یون فلوئورید اسپکترومتری نشر اتمی پلاسما کوره قایقی تنگستنی

یون فلوئورید اسپکترومتری نشر اتمی پلاسما کوره قایقی تنگستنی  – ایران ترجمه – Irantarjomeh

مقالات ترجمه شده آماده گروه شیمی

مقالات ترجمه شده آماده کل گروه های دانشگاهی

مقالات

چگونگی سفارش مقاله

الف – پرداخت وجه بحساب وب سایت ایران ترجمه(شماره حساب)ب- اطلاع جزئیات به ایمیل irantarjomeh@gmail.comشامل: مبلغ پرداختی – شماره فیش / ارجاع و تاریخ پرداخت – مقاله مورد نظر --مقالات آماده سفارش داده شده پس از تایید به ایمیل شما ارسال خواهند شد.

  اندازه گیری یون فلوئورید در نمونه های آبی به وسیله اسپکترومتری نشر اتمی پلاسمای جفت شده به صورت القایی با تبخیر کننده کوره قایقی تنگستنی

چکیده

روشی برای اندازه گیری یون فلوئورید در محلول آبی بررسی شده است. با استفاده از یک سیستم تبخیر کننده کوره قایقی تنگستنی (TBF)، یک حجم میکرو از محلول نمونه آبی به بخار اتمی
و / یا مولکولی تبدیل می شود و بخار حاصله به پلاسما انتقال می یابد. با قرار دادن مقدار کمی محلول تترامتیل آمونیم هیدروکسید در TBF به عنوان عامل دار کننده شیمیایی قبل از آنالیز، کاهش فلوئور که در طی مرحله خشک کردن روی می دهد، متوقف می شود. با این سیستم، حد تشخیص (s3) mg 39/6 یون فلوئورید آبی حاصل می شود. انحراف استاندارد نسبی برای ده
اندازه گیری تکراری در mg 100 یون فلوئورید، ۰/۵% می باشد. نمودار کالیبراسیون در محدوده آزمایش شده تا mg 200 یون فلوئورید خطی است. نتایج تجزیه ای چندین شستشوی نمونه های لاستیکی ساخته شده از پلیمر فلوئورو کربن ارائه شده اند.

یون فلوئورید اسپکترومتری نشر اتمی پلاسما کوره قایقی تنگستنی

مقدمه

حالات برانگیخته فلوئور اتمی بیش از eV 7/12 بالای سطح حالت پایه مربوطه قرار دارند. بنابراین، خطوط رزونانسی فلوئور تمام طول موج های کوتاه تر از nm100 را دارا می باشد. تخلیه پلاسمای جفت شده به صورت القایی آرگون برای ارتقای انتقالات الکترونی در سطوح اتمی با چنین انرژی برانگیختگی بالایی، انرژی کافی ندارد. مشاهده این ناحیه از طیف به علت عدسی های شیشه ای مات، تیرگی اتمسفری و حساسیت آشکار ساز دشوار است. یکی از روش ها برای غلبه بر این مشکلات، مشاهده نشرهای اتمی غیر رزونانسی اختصاص یافته به فلوئور می باشد. چند مقاله در مورد اندازه گیری های کمی فلوئور با استفاده از پلاسمای جفت شده به صورت القایی برای برانگیختگی نشرهای اتمی غیر رزونانسی در نواحی مادون قرمز و مادون قرمز نزدیک، منتشر شده است. ویندسور و دنتون حد تشخیص ICP، mg1 و یک محدوده دینامیک خطی ضعیف، برای خط nm602/685 I F را گزارش داده اند. فری و همکارانش ترکیبات فلوئور دار گازی را به داخل یک ICP به وسیله تزریق مستقیم از طریق یک  حلقه نمونه برداری گازی یا به وسیله دستگاه کروماتوگرافی گازی وارد کردند و شدت نشرها را در nm602/ 685 اندازه گیری کردند. این مقاله شامل گزارشی از یک اصلاح تقریبا ۳۰۰۰ برابری در حد تشخیص فلوئور می باشد. بنابراین، با بکارگیری روش منتشر شده آنها، فلوئوروکربنهای گازی و سایر ترکیبات فلوئور دار فرار می توانند به آسانی به وسیله اسپکترومتری اتمی اندازه گیری شوند.

در تحقیق قبلی، یک کوره قایقی تنگستنی (TBF) که به صورت تجاری موجود است و در اصل برای اسپکترومتری جذب اتمی ساخته شده برای ساخت یک تبخیر کننده برای ICP-AES اصلاح گردید. از TBF برای اندازه گیری وانادیم، تیتانیم، کادمیم، سرب و بور استفاده می شود و دقت های خوب و حساسیت ها و صحت های اصلاح شده ای را ارائه می دهد. روش اسپکترومتری نشر اتمی TBF-ICP از نقطه نظر های ورود آنالیتهای دارای عنصر انتخابی و بسیار حساس یک روش آشکار سازی جالب می باشد. این رابطه به نتایج اولیه مربوط به اندازه گیری یون فلوئورید در نمونه محلول آبی به وسیله TBF-ICP-AES محدود می شود. بر اساس دانش ما، مطالعات
اندازه گیری اسپکترومتری اتمی ICP برای یون فلوئورید در نمونه محلول آبی که قبلا در مراجع انتشار یافته باشند، گزارش نشده اند، به جز اندازه گیری اسپکترومتری جرمی ICP غیر مستقیم که به وسیله بایون و همکارانش گزارش شده است. روش غیر مستقیم آنها بر اساس تشکیل کمپلکس آلومینیوم مونوفلوئورید با مقدار اضافیAl³⁺   و جدا سازی دو گونه تشکیل شده (Al³⁺   و AlF²⁺) در یک ستون تبادل یونی و به دنبال آن بازبینی آلومینیوم اتمی با جرم ۲۷ بود. بورگوئرا و همکارانش با توجه به دیگر اسپکترومتری های اتمی و مولکولی، به جز ICP، چنین گزارش دادند که یون فلوئورید به صورت استوکیومتری به سیلیسیوم تترافلوئورید تبدیل می شود و این فرآورده فرار به حفره نشر مولکول وارد می شود و در آنجا نشر سیلیسیوم دی اکسید اندازه گیری می شود. 

یون فلوئورید اسپکترومتری نشر اتمی پلاسما کوره قایقی تنگستنی

بخش تجربی

دستگاه ها و واکنش گرها

یک اسپکترومتر نشر اتمی UOP-1S ICP مدل کیوتوکوکن (کیوتو، ژاپن) مورد استفاده قرار گرفته. این اسپکترومتر به یک پنجره اچل (echelle) ، یک منشور کوارتزی و یک صفحه نورشکن کوارتزی در حال نوسان متصل شد. با استفاده از این صفحه نورشکن، شدت نشر مشتق ثانویه اندازه گیری شد. پخش خطی معکوس (متقابل) اسپکترومتر به عنوان مثال، در nm602/685 F I،
nm mm^-1 10/0 بود. زمینه پیوسته با سیستم مدولاسیون (تنظیم) طول موج- مشتق ثانویه تصحیح شد. از یک لوله فوتومالتی پلیمر (photomultiplier) R3896 مدل هاماماتسو فوتونیکس (تویوکا، ژاپن) به عنوان آشکار ساز در دمای محیط استفاده شد. برای ورود نمونه، از یک دستگاه اتمی کننده کوره قایقی تنگستنی SAS-705V (TBF) مدل سیکو II (چیبا، ژاپن) برای AAS مجهز به یک قایق تنگستن (نوع حجمی بزرگ، mm60×۱۰) پس از عامل دار کردن استفاده شد. این دستگاه تبخیر TBF قبلا به طور مفصل توصیف شده است. یک مشعل کوارتزی از نوع فاسل (Fassel) به کار برده شد اما برای نوع جدیدا طراحی شده ، به منظور اصلاح شفافیت از یک کلاهک کوارتزی استفاده گردید. این کلاهک همراه با موقعیت دید بهینه در شکل ۱ نشان داده شده است.

روش توصیه شده

ml10 از محلول TMAH با پیپت به داخل TBF ریخته می شود و تا ml 90 نمونه محلول آبی به آن اضافه می شود. سپس قایق به مدت ۱۵۰ ثانیه در دمای ۳۸۰  درجه سانتی گراد حرارت داده می شود تا حلال از طریق بخش تزریق خارج شود. در طی مرحله خشک کردن، بخش تزریق نمونه به مدت تقریبا ۱۲۰ ثانیه باز  گذاشته می شود تا فرصت خروج رطوبت فراهم شود. پس از اینکه نمونه به طور کامل خشک شد، این بخش با مسدود کننده لاستیکی سیلیسیومی مسدود می شود. با افزایش دمای نهایی به ۶۵۰ درجه سانتی گراد، ابر ناپایداری از بخار آنالیت تولید می شود و از طریق یک لوله پلی (تترا فلوئورواتیلن) (PTFE) (45 cm ´ ۴ mm id) به وسیله بخار گاز حاصل به داخل ICP انتقال داده می شود. نشر ناپایدار فلوئور مشاهده شده از ناحیه میان دو پیچ بالایی حلقه بار (شکل ۱) ثبت می شود و ارتفاع پیک اندازه گیری می شود. گر چه اندازه گیری مساحت پیک نتایج مشابهی را ارائه می دهد، این شیوه اندازه گیری کمی در معرض نویز (مزاحمت) می باشد. دما سرانجام در ۲۵۰۰ درجه سانتی گراد به مدت ۱۰ ثانیه نگهداشته می شود تا سطح TBF تمیز شود. شرایط کارایی دستگاه توصیه شده در جدول ۱ فهرست شده اند.

یون فلوئورید اسپکترومتری نشر اتمی پلاسما کوره قایقی تنگستنی

نتایج و مباحث

بهینه سازی اسپکترومتر ICP

در طی اصلاح طول موج اسپکترومتر، با هدف تعیین خط nm 602/685 F I قبل از روش ETV، ورود پیوسته ترکیب فلوئوردار یا یون فلوئورید آبی به منبع نشر ICP و بازبینی تابش حاصل از آن ضروری هستند. به همین منظور، تلاش می شود که محلول آبی استاندارد به صورت بادی (نپوماتیک) تبدیل به پودر (ذره) شود.

به هر حال، هیچ نشر اختصاص یافته به فلوئوری مشاهده نمی شود که علت این امر کاهش بازده برانگیختگی منبع نشر حاصل از ورود غبار آب (بخار آب) می باشد. بنابراین، یک ترکیب فلوئور دار فرار به وسیله عبور از طریق فاز گازی بالایی ظرف حباب ساز وارد ICP می شود. این ظرف با بخار هگزار فلوئورواستیل استون به عنوان یک منبع فلوئور به وسیله انداختن چند میلی لیتر از این ترکیب به داخل ظرف پر می شود. با توجه به مشاهده ارتفاع، حساسیت مشاهده شده در ناحیه میان دو پیچ بالایی حلقه بار تقریبا دو برابر بیشتر از حساسیت مشاهده شده در موقعیت دید عموما به کار رفته برای اندازه گیری فلزات کمیاب در نمونه محلول های آبی می باشد. این موقعیت دید برای اولین بار به وسیله فری و همکارانش ارائه شد. آنها همچنین انجام اندازه گیری ها را خیلی نزدیک به مشعل (بالا) توصیه کردند تا از ضعف شفافیت مشعل به وسیله حک کاری فلوئورید اجتناب شود. به هر حال، مشعل عمدتا در طی ورود پیوسته هگزافلوئورو استیل استون برای اصلاح طول موج خورده می شود. بنابراین، ورود ETV با مشعل جدیدی با شفافیت بالا انجام می شود در  حالی که اصلاح (تنظیم) طول موج با مشعل کمی کدر (مات) صورت می گیرد.

یون فلوئورید اسپکترومتری نشر اتمی پلاسما کوره قایقی تنگستنی

بهینه سازی شرایط ETV

این نکته کاملا معلوم شده است که یون فلوئورید نسبتا فرار است. بنابراین، در روش ETV، افزودن بعضی عامل دار کننده (های) شیمیایی برای حفظ آنالیت در طی مراحل خشک کردن و خاکستر کردن (سوزاندن) ضروری است. عامل دار کننده های آزمایش شده، لانتانیوم (III)، سدیم (III)، کلسیم (II) و TMAH می باشند. برای حفظ یون فلوئورید در طی روش خشک کردن، در حضور و غیاب هر عامل دار کننده اختلاف قابل ملاحظه ای مشاهده شد. هنگامی که هیچ
عامل دار کننده ای افزوده نشده، تقریبا تمام آنالیت از دست می رود حتی در دمای خشک کردن ۳۸۰ درجه سانتی گراد و نتایج به دست آمده تکرار پذیر نیستند در حالیکه در حضور عامل دار کننده، از کاهش فلوئور در طی فرآیند خشک کردن جلوگیری می شود. با این وجود، از مقدار زیاد بون (های) فلزی به عنوان عامل دار کننده باید اجتناب شود در غیر این صورت پلاسما ناپایدار
می شود و نتایج تکرار پذیری به دست نمی آیند. در حضور بیش از mg0/2، TMAH  قویا بازی است به طوری که با یون فلوئورید یک نمک پایدار گرمایی تشکیل می شود. مزیت دیگر TMAH این است که به وسیله حرارت دادن در دمای تقریبا ۲۰۰ درجه سانتی گراد یا بالاتر به طور کامل از TBF خارج می شود (زدوده می شود). در واقع، نه تنها برای تبخیر TMAH اضافی بلکه برای تبخیر ml 90 نمونه محلول آبی با نگهداشتن دمای TBF در ۳۸۰ درجه سانتی گراد فقط ۱۵۰ ثانیه زمان لازم است.

یون فلوئورید اسپکترومتری نشر اتمی پلاسما کوره قایقی تنگستنی

خصوصیات عملکرد تجزیه ای اصلی

چنین تخمین زده شد که حد تشخیص s3 در روش ارائه شده، mg39/6 یون فلوئورید باشد که این مقدار با غلظت فلوئورید mg ml^-1 0/71 هنگامی که از حجم تزریق نمونه ml90 استفاده
می شود، متناظر است. با حجم نمونه بیشتر، حد تشخیصی نسبتا پایین تری می تواند حاصل شود. به همین منظور، تزریق تکراری موثر خواهد بود. هنگامی که mg 100 یون فلوئورید در داخل TBF قرار داده می شود، انحراف استاندارد نسبی ۰/۵% (n=10) تخمین زده می شود. یک نمودار کالیبراسیون خطی برای یون فلوئورید که از مبدا محور طولی می گذرد و مقادیر مطلق را حداقل تا mg200 پوشش می دهد، منتشر شده است. از آنجا که این دمای تبخیر در مقایسه با دمای تبخیر در تکنیک ETV نسبتا پایین است، چند یون خارجی به ویژه یونهای فلزی تبخیر شده و وارد ICP می شوند. کاهش تداخل نیز به محیط تترامتیل آمونیم هیدروکسید قویا بازی نسبت داده
می شود که در آن تقریبا تمام یونهای فلزی به صورت نمکهای هیدروکسید شان تشکیل می شوند. بنابراین، در  حضور حداقل mg20 یون فلزی قلیایی و قلیایی خاکی هیچ تداخلی وجود ندارد.

نتیجه اینکه، روش جدیدی برای اندازه گیری فلوئور به وسیله ICP-AES ارائه شده است. از آنجا که آنالیت قبل از ورود ETV  به داخل ICP از حلال خود جدا می شود، بر انگیختگی موثری برای نشر فلوئور اتمی حاصل می شود. به وسیله این روش، نشر اتمی مختص فلوئور موجود در محلول آبی برای اولین بار اندازه گیری می شود و برای اندازه گیری کمی یون فلوئورید حل شده در
نمونه های آبی به اندازه کافی مفید است. تلاش های بیشتر عمدتا به روش پیش تغلیظ قبل از ورود به ETV و به دنبال آن آشکار سازی با دستگاه های ICP-AES یا ICP-MS تمرکز یافته است. یون فلوئورید، با توجه به پیش تغلیظ، ممکن است با تشکیل کمپلکسی با کمپلکسی دهنده لانتانیوم آلیزارین به داخل بعضی حلالهای آلی امتزاج ناپذیر استخراج شود. علاوه براین، چنین انتظار می رود که ICP-MS برای فلوئور از ICP-AES حساسیت بهتری نشان دهد. بعضی کاربردهای واقعی محصول نظیر خمیر دندانها، آب زیرزمینی و غیره نشان داده خواهد شد.