RU2487342C1 - Способ эмиссионного анализа элементного состава жидких сред - Google Patents
Способ эмиссионного анализа элементного состава жидких сред Download PDFInfo
- Publication number
- RU2487342C1 RU2487342C1 RU2012101985/28A RU2012101985A RU2487342C1 RU 2487342 C1 RU2487342 C1 RU 2487342C1 RU 2012101985/28 A RU2012101985/28 A RU 2012101985/28A RU 2012101985 A RU2012101985 A RU 2012101985A RU 2487342 C1 RU2487342 C1 RU 2487342C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- current
- electric discharge
- liquid
- local electric
- volume
- Prior art date
Links
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 title claims abstract description 16
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title claims description 11
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title abstract description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 31
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 claims abstract description 13
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 10
- 229910052729 chemical element Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 36
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 abstract 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000010327 methods by industry Methods 0.000 abstract 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 16
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 9
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 9
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 7
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 6
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 5
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 5
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 5
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 4
- 239000011133 lead Substances 0.000 description 4
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 3
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 3
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 3
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 3
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 2
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 2
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000001479 atomic absorption spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000001636 atomic emission spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 description 1
- 239000008151 electrolyte solution Substances 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 229910001925 ruthenium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N ruthenium(iv) oxide Chemical compound O=[Ru]=O WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01J—MEASUREMENT OF INTENSITY, VELOCITY, SPECTRAL CONTENT, POLARISATION, PHASE OR PULSE CHARACTERISTICS OF INFRARED, VISIBLE OR ULTRAVIOLET LIGHT; COLORIMETRY; RADIATION PYROMETRY
- G01J3/00—Spectrometry; Spectrophotometry; Monochromators; Measuring colours
- G01J3/28—Investigating the spectrum
- G01J3/443—Emission spectrometry
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/66—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light electrically excited, e.g. electroluminescence
- G01N21/67—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light electrically excited, e.g. electroluminescence using electric arcs or discharges
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
- G01N21/62—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light
- G01N21/66—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light electrically excited, e.g. electroluminescence
- G01N21/69—Systems in which the material investigated is excited whereby it emits light or causes a change in wavelength of the incident light electrically excited, e.g. electroluminescence specially adapted for fluids, e.g. molten metal
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
- G01N33/18—Water
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Pathology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Immunology (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Abstract
Изобретение может быть использовано в системах водоподготовки на предприятиях водоснабжения населенных пунктов, в атомной и тепловой энергетике, химической промышленности, в технологическом процессе пищевой промышленности для контроля качества воды, в экологическом мониторинге объектов окружающей среды и в других областях. Способ эмиссионного анализа элементного состава жидких сред согласно изобретению включает инициализацию в анализируемой жидкости локального электрического разряда с образованием токопроводящего канала в объеме диафрагменного отверстия, выполненного в элементе конструкции электролитической ячейки, и регистрацию возникающих при этом эмиссионных спектров определяемых химических элементов. При этом в предлагаемом способе вначале в объеме токопроводящего канала проводят осаждение определяемых элементов при токе, величина которого недостаточна для инициализации локального электрического разряда, затем изменяют направление тока и увеличивают его величину для инициализации локального электрического разряда, а возникающее при этом в анализируемой жидкости излучение регистрируют с получением эмиссионных спектров определяемых химических элементов. Изобретение обеспечивает повышение стабильности и воспроизводимости результатов измерения, а также надежность долговременной работы устройства. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.
Description
Изобретение относится к области технической физики, в частности к спектральным методам определения элементного состава жидких сред с использованием электрического разряда в жидкости в качестве источника спектров. Данный способ может быть использован для определения элементного состава жидких сред. Область применения - в системах водоподготовки на предприятиях водоснабжения населенных пунктов, в атомной и тепловой энергетике, химической промышленности, в технологическом процессе пищевой промышленности для контроля качества воды, в экологическом мониторинге объектов окружающей среды и в других областях.
Одной из основных характеристик, обеспечивающих возможность применения эмиссионного анализа для решения конкретных аналитических задач, является чувствительность (предел обнаружения), определяемая интенсивностью эмиссионных спектральных линий атомов примесей в анализируемом образце (пробе).
В настоящее время для определения концентрации примесей в жидких средах с пределом обнаружения менее 1 ppm используются, в основном, методы атомно-эмиссионной и атомно-абсорбционной спектроскопии [ЖАХ. 2011, том 66, №9, с.900-915]. Для определения концентрации примесей с помощью таких анализаторов реализующие эти методы, необходимо произвести отбор проб, подать в процессе каждого анализа соответствующее количество инертного или горючего газа и энергообеспечении, как правило, более 1 кВт. Использование таких анализаторов требует создания определенных условий, наличия высококвалифицированного обслуживающего персонала и материальных затрат, что затрудняет применение данных методов в мобильном и автономном вариантах.
Известен способ эмиссионного анализа на основе электрического разряда непосредственно в анализируемой жидкости (РВК). [Зуев Б.К., Ягов В.В., Гецина М.Л., Руденко Б.А., ЖАХ, 2002, т.57, №10, с.1072-1077]. В этом способе для инициализации РВК использовалась двухэлектродная электролитическая ячейка, заполненная раствором электролита, с пространствами, разделенными диэлектрической перегородкой (мембраной). В мембране выполнено отверстие диаметром порядка 1 мм и протяженностью, равной толщине мембраны, образующее канал для прохода жидкости между двумя пространствами ячейки. Высоковольтные электроды расположены по разные стороны мембраны. На электроды ячейки подается напряжение (1.2-2.8) кВ, в зависимости от состава анализируемого раствора и размеров канала. При замыкании высоковольтной электрической цепи в канале, где плотность тока гораздо выше, чем в остальной части сосуда, вследствие омического тепловыделения происходит вскипание жидкости и образуется паровой пузырь. Затем канал перекрывается паровой пробкой и между ее стенками возникает газовый разряд, что сопровождается эмиссией света. Интенсивность излучения металлов в факеле РВК и служит аналитическим сигналом для дальнейшей регистрации эмиссионных спектров с помощью спектрометра.
Недостатком указанного способа является то, что регистрируемая интенсивность эмиссионных спектров для большинства элементов, в том числе для щелочноземельных металлов, мала, значительно ниже, чем для щелочных металлов (предел обнаружения, по данным авторов, для натрия составил 0.05 ppm, для кальция - 1.5 ppm, для магния - 5 ppm).
Наиболее близким аналогом предлагаемому изобретению является способ эмиссионного анализа элементного состава жидких сред на основе локального электрического разряда (ЛЭР) в жидкости [патент РФ на изобретение №2368895, G01N 27/62, 27.09.2009.]. В этом способе также осуществляют пропускание электрического тока через анализируемую жидкость посредством электродов, разделенных перегородкой (мембраной) из диэлектрического материала с выполненным в ней диафрагменным отверстием. Для инициализации локального электрического разряда (ЛЭР) в диафрагменном отверстии обеспечивают достаточную для получения и поддержания устойчивого разряда концентрацию рассеиваемой в единице объема жидкости электрической мощности, образуя токопроводящий канал в объеме диафрагменного отверстия. Это происходит за счет уменьшения объема участвующей в разряде жидкости (диаметр диафрагменного канала 0.1 мм) и повышения напряжения разряда (до 15 кВ). Один из электродов (токопроводящий элемент) устанавливают вблизи диафрагменного отверстия непосредственно в области разряда. Инициализируют ЛЭР после поляризации вышеупомянутого электрода током одноименной с током ЛЭР полярности. Величина тока поляризации меньше, чем величина тока, необходимая для возникновения ЛЭР, но достаточная для обеспечения эффективного массопереноса между этим электродом и ионами анализируемой жидкости (на практике 0.1-0.3 от тока ЛЭР). Регистрируют возбуждаемые ЛЭР эмиссионные спектры присутствующих в жидкости элементов с помощью спектрометра.
Недостатками этого способа являются присутствие в регистрируемом спектре анализируемой жидкости эмиссионных линий материала электрода и пространственная нестабильность регистрируемого спектрометром излучения, возникающая из-за перемещения разряда по поверхности электрода. Оба недостатка обусловлены нахождением электрода в области разряда, что приводит к его постепенному разрушению (распылению). Это приводит к нестабильности регистрируемых спектров и, соответственно, ухудшает воспроизводимость результатов измерения, а также снижает надежность долговременной работы устройства.
Техническим результатом предлагаемого способа эмиссионного анализа элементного состава жидких сред является повышение стабильности и воспроизводимости результатов измерения, а также надежности долговременной работы устройства.
Технический результат обеспечивает предлагаемый способ эмиссионного анализа элементного состава жидких сред, включающий инициализацию в анализируемой жидкости локального электрического разряда с образованием токопроводящего канала в объеме диафрагменного отверстия, выполненного в элементе конструкции электролитической ячейки, и регистрацию возникающих при этом эмиссионных спектров определяемых химических элементов, в котором вначале в объеме токопроводящего канала проводят осаждение определяемых элементов при токе, величина которого недостаточна для инициализации локального электрического разряда, затем изменяют направление тока и увеличивают его величину для инициализации локального электрического разряда, а возникающее при этом в анализируемой жидкости излучение регистрируют с получением эмиссионных спектров определяемых химических элементов.
В отличие от известного в предлагаемом способе вначале в объеме токопроводящего канала проводят осаждение определяемых элементов при токе, величина которого недостаточна для инициализации локального электрического разряда, затем изменяют направление тока и увеличивают его величину для инициализации локального электрического разряда, а возникающее при этом в анализируемой жидкости излучение регистрируют с получением эмиссионных спектров определяемых химических элементов.
Величину тока осаждения могут выбирать в зависимости от определяемых элементов и их концентраций в жидкости.
Совокупность отличительных признаков и их взаимосвязь с ограничительными признаками в предлагаемом изобретении обеспечивает повышение стабильности и воспроизводимости результатов измерения, а также надежности долговременной работы устройства.
На фиг.1 схематически представлен вариант устройства для осуществления предлагаемого способа.
На фиг.2 представлены спектры водопроводной воды, полученные:
а - с использованием локального электрического разряда в качестве источника;
б - предлагаемым способом.
На фиг.3 представлены спектры модельного раствора, содержащего по 0.01 ppm ионов свинца, меди, цинка, кадмия и 1 ppm кальция, полученные:
а - с использованием локального электрического разряда в качестве источника;
б - предлагаемым способом.
Согласно предлагаемому способу эмиссионный анализ элементного состава жидкости осуществляется следующим образом. Заполняют анализируемой жидкостью объем электролитической ячейки, в одном из элементов конструкции которой выполнено диафрагменное отверстие малой площади поперечного сечения и протяженности, образующее диафрагменный канал. Осаждают определяемые элементы в объеме образующегося токопроводящего канала путем создания тока между электродами ячейки, установленными по разные стороны диафрагменного отверстия. В процессе осаждения величина тока недостаточна для инициализации ЛЭР. По окончании процесса осаждения в диафрагменном канале инициализируют ЛЭР, для чего изменяют направление и увеличивают ток между электродами. Световое излучение, возникающее при ЛЭР, регистрируют спектрометром в качестве аналитического сигнала для получения эмиссионных спектров определяемых химических элементов. Величину тока осаждения выбирают в зависимости от определяемых элементов и их концентраций в анализируемой жидкости. При одинаковом наборе определяемых элементов время, затрачиваемое на осаждение, тем больше, чем меньше их концентрация.
Возможность практического осуществления и эффективность предлагаемого способа эмиссионного анализа элементного состава жидких сред подтверждается работой устройства, вариант которого схематически представлен на фиг.1. В соответствии с представленным на фиг.1 вариантом конструкции устройства был изготовлен опытный образец, на котором проведены испытания предлагаемого способа, что подтверждает не только осуществимость, но и промышленную применимость данного технического решения.
Представленное на фиг.1 устройство, с помощью которого реализуется предлагаемый способ, содержит корпус 1 с разделяющей его внутренний объем диэлектрической перегородкой 2, в которой выполнено диафрагменное отверстие 3. По разные стороны перегородки 2 размещены электроды 4а и 4б, которые подключены к стабилизированному источнику 5 высокого напряжения. Корпус 1 заполнен электролитической жидкостью 6, элементный состав которой подлежит анализу. Спектрометр 7 размещен с внешней стороны корпуса 1 таким образом, чтобы иметь возможность регистрировать световое излучение, возникающее в зоне 8 ЛЭР.
В опытных образцах устройства (фиг.1) стенки корпуса 1 и перегородка 2 выполнены из кварцевого стекла. Толщина перегородки 2 от 0,2 мм до 1,5 мм. Площадь диафрагменного отверстия 3 определяется исходя из величины напряжения на электродах 4а и 4б, теплопроводности и электропроводности жидкости 6 и толщины диэлектрической перегородки 2. Диаметр диафрагменного отверстия 3 составлял от 0,1 мм до 0,05 мм, то есть объем диафрагменного канала составил менее 0,1 куб. мм. Источник 5 высокого напряжения обеспечивал регулировку напряжения от 0 до 10 кВ и для стабилизации подключался через балластное сопротивление 20 кОм и более. Электроды 4а и 4б изготовлены из коррозионно-устойчивого материала, в частности из титана с окисью рутениевым покрытием. Для отбора регистрируемого излучения использовался кварцевый оптоволоконный ввод, установленный в зоне 8 ЛЭР.
Устройство (фиг.1) работает следующим образом. Высокое напряжение от источника 5, приложенное к электродам 4а и 46, расположенным в заполненном анализируемой жидкостью 6 корпусе 1, вызывает между ними электрический ток, который в объеме диафрагменного отверстия 3 образует токопроводящий канал. Величина этого тока достаточна для обеспечения эффективного массопереноса примесей анализируемой жидкости 6 в канал, а время его действия выбирается тем больше, чем большую чувствительность анализа необходимо обеспечить (то есть чем меньше концентрация определяемых элементов в анализируемой жидкости). На практике величина этого тока составляет от 0.05 до 0.3 от величины тока ЛЭР, а время его действия - порядка 30-500 сек. За время действия этого тока в токопроводящем канале 3 происходит осаждение определяемых элементов, по завершении которого проводят инициализацию ЛЭР. Для инициализации ЛЭР меняют полярность на электродах 4а, 4б и увеличивают подаваемое на них напряжение. Для получения стабильного ЛЭР в жидкости необходимо напряжение в диапазоне значений от 5 кВ до 15 кВ при толщине перегородки 2 от 0,2 мм до 1,5 мм и диаметре диафрагменного отверстия 3 от 0,1 мм до 0,05 мм. Этот разряд, будучи локализован в малом объеме жидкости, расположенной в канале 3 диэлектрической перегородки 2, создает высокую концентрацию мощности, достаточную для ионизации или атомизации жидкости и осажденных определяемых элементов. Возникающее при этом световое излучение регистрируют в зоне 8 спектрометром 7 в качестве аналитического сигнала для получения эмиссионных спектров определяемых химических элементов.
Следует отметить, что напряжение возникновения (зажигания) ЛЭР зависит и от проводимости анализируемой жидкости. Например, для раствора KCl концентрацией от 0,0001 М до 0,1 М напряжение возникновения ЛЭР менялось в пределах от 3 кВ до 10 кВ. При этом падение напряжения в токопроводящем канале было от 0,5 кВ до 2 кВ, а величина тока - от 0,02 А до 0,1 А.
Подача высокого напряжения обеспечивается высоковольтным источником 5 напряжения, стабилизация тока которого является одним из условий стабильности ЛЭР. Несмотря на высокую температуру, в зоне ЛЭР обеспечивается долговременная и стабильная работа диафрагменного отверстия 3 за счет интенсивного отвода тепла жидкостью 6.
Результаты испытаний предлагаемого способа эмиссионного анализа, осуществленные при помощи устройства (фиг.1) и полученные при этом эмиссионные спектры, зарегистрированные спектрометром 7, представлены на фиг.2 и фиг.3.
Спектр водопроводной воды (фиг.2а) получен при непосредственной инициализации ЛЭР без проведения операции осаждения определяемых элементов. Спектр водопроводной воды (фиг.2б) получен согласно предлагаемому способу, то есть с первоначальным проведением операции осаждения определяемых элементов (в течение 150 с) и последующей инициализацией ЛЭР. В этом спектре (фиг.2б) надежно регистрируются эмиссионные линии щелочных (Na λ 588.995 нм), щелочноземельных (Са λ 393.397 нм, Са λ 396.847 нм, Са λ 422.673 нм, Mg λ 285.213 нм) и других (Zn λ 468.014 нм, Zn λ 472.216 нм, Zn λ 481.053 нм) металлов, тогда как в спектре (фиг.2а) - только линии щелочных металлов (Na λ 588.995 нм).
Спектры модельного раствора на фиг.3, содержащего 0,01 мг/л свинца, 0,01 мг/л меди, 0,01 мг/л цинка и 1 мг/л кальция, получены с помощью устройства (фиг.1) при таких же условиях, как и для спектров на фиг.2: спектр на фиг. За получен при непосредственной инициализации ЛЭР, а спектр на фиг.3б - согласно предлагаемому способу. В спектре модельного раствора с концентрацией на уровне 0.01 ppm. (фиг.3б), полученном согласно предлагаемому способу, надежно регистрируются эмиссионные линии свинца (Pb λ 405.782 нм), меди (Сu λ 324.754 нм, Сu λ 327.396 нм) и цинка (Zn λ 468.014 нм, Zn λ 472.216 нм, Zn λ 481.053 нм), кадмия (Cd λ 228.802 нм), а также кальция (Са λ 393.397 нм, Са λ 396.847 нм) и кадмия (Cd λ 228.802 нм), тогда как в спектре на фиг. 3а эти линии не идентифицируются.
Сравнение приведенных спектров наглядно доказывает, что только совокупность и последовательность всех операций предлагаемого способа приводит к достижению заявленного результата - повышению стабильности и воспроизводимости результатов измерения. Надежность долговременной работы устройства обеспечивается использованием коррозионно-устойчивого материала его корпуса и отсутствием в зоне ЛЭР электропроводящих разрушающихся элементов. Повышение интенсивности спектральных линий широкого ряда элементов, регистрируемых предлагаемым способом, позволяет определять в анализируемой жидкости элементы, присутствующие в достаточно малых концентрациях.
Claims (2)
1. Способ эмиссионного анализа элементного состава жидких сред, включающий инициализацию в анализируемой жидкости локального электрического разряда с образованием токопроводящего канала в объеме диафрагменного отверстия, выполненного в элементе конструкции электролитической ячейки, и регистрацию возникающих при этом эмиссионных спектров определяемых химических элементов, отличающийся тем, что вначале в объеме токопроводящего канала проводят осаждение определяемых элементов при токе, величина которого недостаточна для инициализации локального электрического разряда, затем изменяют направление тока и увеличивают его величину для инициализации локального электрического разряда, а возникающее при этом в анализируемой жидкости излучение регистрируют с получением эмиссионных спектров определяемых химических элементов.
2. Способ эмиссионного анализа по п.1, отличающийся тем, что величину тока осаждения выбирают в зависимости от определяемых элементов и их концентраций в жидкости.
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012101985/28A RU2487342C1 (ru) | 2012-01-12 | 2012-01-12 | Способ эмиссионного анализа элементного состава жидких сред |
| AU2012364970A AU2012364970B2 (en) | 2012-01-12 | 2012-12-26 | Method for the emission analysis of the elemental composition of liquid media |
| US14/127,268 US9068892B2 (en) | 2012-01-12 | 2012-12-26 | Method for the emission analysis of the elemental composition of liquid media |
| PCT/RU2012/001118 WO2013105879A2 (ru) | 2012-01-12 | 2012-12-26 | Способ эмиссионного анализа элементного состава жидких сред |
| JP2014552152A JP6144281B2 (ja) | 2012-01-12 | 2012-12-26 | 液状媒質の元素組成の発光分析方法 |
| CN201280031353.7A CN103649743B (zh) | 2012-01-12 | 2012-12-26 | 液体介质元素组成的放射分析方法 |
| EP12864898.7A EP2693209B1 (en) | 2012-01-12 | 2012-12-26 | Method for the emission analysis of the elemental composition of liquid media |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2012101985/28A RU2487342C1 (ru) | 2012-01-12 | 2012-01-12 | Способ эмиссионного анализа элементного состава жидких сред |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2487342C1 true RU2487342C1 (ru) | 2013-07-10 |
Family
ID=48782035
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012101985/28A RU2487342C1 (ru) | 2012-01-12 | 2012-01-12 | Способ эмиссионного анализа элементного состава жидких сред |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US9068892B2 (ru) |
| EP (1) | EP2693209B1 (ru) |
| JP (1) | JP6144281B2 (ru) |
| CN (1) | CN103649743B (ru) |
| AU (1) | AU2012364970B2 (ru) |
| RU (1) | RU2487342C1 (ru) |
| WO (1) | WO2013105879A2 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2706720C1 (ru) * | 2019-04-15 | 2019-11-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Ленина и Ордена Октябрьской революции Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской академии наук (ГЕОХИ РАН) | Способ атомно-эмиссионного анализа растворов |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105004709B (zh) * | 2015-04-13 | 2018-06-15 | 中国地质大学（武汉） | 一种液体放电微等离子体激发源装置及等离子体激发方法 |
| CN105115959B (zh) * | 2015-07-09 | 2017-11-07 | 西北师范大学 | 金属元素的液相阴极放电等离子体光谱快速检测系统及检测方法 |
| JP6990455B2 (ja) * | 2016-09-08 | 2022-01-12 | アグネス オブチョースカ | 液体試料の元素組成を分析する装置およびその使用方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5278629A (en) * | 1991-07-12 | 1994-01-11 | Biotronics Technologies, Inc. | Atomic emission spectrometry |
| RU2179310C2 (ru) * | 1998-04-16 | 2002-02-10 | Зуев Борис Константинович | Способ определения качественного и количественного состава электролитических жидкостей |
| RU2368895C1 (ru) * | 2008-05-20 | 2009-09-27 | Открытое Акционерное Общество "Научно-Производственное Предприятие "Буревестник" | Способ эмиссионного анализа для определения элементного состава с использованием разряда в жидкости |
Family Cites Families (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5329792A (en) * | 1976-08-31 | 1978-03-20 | Shimadzu Corp | Method and apparatus for analysis of metals in solution |
| JP2603998B2 (ja) * | 1987-11-30 | 1997-04-23 | 株式会社島津製作所 | 発光分光分析装置 |
| HUH3790A (en) * | 1993-06-23 | 1996-09-30 | Cserfalvi | Method for vaporization and chemical analysis of electrolyte solution |
| RU2252412C2 (ru) * | 2003-01-29 | 2005-05-20 | Самойлов Валентин Николаевич | Способ эмиссионного спектрального анализа состава вещества и устройство для его осуществления |
| EP1734360B1 (en) * | 2004-03-25 | 2014-05-07 | Japan Advanced Institute of Science and Technology | Plasma generating method and equipment |
| US7515010B2 (en) * | 2004-10-08 | 2009-04-07 | The Regents Of The University Of California | Nanoscale relaxation oscillator |
| JP4453599B2 (ja) * | 2005-04-19 | 2010-04-21 | 株式会社島津製作所 | 発光分析装置 |
| CN1959382A (zh) * | 2006-11-01 | 2007-05-09 | 云南出入境检验检疫局检验检疫技术中心 | 测定金属硅中磷含量的方法 |
| SG177021A1 (en) * | 2010-06-16 | 2012-01-30 | Univ Nanyang Tech | Micoelectrode array sensor for detection of heavy metals in aqueous solutions |
-
2012
- 2012-01-12 RU RU2012101985/28A patent/RU2487342C1/ru not_active IP Right Cessation
- 2012-12-26 JP JP2014552152A patent/JP6144281B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2012-12-26 CN CN201280031353.7A patent/CN103649743B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2012-12-26 EP EP12864898.7A patent/EP2693209B1/en not_active Not-in-force
- 2012-12-26 AU AU2012364970A patent/AU2012364970B2/en not_active Ceased
- 2012-12-26 US US14/127,268 patent/US9068892B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2012-12-26 WO PCT/RU2012/001118 patent/WO2013105879A2/ru active Application Filing
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5278629A (en) * | 1991-07-12 | 1994-01-11 | Biotronics Technologies, Inc. | Atomic emission spectrometry |
| RU2179310C2 (ru) * | 1998-04-16 | 2002-02-10 | Зуев Борис Константинович | Способ определения качественного и количественного состава электролитических жидкостей |
| RU2368895C1 (ru) * | 2008-05-20 | 2009-09-27 | Открытое Акционерное Общество "Научно-Производственное Предприятие "Буревестник" | Способ эмиссионного анализа для определения элементного состава с использованием разряда в жидкости |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2706720C1 (ru) * | 2019-04-15 | 2019-11-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Ордена Ленина и Ордена Октябрьской революции Институт геохимии и аналитической химии им. В.И. Вернадского Российской академии наук (ГЕОХИ РАН) | Способ атомно-эмиссионного анализа растворов |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| AU2012364970B2 (en) | 2015-02-12 |
| CN103649743A (zh) | 2014-03-19 |
| WO2013105879A2 (ru) | 2013-07-18 |
| EP2693209A2 (en) | 2014-02-05 |
| EP2693209B1 (en) | 2016-06-22 |
| US9068892B2 (en) | 2015-06-30 |
| WO2013105879A3 (ru) | 2013-09-19 |
| JP2015507188A (ja) | 2015-03-05 |
| EP2693209A4 (en) | 2015-08-05 |
| US20140313508A1 (en) | 2014-10-23 |
| AU2012364970A1 (en) | 2014-02-13 |
| JP6144281B2 (ja) | 2017-06-07 |
| CN103649743B (zh) | 2016-06-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2368895C1 (ru) | Способ эмиссионного анализа для определения элементного состава с использованием разряда в жидкости | |
| Yu et al. | Simultaneously determination of multi metal elements in water samples by liquid cathode glow discharge-atomic emission spectrometry | |
| Descoeudres | Characterization of electrical discharge machining plasmas | |
| Verreycken et al. | Spectroscopic study of an atmospheric pressure dc glow discharge with a water electrode in atomic and molecular gases | |
| Zheng et al. | Online mercury determination by laser-induced breakdown spectroscopy with the assistance of solution cathode glow discharge | |
| RU2487342C1 (ru) | Способ эмиссионного анализа элементного состава жидких сред | |
| Li et al. | Measurement of OH radicals at state X 2Π in an atmospheric-pressure micro-flow dc plasma with liquid electrodes in He, Ar and N2 by means of laser-induced fluorescence spectroscopy | |
| Shekhar et al. | Determination of thallium at trace levels by electrolyte cathode discharge atomic emission spectrometry with improved sensitivity | |
| Kohut et al. | Characterization of a copper spark discharge plasma in argon atmosphere used for nanoparticle generation | |
| Fang et al. | Detection of mercury in water by laser-induced breakdown spectroscopy with sample pre-concentration | |
| Gianchandani et al. | Exploring microdischarges for portable sensing applications | |
| EP2282193B1 (en) | Atomic absorption mercury analyser | |
| Wu et al. | Detection of metal ions by atomic emission spectroscopy from liquid-electrode discharge plasma | |
| Zuev et al. | Discharge on boiling in a channel as a new atomization and excitation source for the flow determination of metals by atomic emission spectrometry | |
| Wang et al. | Absolute OH density and gas temperature measurements by laser induced fluorescence in a microsecond pulsed discharge generated in a conductive NaCl solution | |
| Ramazanov et al. | Analysis of the water composition using emission spectra of a gas discharge | |
| Gamaleev et al. | Atomic emission spectroscopy of microarc discharge in sea water for on-site detection of metals | |
| Orejas et al. | Solution-cathode glow discharge under high NaCl concentration: Impact on excitation conditions and analyte transfer processes | |
| von der Geest et al. | Real-time determination of metal concentrations in liquid flows using microplasma emission spectroscopy | |
| RU2362157C1 (ru) | Способ получения локального электрического разряда в жидкости и устройство для его осуществления (варианты) | |
| Hatta et al. | Microplasma discharge in deionized water and artificial seawater | |
| Sokolov et al. | Local electric discharge in liquid as a source of atomization and excitation for atomic emission spectroscopy | |
| RU2715079C9 (ru) | Мобильное устройство для определения примесей в воде и водных растворах | |
| Fandino et al. | Plasma regime transition in a needle-FAPA desorption/ionization source | |
| Zhu et al. | Temporal characterization of fundamental plasma parameters in pulsed liquid electrode plasma (LEP) optical emission spectrometry |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20190919 |
|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20210113 |