RU2697479C1 - Method of determining concentration of rare-earth elements: lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium and yttrium, in air of the working zone by mass spectrometry with inductively coupled plasma - Google Patents

Method of determining concentration of rare-earth elements: lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium and yttrium, in air of the working zone by mass spectrometry with inductively coupled plasma Download PDF

Info

Publication number
RU2697479C1
RU2697479C1 RU2018146348A RU2018146348A RU2697479C1 RU 2697479 C1 RU2697479 C1 RU 2697479C1 RU 2018146348 A RU2018146348 A RU 2018146348A RU 2018146348 A RU2018146348 A RU 2018146348A RU 2697479 C1 RU2697479 C1 RU 2697479C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
air
sample
cerium
mass
yttrium
Prior art date
Application number
RU2018146348A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Татьяна Сергеевна Уланова
Нина Владимировна Зайцева
Елена Вячеславовна Стенно
Галина Ахметовна Вейхман
Анна Владимировна Недошитова
Марина Валерьевна Волкова
Original Assignee
Федеральное бюджетное учреждение науки "Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения" Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (ФБУН "ФНЦ медико-профилактических технологий управления рисками здоровью
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное бюджетное учреждение науки "Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения" Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (ФБУН "ФНЦ медико-профилактических технологий управления рисками здоровью filed Critical Федеральное бюджетное учреждение науки "Федеральный научный центр медико-профилактических технологий управления рисками здоровью населения" Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека (ФБУН "ФНЦ медико-профилактических технологий управления рисками здоровью
Priority to RU2018146348A priority Critical patent/RU2697479C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2697479C1 publication Critical patent/RU2697479C1/en

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N30/00Investigating or analysing materials by separation into components using adsorption, absorption or similar phenomena or using ion-exchange, e.g. chromatography or field flow fractionation
    • G01N30/02Column chromatography
    • G01N30/62Detectors specially adapted therefor
    • G01N30/72Mass spectrometers

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to analytical chemistry and can be used in production air quality control of working area. Method of determining concentration of rare-earth elements: lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium and yttrium, in the air of the working zone by mass spectrometry with inductively coupled plasma involves sampling air of the working zone by drawing the analysed air in volume of 0.1–1.5 m3 through an analytical aerosol filter for 5–15 minutes, fixation of air temperature and atmospheric pressure at the moment of sampling, after sampling air filter is decomposed in the tube-type heater, for this filter is placed in a test tube for the tube heater, adding 4.0 cm3 to it concentrated nitric acid, the mixture is held for 2.5–3.0 hours at temperature of +95 °C, cooled to room temperature, deionised water volume is reduced to 10 cm3, the content is mixed, then 0.5 cm3 prepared samples are introduced into a test tube of an automatic sampler of a mass spectrometer, diluted with 4.45 cm3 deionised water is added to produced mixture 0.05 cm3 solution of internal indium standard in deionised water with mass concentration of 1,000 mcg/dm3 and in obtained sample by mass spectrometry with inductively coupled plasma, concentration of rare-earth elements is determined: lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium and yttrium, using a calibration curve and taking into account the reduction of the volume of air sampled for analysis to normal conditions, wherein the helium feed rate in the mass spectrometer is 4.5 ml/min, and the rate of delivery through the mass spectrometer of the prepared sample is 0.4 ml/min.
EFFECT: providing high sensitivity, accuracy and rapidness of determining rare-earth elements (REE) in the air of a working area.
1 cl, 9 tbl

Description

Изобретение относится к области аналитической химии и может быть использовано лабораториями учреждений государственной санитарно-эпидемиологической службы, научно-исследовательскими институтами, работающими в области гигиены окружающей среды при осуществлении производственного контроля за качеством воздуха рабочей зоны и профилактикой неблагоприятного воздействия на здоровье работающих вредных химических веществ. Изобретение предназначено для измерения в воздухе рабочей зоны массовых концентраций 15 редкоземельных элементов (далее - РЗЭ): лантан, церий, празеодим, неодим, самарий, европий, гадолиний, тербий, диспрозий, гольмий, эрбий, тулий, иттербий, лютеций, иттрий.The invention relates to the field of analytical chemistry and can be used by laboratories of institutions of the state sanitary and epidemiological service, research institutes working in the field of environmental hygiene in the implementation of industrial control over the air quality of the working area and the prevention of adverse effects on the health of working harmful chemicals. The invention is intended for measuring in the air of the working zone mass concentrations of 15 rare-earth elements (hereinafter - REE): lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium, yttrium.

Промышленное применение элементов этой группы постоянно расширяется, что характерно для наступившей эпохи нанотехнологий. РЗЭ используют в оптической промышленности, лазерной технике, ракетной и космической технике, ядерной энергетике, катализе, производстве обычной и сверхпроводящей керамики, изготовлении сверхпроводящих пленок, красок, пигментов, в медицинских обследованиях.The industrial application of the elements of this group is constantly expanding, which is typical for the new era of nanotechnology. REEs are used in the optical industry, laser technology, rocket and space technology, nuclear energy, catalysis, the production of conventional and superconducting ceramics, the manufacture of superconducting films, paints, pigments, in medical examinations.

Для повышения производственной безопасности, соблюдения гигиены труда, изучения влияния сверхмалых воздействий РЗЭ необходимо получение точных данных при изучении профессионального риска. Для этих целей нужны современные высокочувствительные методы элементного анализа.To improve occupational safety, maintain good hygiene, and study the effects of the ultra-small effects of REE, it is necessary to obtain accurate data when studying occupational risk. For these purposes, modern highly sensitive methods of elemental analysis are needed.

В настоящее время в РФ нет официально утвержденных методик определения РЗЭ в воздухе рабочей зоны методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой. В этой связи необходима разработка методики по определению количественного содержания РЗЭ в воздухе именно методом ИСП-МС. Эта проблема является актуальной.Currently, in the Russian Federation there are no officially approved methods for determining REE in the air of the working zone by inductively coupled plasma mass spectrometry. In this regard, it is necessary to develop a methodology for determining the quantitative content of REE in air precisely by the ICP-MS method. This problem is relevant.

Из уровня техники известны способы определения РЗЭ в воздухе рабочей зоны с использованием следующих методов и стандартов: фотометрии (Методические указания (МУ) №2250-80, №5913-91), пламенной фотометрии (МУ №2011-79), спектрографии (МУ №2240-80), для измерения девяти РЗЭ метод ИСП-АЭ (Методика измерения №41-515), для измерения одного РЗЭ иттрия - метод атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (далее - ИСП-АЭ) (Стандарт ГОСТ Р ИСО 15202-2-2014), и метод масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (далее - ИСП-МС) (Стандарт ИСО 30011:2010 или ГОСТ Р ИСО 30011- 2017).The prior art methods for determining REE in the air of the working area using the following methods and standards: photometry (guidelines (MU) No. 2250-80, No. 5913-91), flame photometry (MU No. 2011-79), spectrography (MU No. 2240-80), for measuring nine REE the ISP-AE method (Measurement Method No. 41-515), for measuring one REE of yttrium - the method of atomic emission spectrometry with inductively coupled plasma (hereinafter - ISP-AE) (GOST R ISO 15202 Standard -2-2014), and inductively coupled plasma mass spectrometry method (hereinafter - ICP-MS) (Standard ISO 30011: 2010 or G ST R ISO 30011- 2017).

Параметры указанных известных методов и стандартов в отношении определяемых РЗЭ и диапазонов их определяемых концентраций представлены в таблице 1.The parameters of these known methods and standards in relation to the defined REE and the ranges of their determined concentrations are presented in table 1.

Недостатками указанных известных методов являются:The disadvantages of these known methods are:

- в методах 1 и 2 невозможность одновременного определения нескольких химических элементов, трудоемкий процесс подготовки проб, необходимость точного соблюдения времени с момента подготовки проб до момента измерения на приборе,- in methods 1 and 2, the impossibility of simultaneously determining several chemical elements, the time-consuming process of sample preparation, the need for accurate observance of the time from the moment of preparation of the samples to the moment of measurement on the device,

- в методе 3 не указана возможность определения иттрия и церия, погрешность определения РЗЭ (±40%), что не соответствует требованиям к методикам определения концентраций загрязняющих веществ в воздухе рабочей зоны, которая не должна превышать 25% (ГОСТ 12.1.016),- method 3 does not indicate the possibility of determining yttrium and cerium, the error in determining REE (± 40%), which does not meet the requirements for methods for determining the concentrations of pollutants in the air of the working zone, which should not exceed 25% (GOST 12.1.016),

- в методе 4, в соответствии МИ №41-515, проводят определение 10 РЗЭ из требуемых 15, причем для празеодима, европия и неодима не соответствуют требования для верхнего диапазона измерений, который должен быть не менее двукратного значения норматива контроля (ГОСТ Р EH 482-2012), кроме того, в методе 4, описанном в ГОСТ Р ИСО 15202-2-2014, из РЗЭ возможно определение только иттрия.- in method 4, in accordance with MI No. 41-515, 10 REEs are determined from the required 15, and for praseodymium, europium and neodymium, the requirements for the upper measurement range, which should be at least twice the control standard, do not meet (GOST R EH 482 -2012), in addition, in method 4 described in GOST R ISO 15202-2-2014, only yttrium can be determined from REE.

Метод 5, описанный в международном стандарте ИСО 30011:2010 «Воздух рабочей зоны. Определение содержания металлов и металлоидов в частицах, взвешенных в воздухе, с применением масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой», указывает лишь на возможность определения одного РЗЭ - иттрия, но при этом в стандарте не указаны ни диапазоны определения, ни конкретные операции пробоподготовки для него, также не указаны значения метрологических характеристик.Method 5 described in the international standard ISO 30011: 2010 “Air of the working area. Determination of the content of metals and metalloids in particles suspended in the air using inductively coupled plasma mass spectrometry "indicates only the possibility of determining one REE - yttrium, but the standard does not indicate either the determination ranges or specific sample preparation operations for it , also the values of metrological characteristics are not indicated.

Из базы данных патентных материалов известны лишь способы определения различных металлов в воздухе (Патенты РФ №2466096, 2627854) и они неприменимы для определения РЗЭ в воздухе рабочей зоны.From the database of patent materials, only methods for determining various metals in air are known (RF Patents No. 2466096, 2627854) and they are not applicable for determining REE in the air of a working area.

При этом из уровня техники не были выявлены известные способы определения концентрации редкоземельных металлов: лантана, церия, празеодима, неодима, самария, европия, гадолиния, тербия, диспрозия, гольмия, эрбия, тулия, иттербия, лютеция и иттрия, в воздухе рабочей зоны методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой, поэтому сделать выбор ближайшего аналога к заявляемому объекту не представляется возможным.Moreover, the known methods for determining the concentration of rare-earth metals: lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium and yttrium, in the air of the working zone by the method have not been identified mass spectrometry with inductively coupled plasma, therefore, it is not possible to make the choice of the closest analogue to the claimed object.

Техническая задача, решаемая предлагаемым способом, заключается в обеспечении возможности определения из одной пробы 15 редкоземельных элементов в воздухе рабочей зоны в широком диапазоне концентраций, начиная от 0,000007 мг/м3 (определение низких концентраций необходимо при изучении влияния сверхмалых воздействий химических элементов на здоровье работников).The technical problem solved by the proposed method is to provide the possibility of determining from one sample 15 rare earth elements in the air of the working area in a wide range of concentrations, ranging from 0.000007 mg / m 3 (the determination of low concentrations is necessary when studying the effects of ultra-small effects of chemical elements on health workers).

Технический результат предлагаемого способа заключается в обеспечении высокой чувствительности, точности и экспрессности определения РЗЭ в воздухе рабочей зоны.The technical result of the proposed method is to provide high sensitivity, accuracy and expressness of the determination of REE in the air of the working area.

Поставленный технический результат достигается предлагаемым Способом определения концентрации редкоземельных элементов: лантана, церия, празеодима, неодима, самария, европия, гадолиния, тербия, диспрозия, гольмия, эрбия, тулия, иттербия, лютеция и иттрия, в воздухе рабочей зоны методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой, характеризующийся тем, что производят отбор пробы воздуха рабочей зоны путем протягивания исследуемого воздуха объемом 0,1-1,5 м3 через аналитический аэрозольный фильтр в течение 5-15 мин., фиксируют температуру воздуха и атмосферное давление на момент отбора пробы, после отбора пробы воздуха фильтр подвергают разложению в пробирочном нагревателе, для этого фильтр помещают в пробирку для пробирочного нагревателя, добавляют к нему 4,0 см3 концентрированной азотной кислоты, смесь выдерживают в течение 2,5-3,0 часа при температуре +95°С, охлаждают до комнатной температуры, доводят объем пробы деионизованной водой до 10 см3, содержимое перемешивают, затем 0,5 см3 подготовленной пробы вносят в пробирку автоматического пробоотборника масс-спектрометра, разбавляют ее 4,45 см3 деионизованной воды, добавляют в полученную смесь 0,05 см3 раствора внутреннего стандарта индия в деионизованной воде с массовой концентрацией 1000 мкг/дм3, и в полученной пробе методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой определяют концентрацию редкоземельных элементов: лантана, церия, празеодима, неодима, самария, европия, гадолиния, тербия, диспрозия, гольмия, эрбия, тулия, иттербия, лютеция и иттрия, с использованием градуировочного графика и с учетом приведения объема воздуха, отобранного для анализа, к нормальным условиям, при этом скорость подачи гелия в масс-спектрометре составляет 4,5 мл/мин, а скорость подачи через масс-спектрометр подготовленной пробы - 0,4 мл/мин.The technical result achieved is achieved by the proposed Method for determining the concentration of rare-earth elements: lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium and yttrium, in the air of the working zone by mass spectrometry with inductively coupled plasma, characterized in that a sampling of the air of the working area is carried out by pulling the test air with a volume of 0.1-1.5 m 3 through an analytical aerosol filter for 5-15 minutes, fix the temperature air urine and atmospheric pressure at the time of sampling, after sampling the air, the filter is decomposed in a test tube heater, for this the filter is placed in a test tube for a test tube heater, 4.0 cm 3 of concentrated nitric acid is added to it, the mixture is kept for 2.5 -3.0 hours at a temperature of + 95 ° C, cooled to room temperature, bring the sample volume to 10 cm 3 with deionized water, mix the contents, then add 0.5 cm 3 of the prepared sample to a test tube of an automatic sampler of a mass spectrometer, dilute it with 4.45 cm 3 of deionized water, add 0.05 cm 3 of a solution of the indium internal standard in deionized water with a mass concentration of 1000 μg / dm 3 to the resulting mixture, and the concentration of rare earths is determined in the resulting sample by inductively coupled plasma mass spectrometry elements: lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium and yttrium, using a calibration graph and taking into account the reduction in the volume of air selected for analysis, to normal conditions, while the feed rate of helium in the mass spectrometer is 4.5 ml / min, and the feed rate through the mass spectrometer of the prepared sample is 0.4 ml / min.

В качестве аналитического аэрозольного фильтра используют фильтры марки АФА.AFA filters are used as an analytical aerosol filter.

Указанный технический результат достигается за счет следующего.The specified technical result is achieved due to the following.

Предлагаемый метод отличается от действующих в настоящее время методик методом измерения, основанном на использовании индуктивно связанной аргоновой плазмы в качестве источника ионов и масс-спектрометра для их разделения и детектирования, на использовании гелия для погашения интерференций, условиями пробоподготовки, расширением списка определяемых из одной пробы редкоземельных элементов.The proposed method differs from the currently existing methods by the measurement method based on the use of inductively coupled argon plasma as a source of ions and a mass spectrometer for their separation and detection, on the use of helium to cancel interference, by the conditions of sample preparation, by expanding the list of rare earths determined from one sample elements.

Таким образом, заявляемый технический результат обеспечивается за счет использования высокочувствительного и селективного метода ИСП-МС в режиме реакционной ячейки с гелием, совокупности определенных операций, их последовательности и режимов в заявляемом способе, а также за счет совокупности реагентов, используемых при пробоподготовке (установления условий анализа на масс-спектрометре, приемов и условий подготовки проб, подбора условий подготовки химической посуды, использования высокочистых реактивов и материалов).Thus, the claimed technical result is achieved through the use of a highly sensitive and selective ICP-MS method in the mode of a reaction cell with helium, a combination of certain operations, their sequence and modes in the claimed method, as well as due to the combination of reagents used in sample preparation (establishment of analysis conditions on a mass spectrometer, methods and conditions for sample preparation, selection of conditions for the preparation of chemical glassware, the use of high-purity reagents and materials).

Предлагаемый способ был опробован в лабораторных условиях. Для его реализации были использованы следующие вещества и оборудование:The proposed method was tested in laboratory conditions. The following substances and equipment were used for its implementation:

- Многоэлементный калибровочный стандарт с концентрацией 10 мг/л церия, диспрозия, эрбия, европия, гадолиния, гольмия, лантана, лютеция, неодима, празеодима, скандия, самария, тербия, тория, тулия, иттрия, иттербия в 5% азотной кислоте. Относительная погрешность аттестованных значений при доверительной вероятности 0,95: δ=±0,5% (Multi-element Calibration Standard 1, USA);- A multi-element calibration standard with a concentration of 10 mg / l of cerium, dysprosium, erbium, europium, gadolinium, holmium, lanthanum, lutetium, neodymium, praseodymium, scandium, samarium, terbium, thorium, thulium, yttrium, ytterbium in 5% nitric acid. Relative error of certified values with a confidence level of 0.95: δ = ± 0.5% (Multi-element Calibration Standard 1, USA);

- Кислота азотная особо чистая, ГОСТ 11125;- Highly pure nitric acid, GOST 11125;

- Деионизованная вода, ГОСТ Р 52501;- Deionized water, GOST R 52501;

- Раствор настройки чувствительности масс-спектрометра с содержанием лития, магния, иттрия, церия, таллия, кобальта 1 мкг/дм3 или 10 мкг/дм3;- A solution for adjusting the sensitivity of a mass spectrometer containing lithium, magnesium, yttrium, cerium, thallium, cobalt 1 μg / dm 3 or 10 μg / dm 3 ;

- Раствор с содержанием элемента сравнения индия 10 мг/дм3;- A solution containing the element of comparison of indium 10 mg / DM 3 ;

- Аргон жидкий высокой чистоты (99,998%), ТУ-2114-005-00204760-99;- Argon liquid high purity (99.998%), TU-2114-005-00204760-99;

- Гелий газообразный высокой чистоты (99,995%), ТУ0271-135-31323949;- Gaseous helium of high purity (99.995%), TU0271-135-31323949;

- Масс-спектрометр с индуктивно связанной плазмой с октопольной ячейкой Agilent 7500сх со следующими характеристиками:- Inductively coupled plasma mass spectrometer Agilent 7500 cx with the following characteristics:

диапазон сканирования масс, а.е.м.: 2-260;mass scanning range, amu: 2-260;

пределы обнаружения: бериллий ≤1,5 нг/дм3, индий≤ 0,5 нг/дм3, висмут ≤0,5 нг/дм3;detection limits: beryllium ≤1.5 ng / dm 3 , indium ≤ 0.5 ng / dm 3 , bismuth ≤0.5 ng / dm 3 ;

чувствительность (имп./с на 1 мг/дм3): литий(7)≥30⋅106,sensitivity (imp./s per 1 mg / dm 3 ): lithium (7) ≥30⋅10 6 ,

стронций(88)≥80⋅106, таллий(205)≥40⋅106;strontium (88) ≥80⋅10 6 , thallium (205) ≥40⋅10 6 ;

кратковременная стабильность, СКО: ≤ 3%;short-term stability, standard deviation: ≤ 3%;

долговременная стабильность, СКО: ≤ 4%;long-term stability, standard deviation: ≤ 4%;

двузарядные ионы, (церий 2+/церий+): ≤ 3%;doubly charged ions, (cerium 2+ / cerium + ): ≤ 3%;

оксидные ионы, (оксид церия II/церий): ≤ 1,5%;oxide ions, (cerium oxide II / cerium): ≤ 1.5%;

уровень фона на массе 9(Ве): < 5 имп./с;background level on mass 9 (Be): <5 pulse / s;

скорость работы детектора: ≥ 100 мкс на 1 ион;detector speed: ≥ 100 μs per 1 ion;

микроаэрозольный распылитель MicroMist;MicroMist microaerosol spray;

перистальтический насос для подачи образца;peristaltic pump for sample supply;

распылительная камера с электронным Пельтье-охлаждением;spray chamber with electronic Peltier cooling;

диаметр инжектора 2,5 мм.injector diameter 2.5 mm.

- Аспиратор для отбора проб воздуха (ТУ 4215-000-11696625);- Aspirator for air sampling (TU 4215-000-11696625);

- Пробирочный нагреватель HotBlock™;- Test tube HotBlock ™ heater;

При проведении процессов приготовления растворов и подготовки проб к анализу соблюдают следующие условия:When carrying out the processes of preparing solutions and preparing samples for analysis, the following conditions are met:

- температура воздуха (20±5)°С;- air temperature (20 ± 5) ° С;

- атмосферное давление 630-800 мм рт. ст.;- atmospheric pressure 630-800 mm RT. st .;

- влажность воздуха от 30 до 80%.- humidity from 30 to 80%.

Приготовление основных растворовPreparation of stock solutions

1. Приготовление основных растворов с использованием в качестве исходного раствора многоэлементного раствора (например, Multi-Element Calibration Standard-1 производство Agilent Technologies, США) с массовыми концентрациями анализируемых элементов (Се, Dy, Er, Eu, Gd, Ho, La, Lu, Nd, Pr, Sc, Sm, Tb, Th, Tm, Y, Yb) 10 мг/дм3.1. Preparation of stock solutions using a multi-element solution as the initial solution (for example, Multi-Element Calibration Standard-1 manufactured by Agilent Technologies, USA) with mass concentrations of the analyzed elements (Ce, Dy, Er, Eu, Gd, Ho, La, Lu , Nd, Pr, Sc, Sm, Tb, Th, Tm, Y, Yb) 10 mg / dm 3 .

1.1 Раствор №1 с массовыми концентрациями ионов анализируемых элементов 100 мкг/дм3 1.1 Solution No. 1 with mass concentrations of ions of the analyzed elements 100 μg / DM 3

Раствор №1 готовят из исходного раствора с массовыми концентрациями анализируемых элементов 10 мг/дм3.Solution No. 1 is prepared from the initial solution with mass concentrations of the analyzed elements of 10 mg / DM 3 .

В мерную колбу вместимостью 50 см3 вносят автоматическим дозатором или пипеткой 0,5 см3 исходного раствора и доводят объем раствора в колбе до метки 1%-ым раствором азотной кислоты.In a volumetric flask with a capacity of 50 cm 3, add an automatic dispenser or pipette of 0.5 cm 3 of the initial solution and bring the volume of the solution in the flask to the mark with a 1% nitric acid solution.

1.2 Раствор №2 с массовыми концентрациями анализируемых элементов 50 мкг/дм3 1.2 Solution No. 2 with mass concentrations of the analyzed elements of 50 μg / DM 3

Раствор №2 готовят из раствора исходного образца с массовыми концентрациями анализируемых элементов 10 мг/дм3.Solution No. 2 is prepared from a solution of the initial sample with mass concentrations of the analyzed elements of 10 mg / DM 3 .

В мерную колбу вместимостью 100 см3 вносят дозатором или пипеткой 0,5 см3 раствора исходного образца и доводят объем раствора в колбе до метки 1%-ым раствором азотной кислоты.In a volumetric flask with a capacity of 100 cm 3, a 0.5 cm 3 solution of the initial sample is dispensed or pipetted and the volume of the solution in the flask is adjusted to the mark with a 1% nitric acid solution.

1.3 Раствор №3 с массовыми концентрациями анализируемых элементов 10 мкг/дм3.1.3 Solution No. 3 with mass concentrations of the analyzed elements of 10 μg / DM 3 .

Раствор №3 готовят из раствора №1 с массовыми концентрациями анализируемых элементов 100 мкг/дм3.Solution No. 3 is prepared from solution No. 1 with mass concentrations of the analyzed elements of 100 μg / DM 3 .

В мерную колбу вместимостью 50 см3 вносят дозатором или пипеткой 5 см3 раствора №1 и доводят объем раствора в колбе до метки 1%-ым раствором азотной кислоты.In a volumetric flask with a capacity of 50 cm 3 make a dispenser or pipette 5 cm 3 of solution No. 1 and adjust the volume of the solution in the flask to the mark with a 1% nitric acid solution.

2 Приготовление раствора внутреннего стандарта2 Preparation of internal standard solution

Раствор внутреннего стандарта с массовой концентрацией элемента сравнения индия 1000 мкг/дм3.The solution of the internal standard with a mass concentration of the element of comparison of indium 1000 μg / DM 3 .

Готовят из основного раствора с массовой концентрацией элемента сравнения индия 10 мг/дм3.Prepared from a basic solution with a mass concentration of the indium comparison element 10 mg / dm 3 .

В мерную колбу вместимостью 50 см3 вносят дозатором или пипеткой 5 см3 основного раствора с массовой концентрацией элемента сравнения 10 мг/дм и доводят объем в колбе до метки 1%-ым раствором азотной кислоты.In a volumetric flask with a capacity of 50 cm 3, add a dispenser or pipette of 5 cm 3 of the main solution with a mass concentration of the reference element of 10 mg / dm and bring the volume in the flask to the mark with a 1% nitric acid solution.

3 Раствор азотной кислоты с массовой долей 1%.3 A solution of nitric acid with a mass fraction of 1%.

Отмеренные дозатором или пипеткой 4,7 см3 концентрированной азотной кислоты плотностью 1,415 г/см3 смешивают с 495 см3 деионизованной воды, отмеренной цилиндром. Хранят в полиэтиленовой посуде.Measured with a dispenser or pipette 4.7 cm 3 of concentrated nitric acid with a density of 1.415 g / cm 3 are mixed with 495 cm 3 of deionized water, measured by a cylinder. Store in a plastic container.

4 Раствор настройки чувствительности масс-спектрометра с массовыми концентрациями лития, магния, кобальта, иттрия, церия, таллия 1 мкг/дм3.4 A solution for adjusting the sensitivity of a mass spectrometer with mass concentrations of lithium, magnesium, cobalt, yttrium, cerium, thallium 1 μg / dm 3 .

Раствор настройки с массовыми концентрациями лития, магния, кобальта, иттрия, церия, таллия 1 мкг/дм3 применяют без дополнительных процедур подготовки. При использовании настроечного раствора для масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (ICP-MS) с более высоким содержанием элементов (например, 10 мкг/дм3) проводят соответствующее разбавление его 1%-ым раствором азотной кислоты. Для этого в мерную колбу вместимостью 100 см вносят дозатором или пипеткой 10 см3 настроечного раствора с массовой концентрацией 10 мкг/дм и доводят раствор до метки 1%-ым раствором азотной кислоты.A tuning solution with mass concentrations of lithium, magnesium, cobalt, yttrium, cerium, thallium 1 μg / dm 3 is used without additional preparation procedures. When using a tuning solution for inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) with a higher content of elements (for example, 10 μg / dm 3 ), a corresponding dilution of it with a 1% solution of nitric acid is carried out. To do this, in a volumetric flask with a capacity of 100 cm, add a dispenser or pipette 10 cm 3 of a tuning solution with a mass concentration of 10 μg / dm and bring the solution to the mark with a 1% solution of nitric acid.

5 Приготовление градуировочных растворов5 Preparation of calibration solutions

Растворы №1, №2, №3, раствор внутреннего стандарта и раствор 1% азотной кислоты в объемах, приведенных в таблице 2, дозатором вносят в пробирки для автоматического пробоотборника вместимостью 6 см3. Градуировочные растворы применяют свежеприготовленными.Solutions No. 1, No. 2, No. 3, a solution of the internal standard and a solution of 1% nitric acid in the volumes shown in table 2, the dispenser is introduced into the tubes for an automatic sampler with a capacity of 6 cm 3 . Calibration solutions are used freshly prepared.

Градуировочный график представляет собой зависимость интенсивности сигнала детектора от концентрации определяемых элементов. Его устанавливают ежедневно на приготовленных градуировочных растворах. Рабочую серию, состоящую из 4-5 растворов, готовят непосредственно перед использованием путем разведения рабочих растворов определяемых элементов и раствора, содержащего элемент сравнения индий (внутренний стандарт) 1% раствором азотной кислоты.The calibration graph represents the dependence of the detector signal intensity on the concentration of the detected elements. It is set daily on prepared calibration solutions. A working series consisting of 4-5 solutions is prepared immediately before use by diluting the working solutions of the elements to be determined and the solution containing the indium comparison element (internal standard) with a 1% nitric acid solution.

Определение градуировочной зависимости, обработка и хранение результатов градуировки выполняются программным обеспечением спектрометра.Determination of the calibration dependence, processing and storage of the calibration results are performed by the spectrometer software.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом:The proposed method is as follows:

Проводят отбор проб воздуха рабочей зоны, аспирируя воздух объемом 0,1-1,5 м3 в течение 5-15 мин. через фильтры марки АФА (предпочтительно фильтры аналитические аэрозольные марки АФА: АФА-ХП, АФА-ХА, АФА-ВП). Для определения среднесуточных концентраций отбирают 3-4 разовых пробы через равные промежутки времени в течение суток. При этом фиксируют температуру воздуха и атмосферное давление на момент отбора пробы.Air sampling of the working area is carried out, aspirating air with a volume of 0.1-1.5 m 3 for 5-15 minutes. through filters of the AFA brand (preferably analytical aerosol filters of the AFA brand: AFA-KhP, AFA-KhA, AFA-VP). To determine the average daily concentrations, 3-4 single samples are taken at regular intervals throughout the day. At the same time, air temperature and atmospheric pressure are recorded at the time of sampling.

Далее проводят подготовку фильтров способом кислотного растворения/экстракции в пробирочном нагревателе. Для этого фильтр сворачивают и помещают в пробирку для пробирочного нагревателя. Добавляют к нему 4,0 см3 концентрированной азотной кислоты. Смесь выдерживают в течение 2,5-3,0 часа при температуре +95°С, а затем охлаждают до комнатной температуры. Доводят объем пробы деионизованной водой до 10 см и содержимое перемешивают.Next, the filters are prepared by the method of acid dissolution / extraction in a test tube heater. To do this, the filter is rolled up and placed in a test tube for a test tube heater. 4.0 cm 3 of concentrated nitric acid are added to it. The mixture is incubated for 2.5-3.0 hours at a temperature of + 95 ° C, and then cooled to room temperature. Bring the sample volume to 10 cm with deionized water and mix the contents.

Затем 0,5 см3 подготовленной пробы вносят в пробирку автоматического пробоотборника масс-спектрометра и разбавляют ее 4,45 см3 деионизованной воды.Then 0.5 cm 3 of the prepared sample is introduced into the test tube of the automatic sampler of the mass spectrometer and diluted with 4.45 cm 3 of deionized water.

Добавляют в полученную смесь 0,05 см3 раствора внутреннего стандарта индия в деионизованной воде с массовой концентрацией 1000 мкг/дм3.A 0.05 cm 3 solution of the indium internal standard in deionized water with a mass concentration of 1000 μg / dm 3 is added to the resulting mixture.

В полученной пробе методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой определяют концентрацию в воздухе редкоземельных металлов: лантана, церия, празеодима, неодима, самария, европия, гадолиния, тербия, диспрозия, гольмия, эрбия, тулия, иттербия, лютеция и иттрия, с использованием градуировочного графика и с учетом приведения объема воздуха, отобранного для анализа, к нормальным условиям. При этом скорость подачи гелия в масс-спектрометре при определении составляет 4,5 мл/мин, а скорость подачи через масс-спектрометр подготовленной пробы - 0,4 мл/мин.In the obtained sample, the concentration of rare-earth metals in the air is determined by inductively coupled plasma mass spectrometry: lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium and yttrium, using calibration graph and taking into account the reduction of the air volume selected for analysis to normal conditions. The feed rate of helium in the mass spectrometer, when determined, is 4.5 ml / min, and the feed rate through the mass spectrometer of the prepared sample is 0.4 ml / min.

Ниже приводим обоснование режимов, которые заявлены в предлагаемом способе:Below is the rationale for the modes that are claimed in the proposed method:

- при температуре выдержки смеси фильтра с концентрированной азотной кислотой в пробирочном нагревателе менее +95°С возможны потери РЗЭ, ввиду недостаточности степени извлечения аналита (вскрытие пробы) или возникнет необходимость значительного увеличения времени нагрева для извлечения аналита; а при температуре выше 95°С возможно термическое повреждение пробирок, закипание азотной кислоты, ее разбрызгиванию, что снизит точность измерения;- at a holding temperature of the mixture of the filter with concentrated nitric acid in the test tube heater less than + 95 ° C, REE losses are possible due to the insufficient degree of extraction of the analyte (opening of the sample) or there will be a need to significantly increase the heating time to extract the analyte; and at temperatures above 95 ° C, thermal damage to the tubes, boiling of nitric acid, and its spraying may occur, which will reduce the measurement accuracy;

- при времени выдержки в пробирочном нагревателе при этой температуре менее 2,5 часов не будет обеспечен полный переход РЗЭ в раствор, а выдержка более 3 часов не рациональна из-за увеличения времени анализа и возможного значительного упаривания пробы, приводящего к излишнему загрязнению воздуха;- when the exposure time in the test tube heater at this temperature is less than 2.5 hours, the complete REE transition to the solution will not be ensured, and exposure for more than 3 hours is not rational due to the increased analysis time and possible significant evaporation of the sample, leading to excessive air pollution;

- выбор количества концентрированной азотной кислоты 4 см3, добавляемой к фильтру, обусловлен тем, что данный объем достаточен для покрытия одного аэрозольного фильтра АФА, для извлечения аналита из пробы с учетом максимальной допустимой пылеемкости фильтров АФА. Добавление большего объема кислоты приведет разбавлению аналита (возможное получение значений ниже предела определения метода) и к нерациональному расходованию реактива;- the choice of the amount of concentrated nitric acid 4 cm 3 added to the filter is due to the fact that this volume is sufficient to cover one AFA aerosol filter to extract the analyte from the sample, taking into account the maximum allowable dust absorption of the AFA filters. Adding a larger volume of acid will lead to the dilution of the analyte (the possible receipt of values below the limit of determination of the method) and to irrational consumption of the reagent;

- разбавление 0,5 см3 пробы именно 4,45 см3 деионизованной водой и добавлении 0,05 см3 внутреннего стандарта индия (т.е. в массовом соотношении 1:10 соответственно) обусловлено тем, что при данном разбавлении получаем раствор с низкой концентрацией азотной кислоты (около 7%), как раз приемлемый для введения в масс-спектрометр, и при данном разбавлении чувствительность метода позволяет провести измерение пробы;- the dilution of 0.5 cm 3 of the sample is precisely 4.45 cm 3 with deionized water and the addition of 0.05 cm 3 of the internal indium standard (i.e., in a mass ratio of 1:10, respectively) is due to the fact that with this dilution we obtain a solution with a low a concentration of nitric acid (about 7%), just acceptable for introduction into the mass spectrometer, and with this dilution, the sensitivity of the method allows the measurement of the sample;

- при реализации предлагаемого способа скорость подачи гелия в масс-спектрометре должна составлять 4,5 мл/мин, а скорость подачи через масс-спектрометр подготовленной пробы - 0,4 мл/мин., т.к. при этих режимах обеспечивается низкий уровень оксидных ионов (<1%), снижение матричных и спектральных наложений при анализе РЗЭ.- when implementing the proposed method, the feed rate of helium in the mass spectrometer should be 4.5 ml / min, and the feed rate through the mass spectrometer of the prepared sample should be 0.4 ml / min. under these conditions, a low level of oxide ions (<1%) is ensured, and matrix and spectral overlays are reduced in the analysis of REEs.

При сравнении различных способов пробоподготовки фильтров с нанесением на них известной концентрации редкоземельных элементов получены результаты, приведенные в таблице 3.When comparing various methods of sample preparation of filters with the application of a known concentration of rare-earth elements on them, the results are shown in table 3.

Данные, приведенные в таблице 3, показывают, что использование в предлагаемом способе при подготовке проб термоблока, т.е. пробирочного нагревателя, возможно для определения всех, перечисленных в заявляемом способе редкоземельных элементов, т.к. полученные результаты соответствуют погрешности, установленной предлагаемым способом.The data shown in table 3 show that the use of the proposed method in the preparation of samples of the fuser, i.e. a test tube heater, it is possible to determine all those listed in the inventive method of rare earth elements, because the results obtained correspond to the error established by the proposed method.

Для доказательства точности определения РЗЭ предлагаемым способом и доказательств высокой степени извлечения аналита из отобранной пробы проведен эксперимент с определением РЗЭ в частицах пыли (ГСО 9237-2008. Стандартный образец состава золы угля КАТЭКА), нанесенных на фильтры. ГСО изготовлен из золы уноса от сжигания бурого угля Б-2 и представляет собой порошковый материал с размерами частиц не более 0,08 мм. Для эксперимента на фильтры была нанесена навеска данного ГСО массой 0,025 г и 0,05 г., что соответствует пылеемкости фильтров марки АФА (МУК 4.1.2468). Результаты определения содержания РЗЭ, в соответствии с разработанным способом, представлены в таблице 4.To prove the accuracy of the determination of REE by the proposed method and evidence of a high degree of analyte recovery from the selected sample, an experiment was conducted with the determination of REE in dust particles (GSO 9237-2008. Standard sample of the composition of KATEKA coal ash) applied to the filters. GSO is made of fly ash from burning brown coal B-2 and is a powder material with particle sizes of not more than 0.08 mm. For the experiment, filters of this GSO weighing 0.025 g and 0.05 g were applied to the filters, which corresponds to the dust absorption of AFA filters (MUK 4.1.2468). The results of the determination of the REE content, in accordance with the developed method, are presented in table 4.

Аналитическая степень извлечения аналита при подготовке проб должна составлять 90±10% в соответствии с ГОСТ Р ИСО 30011-2017. Данные таблицы 4 показывают, что степень извлечения РЗЭ при подготовке проб предлагаемым способом в термоблоке (пробирочном нагревателе) составляет от 81 до 100%, что соответствует требованиям ГОСТ. Для всех 15-ти РЗЭ найденные значения концентраций соответствуют аттестованным с погрешностью определения, не превышающей погрешность предлагаемой методики.The analytical degree of analyte recovery during sample preparation should be 90 ± 10% in accordance with GOST R ISO 30011-2017. The data in table 4 show that the degree of REE extraction during sample preparation by the proposed method in the fuser (test tube heater) is from 81 to 100%, which meets the requirements of GOST. For all 15 REEs, the found concentrations correspond to those certified with a determination error not exceeding the error of the proposed methodology.

Содержание измеряемых химических элементов в фильтрах должно быть минимальным, т.к. оно может внести существенный вклад в холостую пробу, от результата анализа которой зависит нижний предел обнаружения массовых концентраций элементов в воздухе рабочей зоны. Рассчитанные пределы обнаружения для различных фильтров приведены в таблице 5.The content of measured chemical elements in the filters should be minimal, as it can make a significant contribution to the blank sample, the lower limit of the detection of mass concentrations of elements in the air of the working zone depends on the result of the analysis. The calculated detection limits for the various filters are shown in table 5.

Данные, приведенные в таблице 5, показывают, что во всех марках фильтров АФА низкое содержание РЗЭ, позволяющее выйти при реализации методики на низкие значения предела обнаружения и данное содержание РЗЭ в холостой пробе не помешает определению низких концентраций в анализируемой пробе.The data shown in table 5 show that in all brands of AFA filters, a low REE content, which allows to reach low detection limits when implementing the methodology, and this REE content in a blank sample will not interfere with the determination of low concentrations in the analyzed sample.

Одновременно с подготовкой экспонированных фильтров готовят холостую пробу и контрольную (проверочную) пробу. Холостой пробой служат неэкспонированные фильтры, контрольной пробой служат неэкспонированные фильтры с добавкой известного количества определяемого элемента. Холостые и контрольные пробы проводят через весь ход анализа.Simultaneously with the preparation of the exposed filters, a blank sample and a control (test) sample are prepared. Blank filters are unexposed filters, control breakdown are unexposed filters with the addition of a known amount of the element being determined. Single and control samples are carried out through the entire course of the analysis.

Результат определения элемента представляют как среднее параллельных (не менее двух) измерений анализируемого раствора пробы

Figure 00000001
мкг/дм3.The result of determining the element is presented as the average of parallel (at least two) measurements of the analyzed sample solution
Figure 00000001
μg / dm 3 .

Массовую концентрацию анализируемого химического элемента в воздухе рабочей зоны (мг/м3) вычисляют по формуле:The mass concentration of the analyzed chemical element in the air of the working area (mg / m 3 ) is calculated by the formula:

Figure 00000002
где
Figure 00000002
Where

С - массовая концентрация химического элемента в воздухе рабочей зоны, мг/м3;C is the mass concentration of the chemical element in the air of the working zone, mg / m 3 ;

Figure 00000003
- среднее значение массовой концентрации химического элемента в растворе пробы, мкг/дм3;
Figure 00000003
- the average value of the mass concentration of the chemical element in the sample solution, μg / dm 3 ;

Figure 00000004
- среднее значение массовой концентрации химического элемента в растворе холостой пробы, мкг/дм3;
Figure 00000004
- the average value of the mass concentration of a chemical element in a solution of a blank sample, μg / dm 3 ;

V1 - первоначальный объем минерализованной пробы, дм3, V1=0,01 дм3 (после обработки в пробирочном нагревателе);V 1 is the initial volume of the mineralized sample, dm 3 , V 1 = 0.01 dm 3 (after processing in a test tube heater);

К - коэффициент разбавления (разбавление перед измерением на масс-спектрометре);K is the dilution coefficient (dilution before measurement on a mass spectrometer);

V0 - объем пробы воздуха, отобранный на анализируемые фильтры, приведенный к стандартным условиям (давление 760 мм рт. ст., температура 20°С), дм3.V 0 - the amount of air sample taken on the analyzed filters, reduced to standard conditions (pressure 760 mm RT. Art., Temperature 20 ° C), dm 3 .

V0 вычисляют по формуле:V 0 calculated by the formula:

Figure 00000005
где
Figure 00000005
Where

V - объем протянутого воздуха при температуре t в месте отбора пробы, дм3;V is the volume of air drawn out at a temperature t at the sampling location, dm 3 ;

Р - атмосферное давление при отборе пробы, мм. рт. ст.;P - atmospheric pressure during sampling, mm. Hg. st .;

t - температура воздуха в момент отбора пробы, °С.t is the air temperature at the time of sampling, ° C.

За окончательный результат принимают результат измерения единичной отобранной пробы воздуха.For the final result take the result of measuring a single sampled air sample.

Экспериментальные данные на примере измерений самария предлагаемым способом, представлены в таблице 6 (по этим результатам измерений рассчитывают показатели повторяемости и внутрилабораторной прецизионности (внутрилабораторной воспроизводимости) аналитической стадии методики. Одновременно по результатам определений (Xn), приведенным в данных таблицы 6, можно судить о чувствительности метода (аналитическая стадия от 0,1 мкг/дм3).The experimental data on the example of measurements of samarium by the proposed method are presented in table 6 (the repeatability and intralaboratory precision (intralaboratory reproducibility) of the analytical stage of the procedure are calculated from these measurement results. At the same time, according to the results of the determinations (X n ) in table 6, the sensitivity of the method (analytical stage from 0.1 μg / DM 3 ).

Данные, приведенные в таблице 6, показывают что, результаты, полученные предлагаемым методом имеют хорошую повторяемость (результаты отличаются друг от друга на 8%), результаты воспроизводимы (отличаются друг от друга в условиях внутрилабораторной прецизионности на 9,5%), а также видно, что проведен анализ проб с низким содержанием аналита и соответствует нижней границе допустимого диапазона измерений, указанных в предлагаемой методике.The data shown in table 6 show that the results obtained by the proposed method have good repeatability (the results differ from each other by 8%), the results are reproducible (differ from each other under conditions of laboratory precision by 9.5%), and it is also visible that the analysis of samples with a low analyte content was carried out and corresponds to the lower boundary of the allowable measurement range indicated in the proposed method.

Для расчета метрологических характеристик предлагаемого способа использовали метод «введено - найдено». Проводили анализ проб с добавлением в них определенного количества анализируемого компонента (добавка составляет 50-350% от концентрации в рабочей пробе), в данном случае самария, для выяснения правильности и точности анализа (относительной погрешности). Полученные результаты измерений самария в подготовленной пробе с добавками самария приведены в таблице 7. В данном примере величина добавки самария составляет С=0,1 мкг/дм3.To calculate the metrological characteristics of the proposed method used the method of "entered - found." Samples were analyzed with the addition of a certain amount of the analyzed component (the additive is 50-350% of the concentration in the working sample), in this case, samarium, to determine the correctness and accuracy of the analysis (relative error). The results of measurements of samarium in the prepared sample with samarium additives are shown in table 7. In this example, the amount of samarium supplement is C = 0.1 μg / dm 3 .

Данные, приведенные в таблице 7, показывают, что значение найденной добавки соответствует введенному количеству и при этом систематическая ошибка (показатель правильности) метода составляет 12%, а погрешность метода (показатель точности аналитической стадии) не превышает 22%.The data given in table 7 show that the value of the additive found corresponds to the amount entered and that the systematic error (correctness indicator) of the method is 12%, and the method error (accuracy indicator of the analytical stage) does not exceed 22%.

В ходе лабораторных испытаний предлагаемого способа были установлены следующие метрологические характеристики: диапазон измерений каждого из 15-ти редкоземельных элементов в растворе аналитической пробы, в воздухе рабочей зоны, значения показателей точности, правильности, повторяемости, внутрилабораторной прецизионности. В таблице 8 представлены диапазоны измерений в растворе пробы (аналитическая стадия), в атмосферном воздухе, показатель точности методики с учетом стадии отбора проб, ПДК и ОБУВ для РЗЭ.During laboratory tests of the proposed method, the following metrological characteristics were established: the measurement range of each of the 15 rare-earth elements in the solution of the analytical sample, in the air of the working area, the values of accuracy, accuracy, repeatability, intralaboratory precision. Table 8 presents the measurement ranges in the sample solution (analytical stage), in atmospheric air, the accuracy rate of the method taking into account the sampling stage, MPC and SHOE for REE.

Приведенные в таблице 8 данные показывают, что предлагаемый способ позволяет с высокой точностью определять в воздухе рабочей зоны 15-ть РЗЭ в диапазоне концентраций 0,000007-100 мг/м3 (в зависимости от элемента). Чувствительность метода позволяет обнаружить низкие концентрации для получения достоверных результатов сверхмалых воздействий химических элементов, используемых в промышленности, и высокие концентрации, позволяющие выявить превышение нормативных показателей содержания РЗЭ в воздухе рабочей зоны.The data shown in table 8 show that the proposed method allows to accurately determine 15 REE in the concentration range of 0.000007-100 mg / m 3 (depending on the element) in the air of the working area. The sensitivity of the method makes it possible to detect low concentrations to obtain reliable results of the ultra-low impacts of chemical elements used in industry, and high concentrations, which allow one to detect excess of standard indicators of REE content in the air of the working area.

В таблице 9 приведены условия выполнения анализа на масс-спектрометре с индуктивно связанной плазмой марки Agilent 7500сх в реакционном режиме (Reaction mode).Table 9 shows the conditions for analysis on an Agilent 7500 cx brand inductively coupled plasma mass spectrometer in the reaction mode.

Таким образом, предлагаемый способ определения концентрации 15-ти РЗЭ в воздухе рабочей зоны характеризуется следующими показателями, превышающими все известные методы:Thus, the proposed method for determining the concentration of 15 REE in the air of the working zone is characterized by the following indicators that exceed all known methods:

- позволяет определять указанные РЗЭ в широком диапазоне объема пробы воздуха от 0,1 до 1,5 м3 с одинаковой точностью и достоверностью;- allows you to determine these REE in a wide range of air samples from 0.1 to 1.5 m 3 with the same accuracy and reliability;

- характеризуется возможностью определения 15-ти РЗЭ из одной пробы в диапазоне концентраций 0,000007-100 мг/м3 (в зависимости от элемента) при показателе точности от 21 до 23%. При этом достоверность составляет не менее р=0,95;- characterized by the ability to determine 15 REE from one sample in a concentration range of 0.000007-100 mg / m 3 (depending on the element) with an accuracy of 21 to 23%. Moreover, the reliability is not less than p = 0.95;

- предложенный метод прост в выполнении по сравнению с известными методами, минимальные трудозатраты.- the proposed method is simple to perform in comparison with the known methods, minimal labor.

Figure 00000006
Figure 00000006

Примечание: ПДК - предельно допустимая концентрация;Note: MPC - maximum permissible concentration;

ОБУВ - ориентировочные безопасные уровни воздействияSHOE - indicative safe exposure levels

Figure 00000007
Figure 00000007

Figure 00000008
Figure 00000008

Figure 00000009
Figure 00000009

Figure 00000010
Figure 00000010

Примечание: нпо - ниже предела обнаружения метода.Note: ngo is below the detection limit of the method.

Figure 00000011
Figure 00000011

Figure 00000012
Figure 00000012

Figure 00000013
Figure 00000013

Figure 00000014
Figure 00000014

Claims (2)

1. Способ определения концентрации редкоземельных элементов: лантана, церия, празеодима, неодима, самария, европия, гадолиния, тербия, диспрозия, гольмия, эрбия, тулия, иттербия, лютеция и иттрия, в воздухе рабочей зоны методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой, характеризующийся тем, что производят отбор пробы воздуха рабочей зоны путем протягивания исследуемого воздуха объемом 0,1-1,5 м3 через аналитический аэрозольный фильтр в течение 5-15 мин, фиксируют температуру воздуха и атмосферное давление на момент отбора пробы, после отбора пробы воздуха фильтр подвергают разложению в пробирочном нагревателе, для этого фильтр помещают в пробирку для пробирочного нагревателя, добавляют к нему 4,0 см3 концентрированной азотной кислоты, смесь выдерживают в течение 2,5-3,0 часа при температуре +95°С, охлаждают до комнатной температуры, доводят объем пробы деионизованной водой до 10 см3, содержимое перемешивают, затем 0,5 см3 подготовленной пробы вносят в пробирку автоматического пробоотборника масс-спектрометра, разбавляют ее 4,45 см3 деионизованной воды, добавляют в полученную смесь 0,05 см3 раствора внутреннего стандарта индия в деионизованной воде с массовой концентрацией 1000 мкг/дм3 и в полученной пробе методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой определяют концентрацию редкоземельных элементов: лантана, церия, празеодима, неодима, самария, европия, гадолиния, тербия, диспрозия, гольмия, эрбия, тулия, иттербия, лютеция и иттрия, с использованием градуировочного графика и с учетом приведения объема воздуха, отобранного для анализа, к нормальным условиям, при этом скорость подачи гелия в масс-спектрометре составляет 4,5 мл/мин, а скорость подачи через масс-спектрометр подготовленной пробы - 0,4 мл/мин.1. A method for determining the concentration of rare earth elements: lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium and yttrium, in the air of the working zone by inductively coupled plasma mass spectrometry characterized in that produce a selection by drawing air working area of the test air sample volume of 0.1-1.5 m 3 via aerosol filter analytical for 5-15 minutes, fixed air temperature and atmospheric pressure at the sample point selection, PEFC Air sampling filter is decomposed in test-tube heater, for this filter is placed in a test-tube heater tube, was added thereto 4.0 cm 3 of concentrated nitric acid, the mixture was incubated for 2.5-3.0 hours at a temperature of + 95 ° C cooled to room temperature, the sample volume was adjusted with deionized water to 10 cm 3, the content was stirred, and then 0.5 cm 3 of the prepared sample is introduced into autosampler vial mass spectrometer, it was diluted with 4.45 cm 3 of deionized water was added to give w mixture of 0.05 cm3 indium internal standard solution in deionised water to a mass concentration of 1000 mcg / dm 3 and in the obtained sample by mass spectrometry with inductively coupled plasma, the concentration of the rare earth elements: lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, samarium, europium , gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium and yttrium, using the calibration graph and taking into account the reduction of the air volume selected for analysis to normal conditions, while the flow rate of helium in mass spec the trometer is 4.5 ml / min, and the feed rate through the mass spectrometer of the prepared sample is 0.4 ml / min. 2. Способ по п. 1, характеризующийся тем, что в качестве аналитического аэрозольного фильтра используют фильтры марки АФА.2. The method according to p. 1, characterized in that as an analytical aerosol filter using filters brand AFA.
RU2018146348A 2018-12-24 2018-12-24 Method of determining concentration of rare-earth elements: lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium and yttrium, in air of the working zone by mass spectrometry with inductively coupled plasma RU2697479C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018146348A RU2697479C1 (en) 2018-12-24 2018-12-24 Method of determining concentration of rare-earth elements: lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium and yttrium, in air of the working zone by mass spectrometry with inductively coupled plasma

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018146348A RU2697479C1 (en) 2018-12-24 2018-12-24 Method of determining concentration of rare-earth elements: lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium and yttrium, in air of the working zone by mass spectrometry with inductively coupled plasma

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2697479C1 true RU2697479C1 (en) 2019-08-14

Family

ID=67640308

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018146348A RU2697479C1 (en) 2018-12-24 2018-12-24 Method of determining concentration of rare-earth elements: lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium and yttrium, in air of the working zone by mass spectrometry with inductively coupled plasma

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2697479C1 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU566172A1 (en) * 1975-06-19 1977-07-25 Лаборатории Института Общей И Неорганической Химии Ан Украинской Сср Luminescent method of terbium determination
WO2017184564A1 (en) * 2016-04-18 2017-10-26 Icagen, Inc. Sensors and sensor arrays for detection of analytes

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU566172A1 (en) * 1975-06-19 1977-07-25 Лаборатории Института Общей И Неорганической Химии Ан Украинской Сср Luminescent method of terbium determination
WO2017184564A1 (en) * 2016-04-18 2017-10-26 Icagen, Inc. Sensors and sensor arrays for detection of analytes

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Бычкова Я.В., Синицын М.Ю., Петренко Д.Б., Николаева И.Ю., Бугаев И.А., Бычков А.Ю. "Методические особенности многоэлементного анализа горных пород методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой" 2016. *
Бычкова Я.В., Синицын М.Ю., Петренко Д.Б., Николаева И.Ю., Бугаев И.А., Бычков А.Ю. "Методические особенности многоэлементного анализа горных пород методом масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой" 2016. Жерноклеева К.В. "Анализ редкоземельных металлов и их оксидов атомно-эмиссионным и масс-спектральным методами с индуктивно-связанной плазмой", 2011. *
Жерноклеева К.В. "Анализ редкоземельных металлов и их оксидов атомно-эмиссионным и масс-спектральным методами с индуктивно-связанной плазмой", 2011. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8796032B2 (en) Method for analyzing and detecting calcium element in ore
CN109596699B (en) Rare earth single element solution standard substance and preparation thereof
Günther et al. Elemental analyses using laser ablation-inductively coupled plasma-mass spectrometry (LA-ICP-MS) of geological samples fused with Li 2 B 4 O 7 and calibrated without matrix-matched standards
Becker et al. Precise isotope ratio measurements for uranium, thorium and plutonium by quadrupole-based inductively coupled plasma mass spectrometry
RU2622987C2 (en) Evolution method and system for control of phosphoric acid esters presence in jet fuel
CN108375568A (en) Micro-wave digestion-inductive coupling plasma emission spectrograph method measures impurity element in rafifinal
RU2696011C1 (en) Method of determining blood content of rare-earth elements: yttrium, lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium and lutetium by mass spectrometry with inductively coupled plasma
RU2697479C1 (en) Method of determining concentration of rare-earth elements: lanthanum, cerium, praseodymium, neodymium, samarium, europium, gadolinium, terbium, dysprosium, holmium, erbium, thulium, ytterbium, lutetium and yttrium, in air of the working zone by mass spectrometry with inductively coupled plasma
RU2585369C1 (en) Method of determining content of cadmium, lead, arsenic, chromium, nickel, copper, zinc, manganese, vanadium, strontium, selenium, thallium in blood by mass spectrometry with inductively coupled plasma
RU2738166C1 (en) Method of measuring weight concentrations of arsenic, cadmium, lead, mercury in meat and meat-containing products by mass spectrometry with inductively coupled plasma
Yang et al. Determination of vanadium in biological fluids using HR-ICP-MS
WO2023231385A1 (en) Enrichment detection method and apparatus for trace heavy metal elements in liquid
RU2730954C1 (en) Method of measuring mass concentrations of niobium and tantalum in air of working zone by mass spectrometry with inductively coupled plasma
Pin et al. Isotope dilution-chemical separation: a powerful combination for high precision analysis at the ultra-trace level using ICP mass spectrometry; example of U and Th determination in silicate rocks
CN103207170A (en) Method for analyzing and determining arsenic form in liquid food seasoning
Kamei Determination of trace element abundances in GSJ reference rock samples using lithium metaborate–lithium tetraborate fused solutions and inductively coupled plasma mass spectrometry
Bennett et al. Establishing a basis for nuclear archaeometry in Australia using the 20 MW OPAL research reactor
Singer et al. Spectrophotometric determination of bischlorophenol and other phenolic compounds
US20060088943A1 (en) Method and apparatus for determining a concentration of a component in a mixture
RU2449261C1 (en) METHOD OF DETERMINING WEIGHT CONCENTRATION OF BASIC AND TRACE ELEMENTS IN MATERIALS AND PRODUCTS MADE FROM DYSPROSIUM TITANATE (Dy2O3·TiO2), DYSPROSIUM HAFNATE (nDy2O3·mHfO2) AND MIXTURES THEREOF
CN111896607A (en) Method for detecting content of trace impurity rare earth elements in high-purity terbium and compound
CN117686474B (en) Uranium concentration measurement analysis method
Marshall et al. Mercury displacement detection for the determination of picogram amounts of sulfite ion or sulfur dioxide by atomic spectrometry
RU2779425C1 (en) Method for measuring the mass concentrations of aluminum, arsenic, strontium, cadmium, lead, mercury in flour, cereals and bakery products by inductively coupled plasma mass spectrometry
CN109507339A (en) Measuring method of the liquid chromatogram-high resolution mass spectrometry for crystal methamphetamine in human urine

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20201225