and aqueous solutions [8]. In accordance with this method, a microgranule of hydrophilic material and a drop of the analyzed solution of a very small volume (from one to several microliters) are placed on an X-ray hydrophobic film so that it covers the specified microgranule. The droplet is evaporated naturally or with the help of special devices, for example, an infrared lamp, and the microgranule covered with the remnants of the droplet is analyzed using an X-ray fluorescence microanalyzer, the X-ray optical scheme of which is assembled on the basis of focusing X-ray lenses - Kumakhov’s lenses (MAKumakhov. Capillary optics and their use in X-ray analysis, X-ray Spectrom., 2000, V.29, p. 343-348 [9]). The method [8] is based on the effect discovered by its authors and that a drop of an aqueous solution, when it evaporates on a hydrophobic surface, “shrinks” around this microbead so that the determined components are ultimately almost completely transferred to the hydrophilic surface of this microbead. If, for example, a microbead with a diameter of 10 μm and a volume of less than 1 nl is taken, and a drop has a volume of 1 μl, the degree of concentration exceeds three orders of magnitude. Another feature that defines one of the advantages of this method is that it achieves high sensitivity by eliminating background x-ray radiation. To do this, a single microbead placed on a previously stretched, for example on the end face of a hollow cylinder, X-ray transparent hydrophobic film is subjected to irradiation with a primary X-ray beam. The method [8] is carried out using a special device — an X-ray fluorescence microanalyzer, which includes an X-ray optical unit with a sharp focus low-power X-ray tube and a multicapillary lens, a semiconductor detector with ADC and access to a personal computer, a stage, and an optical unit that provides adjustment of the target stage for positioning the target (microbeads) to the desired point for irradiation with the primary x-ray beam. The method can also be implemented on other x-ray fluorescence devices after they are additionally equipped with an x-ray optical unit with a focusing lens. The main condition is to ensure that it is easy to monitor on a computer monitor all the manipulations, including placing a microbead on a film, applying a drop of a solution to it and positioning a target, as well as tracking the drying process of a drop and the trace left by it. In addition to simplifying and reducing the cost of instrumentation and reducing the volume of the analyzed solution to one drop, the method [8] can significantly facilitate sample preparation and reduce the analysis time to 30 minutes or less.
Однако этому способу при использовании его для анализа ряда растворов присущи ошибки, связанные с количественным переносом определяемых элементов из исходной жидкой фазы на (или в) твердую фазу, непосредственно облучаемую рентгеновским пучком. К этому приводят два фактора:However, this method, when used to analyze a number of solutions, has errors inherent in the quantitative transfer of the elements being determined from the initial liquid phase to (or into) the solid phase directly irradiated with an X-ray beam. Two factors lead to this:
- если в анализируемом растворе содержатся водорастворимые поверхностно-активные вещества, то в следе от испарения капли на гидрофобной пленке остаются аналитически значимые количества определяемых элементов;- if the analyzed solution contains water-soluble surfactants, then analytically significant amounts of the determined elements remain in the wake of the evaporation of the droplet on the hydrophobic film;
- если в анализируемом растворе содержатся малорастворимые вещества, то в ходе испарения они могут выпадать в виде микрокристаллов в "поле" следа от капли еще до того, как эта капля полностью испарится и "стянет" все содержимое вокруг гидрофильной микрогранулы. Тогда указанные микрокристаллы, тоже обладая определенными гидрофильными свойствами, сами начинают служить дополнительными центрами концентрирования компонентов, содержащихся в исходной капле. Это приводит к потере части компонентов для их аналитического определения.- if the analyte solution contains sparingly soluble substances, then during evaporation they can precipitate in the form of microcrystals in the “field” of the trace of a drop before this drop completely evaporates and “pulls” all the contents around the hydrophilic microgranule. Then, these microcrystals, also possessing certain hydrophilic properties, themselves begin to serve as additional centers of concentration of the components contained in the initial drop. This leads to the loss of part of the components for their analytical determination.
Оба указанных фактора характерны для природных вод, поэтому способ [8] имеет ограничения при анализе природных вод.Both of these factors are characteristic of natural waters; therefore, the method [8] has limitations in the analysis of natural waters.
Предлагаемое изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в уменьшении аналитических ошибок, обусловленных обоими указанными факторами.The present invention is aimed at achieving a technical result, which consists in reducing analytical errors due to both of these factors.
Способ рентгенофлуоресцентного определения микроэлементов с предварительным их концентрированием из сверхмалых проб воды и водных растворов по предлагаемому изобретению, как и наиболее близкий к нему известный способ [8], включает стадии:The method of X-ray fluorescence determination of trace elements with their preliminary concentration from ultra-small samples of water and aqueous solutions according to the invention, as well as the closest known method [8], includes the steps of:
- помещения микрогранулы гидрофильного материала на предварительно натянутую рентгенопрозрачную гидрофобную пленку,- placing the microbeads of hydrophilic material on a pre-stretched x-ray transparent hydrophobic film,
- взятия капли из анализируемого раствора и- taking a drop from the analyzed solution and
- нанесения ее на указанную пленку таким образом, чтобы указанная микрогранула оказалась покрытой анализируемым раствором,- applying it to the specified film so that the specified microbead is covered with the analyzed solution,
- испарения указанной капли и анализа микрогранулы с помощью рентгенофлуоресцентного микроанализатора с фокусирующей рентгеновской линзой.- evaporation of the specified droplet and analysis of the microbead using an x-ray fluorescence microanalyzer with a focusing x-ray lens.
Для достижения названного выше технического результата в предлагаемом способе, в отличие от указанного наиболее близкого к нему известного, указанную пленку перед помещением на нее микрогранулы гидрофильного материала смазывают нерастворимым в воде и водных растворах жидким поверхностно-активным веществом, а в указанную каплю анализируемого раствора вводят от 1 до 5% концентрированной азотной или хлорной кислоты или берут эту каплю из анализируемого раствора, в который предварительно введена азотная или хлорная кислота до достижения ее концентрации от 1 до 5%.To achieve the above technical result in the proposed method, in contrast to the specified closest known to it, the specified film is lubricated with a liquid surfactant insoluble in water and aqueous solutions and placed into the specified drop of the analyzed solution from 1 to 5% concentrated nitric or perchloric acid, or take this drop from the test solution into which nitric or perchloric acid is previously introduced until reaching its concentration is from 1 to 5%.
Смазывание рентгенопрозрачной гидрофобной пленки нерастворимым в воде и водных растворах жидким поверхностно-активным веществом препятствует адсорбции компонентов анализируемого раствора, а применение азотной или хлорной кислоты, концентрирующейся в ходе испарения капли, позволяет одновременно достигать двух результатов: разрушать водорастворимые поверхностно-активные вещества, содержащиеся в исходном анализируемом растворе, и не давать осаждаться микро- и нанокристаллам малорастворимых примесей на поверхности пленки.Lubrication of an X-ray transparent hydrophobic film with a liquid surfactant insoluble in water and aqueous solutions prevents the adsorption of the components of the analyzed solution, and the use of nitric or perchloric acid, which concentrates during the evaporation of the droplet, allows two results to be achieved simultaneously: to destroy the water-soluble surfactants contained in the initial the analyzed solution, and not to allow micro- and nanocrystals of sparingly soluble impurities to settle on the film surface.
Данные кислоты не содержат с своем составе элементов, мешающих определению. При этом использование азотной кислоты предпочтительнее, так как она содержит только легкие элементы, которые не определяются методом энергодисперсионного рентгенофлуоресцентного анализа.These acids do not contain elements that interfere with determination. In this case, the use of nitric acid is preferable, since it contains only light elements that are not determined by the method of energy dispersive x-ray fluorescence analysis.
В качестве рентгенопрозрачной гидрофобной пленки могут быть использованы любые пленки для рентгенофлуоресцентного анализа, например из следующих материалов: лавсан (майлар), фторопласт (тефлон), поликарбонат.As the X-ray transparent hydrophobic film, any films for X-ray fluorescence analysis can be used, for example, from the following materials: lavsan (Mylar), fluoroplast (Teflon), polycarbonate.
В качестве нерастворимых поверхностно-активных веществ предпочтительным является использование любой из гомологического ряда жирных органических кислот от пентановой (валериановой) кислоты до нонановой (пеларгоновой) кислоты). Данные кислоты полностью нерастворимы в воде, что является необходимым условием для использования их в предлагаемом способе.As insoluble surfactants, it is preferable to use any of the homologous series of fatty organic acids from pentanoic (valerianic) acid to nonanoic (pelargonic) acid). These acids are completely insoluble in water, which is a necessary condition for their use in the proposed method.
Предлагаемое изобретение иллюстрируется примерами 1-4 и фигурами 1-8, на которых показаны:The invention is illustrated by examples 1-4 and figures 1-8, which show:
- на фиг.1 - фотография микрорентгенофлуоресцентного спектрометра MX-10, использованного в описываемых ниже примерах;- figure 1 is a photograph of an X-ray fluorescence spectrometer MX-10 used in the examples described below;
- на фиг.2 - схема получения спектра флуоресценции от микрогранулы гидрофильного материала с использованием прибора МХ-10;- figure 2 is a diagram of a fluorescence spectrum from a microgranule of a hydrophilic material using an MX-10 device;
- на фиг.3 - фотография микрогранулы гидрофильного материала с нанесенной на нее каплей анализируемого раствора;- figure 3 is a photograph of a microgranule of a hydrophilic material with a drop of the analyzed solution applied to it;
- на фиг.4, относящейся к примеру 1, - след после испарения капли анализируемого раствора, нанесенной на гранулу гидрофильного материала;- figure 4, relating to example 1, the trace after evaporation of a drop of the analyzed solution deposited on a granule of hydrophilic material;
- на фиг.5 - спектр флуоресценции микрогранулы гидрофильного материала в случае, иллюстрируемом фиг.4;- figure 5 is a fluorescence spectrum of a microbead of hydrophilic material in the case illustrated by figure 4;
- на фиг.6, относящейся к примеру 2, - след после испарения капли анализируемого раствора, в которую предварительно была внесена азотная кислота;- in Fig.6, relating to example 2, the trace after evaporation of a drop of the analyzed solution, in which nitric acid was previously introduced;
- на фиг.7, относящейся к примеру 3, - след после испарения капли анализируемого раствора при предварительном смазывании места под каплей нерастворимым в воде и водных растворах жидким поверхностно-активным веществом и добавлении азотной кислоты в анализируемый раствор, из которого взята капля;- in Fig. 7, relating to example 3, the trace after evaporation of a drop of the analyzed solution upon preliminary lubrication of the place under the drop with an insoluble in water and aqueous solutions liquid surfactant and the addition of nitric acid to the analyzed solution from which the drop was taken;
- на фиг.8, относящейся к примерам 3 и 4, - спектр флуоресценции в случае, иллюстрируемом фиг.7, и случае, отличающемся от него тем, что азотную кислоту вносят непосредственно в каплю анализируемого раствора.- in Fig. 8, relating to examples 3 and 4, the fluorescence spectrum in the case illustrated in Fig. 7, and a case different from it in that nitric acid is applied directly to a drop of the analyzed solution.
При получении спектра флуоресценции в примерах 1-4 использовался производимый ООО "Институт физической оптики" (Москва, www.xrayoptic.ru) микрорентгенофлуоресцентный спектрометр MX-10, имеющий фокальное пятно размером 26 мкм. На фотографии фиг.1 показаны входящие в состав этого прибора рентгеновская трубка 1, рентгеновская линза (линза Кумахова) 2, полупроводниковый детектор 3 рентгенофлуоресцентного излучения, цифровой микроскоп 4 и предметный столик 10.To obtain the fluorescence spectrum in examples 1-4, we used the MX-10 X-ray fluorescence spectrometer manufactured by Institute of Physical Optics LLC (Moscow, www.xrayoptic.ru) with a focal spot 26 microns in size. The photograph of figure 1 shows the
В данном приборе реализуется метод энергодисперсионного рентгенофлуоресцентного анализа.This device implements the method of energy dispersive x-ray fluorescence analysis.
Основные технические характеристики прибора MX-10 представлены в таблице:The main technical characteristics of the MX-10 device are presented in the table:
Во всех описываемых ниже примерах использовалась схема получения спектра флуоресценции от микрогранулы гидрофильного материала, представленная на фиг.2.In all the examples described below, the scheme for obtaining the fluorescence spectrum from the microgranule of a hydrophilic material shown in FIG. 2 was used.
На этой фигуре показаны держатель 5 образцов, натянутая на держателе 5 рентгенопрозрачная гидрофобная пленка 7, размещенная на пленке 7 микрогранула 8 гидрофильного материала с нанесенной на нее каплей анализируемого раствора, а также входящие в состав прибора MX-10 рентгеновская линза 2 (линза Кумахова) для фокусирования излучения на микрогрануле 8 и детектор 3 рентгенофлуоресцентного излучения.This figure shows the sample holder 5, the X-ray transparent hydrophobic film 7 stretched on the holder 5, placed on the film 7 of a
Использовался держатель 5 образцов, изготовленный из фторопласта в виде пустотелого цилиндра 5.1 высотой 20 мм и диаметром 30 мм и надеваемого на него более короткого цилиндра 5.2. Оба цилиндра имеют в торце одинаковые соосные отверстия 6.1, 6.2 диаметром 10 мм. Между указанными цилиндрами во время сборки натягивали, как показано на фиг.2, рентгенопрозрачную гидрофобную пленку 7 толщиной 6 мкм, изготовленную из майлара. Держатель 5 размещали на предметном столике 10 (фиг.1).We used a holder of 5 samples made of fluoroplastic in the form of a hollow cylinder 5.1 with a height of 20 mm and a diameter of 30 mm and a shorter cylinder 5.2 put on it. Both cylinders have identical coaxial holes 6.1, 6.2 with a diameter of 10 mm at the end. Between these cylinders during assembly, as shown in FIG. 2, an X-ray hydrophobic film 7 of a thickness of 6 μm made of Mylar was pulled. The holder 5 was placed on a stage 10 (figure 1).
Микрогранулу 8 гидрофильного материала, в качестве которого использовался сорбент Sac8, размещали на участке пленки 7 над отверстием 6.1.A
Использовались следующие режимные параметры прибора MX-10: напряжение на трубке - 30 кВ, ток трубки - 100 мкА, время анализа - 300 сек.The following operational parameters of the MX-10 device were used: tube voltage - 30 kV, tube current - 100 μA, analysis time - 300 sec.
Пример 1 (по наиболее близкому известному способу [8] для сравнения с ним предлагаемого)Example 1 (by the closest known method [8] for comparison with him proposed)
А. Микрогранулу 8 указанного сорбента фиксировали в фокусе цифрового микроскопа 4, следя за всеми манипуляциями на экране компьютера.
Б. С использованием аналитического микрошприца покрывали микрогранулу 8 каплей анализируемого модельного раствора водопроводной воды объемом 1 мкл, содержащей одинаковые количества микрокомпонентов (по 0,2 мг/л): железа, марганца, кобальта и никеля при их совместном присутствии. На фиг.3 капля 9, нанесенная на микрогранулу 8, показана с 90-кратным увеличением.B. Using an analytical microsyringe, a microbead was coated with 8 drops of an analyzed model solution of 1 μl tap water containing the same amounts of microcomponents (0.2 mg / l each): iron, manganese, cobalt and nickel, when they were present together. In figure 3, the
В. Осуществляли испарение указанной капли в течение 20 мин естественным путем.C. The droplet was evaporated naturally for 20 minutes.
Г. Проводили анализ микрогранулы 8, используя рентгенофлуоресцентный микроанализатор MX-10, при фокусировании на ней излучения рентгеновской трубки 1 с помощью линзы 2.
После испарения на пленке 7 в условиях примера 1 оставался след 11 капли, окружающий микрогранулу 8 (см. микрофотографию на фиг.4). Видно, что этот след "размазан" по всей первоначальной площади капли, и он не "стягивается" вокруг микрогранулы 8.After evaporation on the film 7 under the conditions of example 1, there remained a trace of 11 drops surrounding microgranule 8 (see micrograph in figure 4). It can be seen that this trace is “smeared” over the entire initial area of the drop, and it does not “contract” around the
На фиг.5 представлен спектр флуоресценции микрогранулы 8, полученный при выполнении пункта Г примера 1. В нем практически отсутствуют пики, соответствующие введенным в модельный раствор микроэлементам.Figure 5 presents the fluorescence spectrum of
Пример 2Example 2
Проводили процесс по пунктам А, Б, В, Г примера 1, за исключением того, что перед осуществлением пункта Б брали анализируемый раствор объемом 1 мл и добавляли в него 0,1 мл азотной кислоты квалификации ОСЧ с концентрацией 30%, после перемешивания отбирали каплю с помощью микрошприца и накрывали микрогранулу 8.The process was carried out according to paragraphs A, B, C, D of example 1, except that before the implementation of paragraph B, a test solution of 1 ml was taken and 0.1 ml of nitric acid qualification of special grade compounds with a concentration of 30% was added to it, after mixing, a drop was taken using a microsyringe and covered
На фиг.6 показан результат испарения капли объемом 1 мкл после выполнения пункта В в условиях примера 2 (след 12 капли после ее испарения).Figure 6 shows the result of evaporation of a droplet with a volume of 1 μl after performing step B under the conditions of Example 2 (trace 12 drops after its evaporation).
Видно, что добавление азотной кислоты позволило уменьшить след от испарения воды по сравнению с фиг.4, но, как и в предыдущем случае, след размазан хаотично.It is seen that the addition of nitric acid made it possible to reduce the trace from the evaporation of water in comparison with figure 4, but, as in the previous case, the trace was smeared randomly.
Получаемый при выполнении пункта Г спектр практически такой же, как на фиг.5, т.е. как и в условиях примера 1 для наиболее близкого известного способа [8].The spectrum obtained when performing point D is practically the same as in Fig. 5, i.e. as in the conditions of example 1 for the closest known method [8].
Пример 3Example 3
Проводили процесс, как описано в примере 2 (т.е. по пунктам А, Б, В, Г примера 1 с учетом отмеченного выше отличия от него примера 2), однако перед осуществлением пункта А пленку 7 смазывали нерастворимым в воде и водных растворах жидким поверхностно-активным веществом, в качестве которого использовали пеларгоновую кислоту.The process was carried out as described in example 2 (i.e., according to points A, B, C, D of example 1, taking into account the above differences from example 2), however, before the implementation of point A, film 7 was lubricated with liquid insoluble in water and aqueous solutions surfactant, which was used pelargonic acid.
На фиг.7 показан результат после выполнения пункта В в условиях примера 3 (след 13 капли после ее испарения), а на фиг.8 представлен спектр флуоресценции, полученный при выполнении пункта Г. Хорошо видны пики микроэлементов, содержащихся в модельном растворе.Fig. 7 shows the result after performing step B under the conditions of example 3 (trace 13 drops after its evaporation), and Fig. 8 shows the fluorescence spectrum obtained by performing step D. Peaks of trace elements contained in the model solution are clearly visible.
Пример 4Example 4
Проводили процесс, как описано в примере 3, с той разницей, что после осуществления пункта Б азотную кислоту с концентрацией 30% вносили не в анализируемый раствор, из которого брали каплю, а добавляли ее в количестве 0,1 мкл непосредственно в каплю.The process was carried out as described in example 3, with the difference that after the implementation of paragraph B, nitric acid with a concentration of 30% was not added to the test solution from which a drop was taken, but it was added in an amount of 0.1 μl directly to the drop.
Результат после выполнения пункта В в условиях примера 4 и спектр флуоресценции, полученный при выполнении пункта Г, практически совпадают с представленными на фиг.7 и 8 для примера 3. Пики микроэлементов, содержащихся в модельном растворе, хорошо видны на полученном спектре.The result after performing step B under the conditions of example 4 and the fluorescence spectrum obtained by performing step G almost coincide with those shown in Figs. 7 and 8 for example 3. Peaks of trace elements contained in the model solution are clearly visible on the resulting spectrum.
Следует заметить, что использование в экспериментах конкретного экземпляра прибора MX-10, имеющего рентгеновскую трубку с медным анодом, не позволило провести анализ модельного раствора с введением в него более тяжелых элементов. Совершенно очевидно, что при наличии трубки, например, с молибденовым анодом, такие элементы, например, Cu и Zn, тоже были бы успешно определены.It should be noted that the use in experiments of a specific instance of the MX-10 device, which has an x-ray tube with a copper anode, did not allow the analysis of a model solution with the introduction of heavier elements into it. It is quite obvious that in the presence of a tube, for example, with a molybdenum anode, such elements, for example, Cu and Zn, would also be successfully determined.
Сопоставление данных, полученных в описанных примерах, показывает, что совместное использование особенностей предлагаемого способа, а именно - смазывание места "высадки" капли пеларгоновой кислотой и добавление в анализируемый раствор азотной кислоты обеспечивают достижение технического результата, названного выше перед изложением сущности изобретения. Капля анализируемого раствора, испаряясь, стягивается в точку вокруг микрогранулы 8, благодаря чему спектр рентгенофлуоресценции имеет хорошо различимые пики определяемых элементов. Достигается высокая чувствительность при анализе природных вод и техногенных растворов, включая промышленные сточные воды, в экологических, технологических или иных целях, в сочетании с простотой и экспрессностью метода.A comparison of the data obtained in the described examples shows that the joint use of the features of the proposed method, namely, the lubrication of the place of “drop-off” of a drop of pelargonic acid and the addition of nitric acid to the analyzed solution, ensure the achievement of the technical result mentioned above before describing the essence of the invention. A drop of the analyzed solution, evaporating, is pulled together to a point around the
Источники информацииInformation sources
1. Ю.А.Золотов, Г.И.Цизин, С.Г.Дмитриенко, Е.И.Моросанова. Сорбционное концентрирование микрокомпонентов из растворов. Применение в неорганическом анализе, М., "Наука", 2007, с.320.1. Yu.A. Zolotov, G.I. Tsizin, S.G. Dmitrienko, E.I. Morosanova. Sorption concentration of microcomponents from solutions. Application in inorganic analysis, M., "Science", 2007, p.320.
2. О.Б.Моходоева, Г.В.Мясоедова, И.В.Кубракова. Сорбционное концентрирование в комбинированных методах определения благородных металлов, Ж. аналит. химии, 2007, Т.62, №7, с.679-695.2. O.B. Mokhodoeva, G.V. Myasoedova, I.V. Kubrakova. Sorption concentration in combined methods for the determination of noble metals, J. analyt. Chemistry, 2007, Vol. 62, No. 7, pp. 679-695.
3. Р.Х.Хамизов, А.Н.Груздева, М.Г.Токмачев, Г.И.Цизин, Н.А.Тихонов, М.А.Кумахов. Высокочувствительный рентгенофлуоресцентный анализ растворов с использованием сорбционной накопительной микросистемы, Ж. аналит. химии, 2009, Т.64, №9, с.939-943.3. R.Kh. Khamizov, A. N. Gruzdeva, M. G. Tokmachev, G. I. Tsizin, N. A. Tikhonov, M. A. Kumakhov. Highly sensitive x-ray fluorescence analysis of solutions using a sorption storage microsystem, J. analyt. Chemistry, 2009, Vol. 64, No. 9, pp. 939-943.
4. K.V.Oskolok and O.V.Monogarova. X-Ray Fluorescence and Atomic Emission Determination of Cobalt in Water Using Polyurethane Foam Sorbents, Moscow University Chemistry Bulletin, 2011, Vol.66, №3, p.179-183.4. K.V. Oskolok and O.V. Monogarova. X-Ray Fluorescence and Atomic Emission Determination of Cobalt in Water Using Polyurethane Foam Sorbents, Moscow University Chemistry Bulletin, 2011, Vol.66, No. 3, p. 179-183.
5. Takao Moriyama. Trace heavy element analysis for wastewater and river water by X-ray fluorescence spectrometry. Examples for ppm to sub ppm level analysis of heavy elements. // The Rigaku J., 2009, Vol.25, №1, p.l3-14.5. Takao Moriyama. Trace heavy element analysis for wastewater and river water by X-ray fluorescence spectrometry. Examples for ppm to sub ppm level analysis of heavy elements. // The Rigaku J., 2009, Vol.25, No. 1, p.l3-14.
6. С.Г.Прутченко, Г.А.Григорьева, Ю.Я.Томашпольский. Способ определения содержания примесных химических элементов в природных и промышленных водах и устройство пробоотборника. Патент РФ №2152614, опубл. 10.07.2000.6. S.G. Prutchenko, G.A. Grigorieva, Yu.Ya. Tomashpolsky. A method for determining the content of impurity chemical elements in natural and industrial waters and a sampler device. RF patent No. 2152614, publ. 07/10/2000.
7. A.P.Morovov, L.D.Danilin, V.V.Zhmailo, V.N.Funin, Yu.V.Ignat'ev, N.V.Pilipenko, M.G.Vasin, V.V.Nazarov, V.V.Chulkov. Thin film sorbents for TXRF analysis, Advances in X-Ray Analysis, 2000, V.42, p.119-125.7. A.P. Morovov, L.D. Danilin, V.V. Zhmailo, V.N. Funin, Yu.V. Ignat'ev, N.V. Pilipenko, M.G. Vasin, V.V. Nazarov, V.V. Chulkov. Thin film sorbents for TXRF analysis, Advances in X-Ray Analysis, 2000, V. 42, p. 119-125.
8. А.А.Болотоков, М.А.Кумахов, А.Н.Груздева, Р.Х.Хамизов, Е.Б.Подгорная. О возможности рентгенофлуоресцентного микроанализа растворов с предварительным концентрированием. Сорбционные и хроматографические процессы, 2011, T.11, Вып.1, с.88-99.8. A.A. Bolotokov, M.A. Kumakhov, A.N. Gruzdeva, R.Kh. Khamizov, E.B. Podgornaya. On the possibility of X-ray fluorescence microanalysis of solutions with preliminary concentration. Sorption and chromatographic processes, 2011, T.11,
9. M.A.Kumakhov. Capillary optics and their use in X-ray analysis, X-ray Spectrom., 2000, V.29, p.343-348.9. M.A. Kumakhov. Capillary optics and their use in X-ray analysis, X-ray Spectrom., 2000, V.29, p. 343-348.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012122335/15A RU2484452C1 (en) | 2012-05-31 | 2012-05-31 | Method for x-ray fluorescence determination of trace elements with preliminary concentration thereof from ultra-small samples of water and aqueous solutions |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2012122335/15A RU2484452C1 (en) | 2012-05-31 | 2012-05-31 | Method for x-ray fluorescence determination of trace elements with preliminary concentration thereof from ultra-small samples of water and aqueous solutions |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2484452C1 true RU2484452C1 (en) | 2013-06-10 |
Family
ID=48785804
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2012122335/15A RU2484452C1 (en) | 2012-05-31 | 2012-05-31 | Method for x-ray fluorescence determination of trace elements with preliminary concentration thereof from ultra-small samples of water and aqueous solutions |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2484452C1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2623194C1 (en) * | 2016-06-28 | 2017-06-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева" (РХТУ им. Д. И. Менделеева) | Method of x-ray functional determination of microelements with concentration by method of coprecipitation |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2152614C1 (en) * | 1999-04-05 | 2000-07-10 | Научно-исследовательский физико-химический институт им. Л.Я. Карпова | Method of determining content of foreign minerals in natural and trade waters and sampling device |
CN102207475A (en) * | 2011-03-31 | 2011-10-05 | 厦门出入境检验检疫局检验检疫技术中心 | Metal alloy XRF spectrometry utilizing new sample preparation technology |
-
2012
- 2012-05-31 RU RU2012122335/15A patent/RU2484452C1/en active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2152614C1 (en) * | 1999-04-05 | 2000-07-10 | Научно-исследовательский физико-химический институт им. Л.Я. Карпова | Method of determining content of foreign minerals in natural and trade waters and sampling device |
CN102207475A (en) * | 2011-03-31 | 2011-10-05 | 厦门出入境检验检疫局检验检疫技术中心 | Metal alloy XRF spectrometry utilizing new sample preparation technology |
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
БОЛОТОКОВ А.А. и др. О возможности рентгенофлуоресцентного микроанализа растворов с предварительным концентрированием. - Сорбционные и хроматографические процессы, 2011, т. 11, No.1, с.88-89. * |
БОЛОТОКОВ А.А. и др. О возможности рентгенофлуоресцентного микроанализа растворов с предварительным концентрированием. - Сорбционные и хроматографические процессы, 2011, т. 11, №1, с.88-89. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2623194C1 (en) * | 2016-06-28 | 2017-06-22 | Федеральное государственное бюджетное образовательное высшего образования "Российский химико-технологический университет имени Д. И. Менделеева" (РХТУ им. Д. И. Менделеева) | Method of x-ray functional determination of microelements with concentration by method of coprecipitation |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Marguí et al. | Analytical capabilities of laboratory, benchtop and handheld X-ray fluorescence systems for detection of metals in aqueous samples pre-concentrated with solid-phase extraction disks | |
Small et al. | Superresolution localization methods | |
Yang et al. | Determination of synthetic polycyclic musks in aqueous samples by ultrasound-assisted dispersive liquid–liquid microextraction and gas chromatography–mass spectrometry | |
EP3147659B1 (en) | Method of analysis of component in sample, method of specific isolation of component in sample, and sample for mass spectrometry | |
CN103413748B (en) | A kind of multichannel light imaging Laser ionization source | |
RU2484452C1 (en) | Method for x-ray fluorescence determination of trace elements with preliminary concentration thereof from ultra-small samples of water and aqueous solutions | |
US7462492B2 (en) | Apparatus for effecting chemical separation and plural-point SERS detection using metal-doped sol-gels | |
Sha et al. | Determination of paraquat in environmental water by ionic liquid-based liquid phase extraction with direct injection for HPLC | |
Belder et al. | Rapid quantitative determination of ephedra alkaloids in tablet formulations and human urine by microchip electrophoresis | |
Zhu et al. | Confining analyte droplets on visible Si pillars for improving reproducibility and sensitivity of SALDI-TOF MS | |
Zendegi‐Shiraz et al. | Polyethylene glycol grafted flower‐like cupric nano oxide for the hollow‐fiber solid‐phase microextraction of hexaconazole, penconazole, and diniconazole in vegetable samples | |
EP3704470B1 (en) | Method for hair analysis by polarized light | |
Morales-Cid et al. | Automated microextraction sample preparation coupled on-line to FT-ICR-MS: application to desalting and concentration of river and marine dissolved organic matter | |
Wu et al. | Single drop microextraction coupled with matrix‐assisted laser desorption/ionization mass spectrometry for rapid and direct analysis of hydrophobic peptides from biological samples in high salt solution | |
Bolotokov et al. | Possibilities of micro X-ray fluorescence spectrometry of solutions with preconcentration | |
US20180348175A1 (en) | System for detecting liquid analytes | |
SunáKim et al. | Concomitant desalting and concentration of neuropeptides on a donut-shaped surface pattern for MALDI mass spectrometry | |
Yazdi et al. | Simultaneous derivatization and extraction of iodine from milk samples by hollow fiber liquid-phase microextraction followed by gas chromatography-electron capture detection | |
Heien et al. | Lipid detection, identification, and imaging single cells with SIMS | |
US20040166587A1 (en) | Simultaneous chemical separation and surface-enhanced Raman spectral detection using metal-doped sol-gels | |
Pirro et al. | Ambient lipidomic analysis of brain tissue using desorption electrospray ionization (DESI) mass spectrometry | |
JP2020071227A (en) | Method of preparing biological sample for study in charged particle device | |
Schaumlöffel | Secondary ion mass spectrometry for biological applications | |
Dzigal et al. | Correlative microscopy techniques for the analysis of particles in safeguards environmental samples | |
Jokinen et al. | Engineered droplets for dried droplet solute deposition by mass spectrometric imaging |