Вольтамперометричний аналіз неорганічних сцинтиляційних матеріалів

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

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

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

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

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Вольтамперометричний аналіз неорганічних сцинтиляційних матеріалів

АВТОРЕФЕРАТ

дисертації на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук

Загальна характеристика роботи

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

вивчити метрологічні характеристики розроблених методик.

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

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

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

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

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

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

Практична цінність роботи полягає в такому:

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

результати аналізу сприяли вирішенню деяких матеріалознавчих і природоохоронних задач:

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

визначено валентний стан Eu у монокристалах KCl(Eu);

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

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

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

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

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

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

Основний зміст

електроліт вольтамперометрія полярографування інверсійний

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

де mWOx - маса наважки WOx, г;

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

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

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

Полярографічне визначення валентних форм європію у монокристалах KCl(Eu)

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

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

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

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

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

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

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

Визначення основних компонентів і домішок з використанням ПКРЕ

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

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

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

Інверсійно-вольтамперометричне визначення легуючих добавок і домішок

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Висновки

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Список опублікованих робіт за темою дисертації

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Размещено на Allbest.ru

...

Подобные документы

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

    курсовая работа [382,2 K], добавлен 24.10.2011

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

    дипломная работа [2,6 M], добавлен 01.03.2014

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

    методичка [153,4 K], добавлен 10.11.2013

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

    контрольная работа [34,5 K], добавлен 17.05.2010

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

    реферат [16,2 K], добавлен 25.04.2010

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

    дипломная работа [3,6 M], добавлен 20.05.2017

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

    реферат [21,9 K], добавлен 09.02.2010

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

    доклад [488,5 K], добавлен 22.12.2013

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

    курсовая работа [34,2 K], добавлен 19.06.2012

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

    дипломная работа [425,0 K], добавлен 25.06.2011

  • Винаходження молярної маси, процентної та нормальної концентрації розчину. Поняття аналітичної реакції. Деякі питання титрування, поняття про чистоту та кваліфікацію хімічних реактивів. Приклади та основні умови отримання кристалічного та аморфного осаду.

    контрольная работа [168,1 K], добавлен 01.05.2010

  • Якісний аналіз об’єкту дослідження: попередній аналіз речовини, відкриття катіонів та аніонів. Метод визначення кількісного вмісту СІ-. Встановлення поправочного коефіцієнту до розчину азоткислого срібла. Метод кількісного визначення та його результати.

    курсовая работа [23,1 K], добавлен 14.03.2012

  • Шляхи попадання формальдегіду в атмосферу, методичні рекомендації про визначення його в біосередовищах методом тонкошарової хроматографії. Кількісне визначення формальдегіду, йодометричний та сульфітний методи. Аналіз стану атмосферного повітря.

    курсовая работа [165,7 K], добавлен 24.02.2010

  • Форма, величина та забарвлення криcтaлів. Гігроскопічність речовини. Визначення рН отриманого розчину. Характерні реакції на визначення катіонів ІІ групи. Кількісний аналіз вмісту катіону та аніону. Визначення вмісту води в тій чи іншій речовині.

    курсовая работа [34,6 K], добавлен 14.03.2012

  • Хімічний склад, фізико-хімічні властивості та значення кислотності молока. Визначення титрованої кислотності незбираного молока. Залежність між активною та титрованою кислотністю продукту. Методика та послідовність визначення кислотності молока.

    курсовая работа [35,4 K], добавлен 13.12.2015

  • Стандартна (йодометрична) та спектрофотометрична методики визначення вмісту хлоратів у воді. Можливості індикаторної системи N,N-діетиланіліну для кольорометричного і візуального тест-визначення хлоратів. Реагенти та діапазон визначуваних концентрацій.

    презентация [971,5 K], добавлен 02.12.2014

  • Методика розробки методів синтезу високотемпературних надпровідників. Сутність хімічного модифікування і створення ефективних центрів спінінга. Синтез, структурно-графічні властивості та рентгенографічний аналіз твердих розчинів LaBa2Cu3O7 та SmBa2Cu3O7.

    дипломная работа [309,3 K], добавлен 27.02.2010

  • Характерні властивості розчинів високополімерів, висока в'язкість як їх головна особливість, визначення її розмірності, залежності від концентрації. Внутрішнє тертя в текучій рідині. Схема утворення гелів і студнів, зменшення в'язкості високополімерів.

    контрольная работа [288,3 K], добавлен 14.09.2010

  • Калориметричний метод вимірювання теплових ефектів. Визначення теплоти розчинення безводного купрум (II) сульфату і мідного купоросу; теплоти розчинення кристалогідрату СuSО4•5Н2О. Розрахунок маси солі KNO3. Температурні показники для розчину солі.

    лабораторная работа [90,7 K], добавлен 20.05.2009

  • Скляний посуд. Термостійкість, хімічна стійкість. Посуд загального призначення. Мірний посуд призначений для вимірювання об'єму рідини. Нескляний посуд. Вогнетривкий, кварцовий, посуд із полімерних матеріалів. Методи очищення хімічного посуду.

    реферат [157,8 K], добавлен 20.09.2008

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