zldmЗаводская лаборатория. Диагностика материаловIndustrial laboratory. Diagnostics of materials1028-68612588-0187ООО «Издательство «ТЕСТ-ЗЛ»10.26896/1028-6861-2023-89-5-19-27zldm-1929Research ArticleАНАЛИЗ ВЕЩЕСТВАSUBSTANCES ANALYSISИзучение матричных помех при ИСП-АЭС определении селена и теллура в металлургических материалахStudy of matrix interference in the determination of selenium and tellurium in ICP-AES in metallurgical materialsБелозероваА. А.BelozerovaA. A.

Анастасия Анатольевна Белозерова

620016, г. Екатеринбург, ул. Амундсена, д. 101; 620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, д. 19

Anastasia A. Belozerova

101, ul. Amundsena, Yekaterinburg, 620016; 19, ul. Mira, Yekaterinburg, 620002

aa_belozerova@mail.ruМайороваА. В.MayorovaA. V.

Анна Владимировна Майорова

620016, г. Екатеринбург, ул. Амундсена, д. 101; 620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, д. 19

Anna V. Mayorova

101, ul. Amundsena, Yekaterinburg, 620016; 19, ul. Mira, Yekaterinburg, 620002

БардинаМ. Н.BardinaM. N.

Мария Николаевна Бардина

620016, г. Екатеринбург, ул. Амундсена, д. 101; 620002, г. Екатеринбург, ул. Мира, д. 19

Maria N. Bardina

101, ul. Amundsena, Yekaterinburg, 620016; 19, ul. Mira, Yekaterinburg, 620002

Институт металлургии Уральского отделения Российской академии наук; Уральский федеральный университет имени первого Президента России Б. Н. ЕльцинаРоссияInstitute of Metallurgy of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences; The first President of Russia B. N. Yeltsin Ural Federal UniversityRussian Federation2023260520238951927Copyright © Белозерова А.А., Майорова А.В., Бардина М.Н., 20232023Белозерова А.А., Майорова А.В., Бардина М.Н.Belozerova A.A., Mayorova A.V., Bardina M.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.zldm.ru/jour/article/view/1929

При определении примесных содержаний селена и теллура в металлургических материалах методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой значительное влияние на результаты анализа могут оказывать компоненты основы пробы. Было проведено теоретическое и экспериментальное исследование влияния макрокомпонентов проб металлургических материалов (железо, никель, хром, молибден, кобальт, медь, вольфрам) на определение селена и теллура по различным аналитическим линиям. Для теоретического прогнозирования процессов, протекающих при атомизации анализируемых растворов в аргоновой плазме, было применено термодинамическое моделирование. Установлено, что матричные неспектральные помехи имеют место при определении селена (линии Se I 196,026, Se I 209,980, Se I 203,279, Se I 207,479 нм) в присутствии более 50 мг/дм3 хрома как наиболее легко ионизуемого макрокомпонента и носят ионизационный характер, а в случае теллура матричные неспектральные помехи не наблюдаются. Экспериментально показано, что линии селена и теллура несвободны от спектральных наложений линий макрокомпонентов (железа, никеля, хрома, молибдена, кобальта, меди и вольфрама). Наибольшее влияние на интенсивность ряда исследованных аналитических линий оказывают Cr, Mo, W и Fe. Для снижения пределов обнаружения и повышения надежности ИСП-АЭС определения селена и теллура необходимо использовать процедуру их отделения от компонентов основы пробы.

The content of selenium and tellurium used in steels and alloys as alloying additives is strictly regulated by the current state standards. The methods of analysis used in state standards are often lengthy and laborious and do not provide their simultaneous determination. Development of alternative methods for the determination of selenium and tellurium in metallurgical materials using modern analytical equipment is an urgent goal. The method of atomic emission spectrometry with inductively coupled plasma (ICP-AES) is widely used in analysis of metallurgical materials. However, the components of the sample base can significantly affect the results of ICP-AES analysis. We present the results of theoretical and experimental study of the effect of the components of the base of samples of metallurgical materials (iron, nickel, chromium, molybdenum, cobalt, copper, tungsten) on the spectral analytical lines of selenium and tellurium. Thermodynamic modeling was used for theoretical prediction of the processes occurring during atomization of the analyzed solutions in argon plasma. It is shown that matrix non-spectral noise on the selenium line is attributed to chromium (at chromium concentrations above 50 mg/dm3), whereas the matrix non-spectral noise on the tellurium line is not observed. It is also shown experimentally that the spectral lines of selenium and tellurium are not free from spectral overlaps attributed to macrocomponents (iron, nickel, chromium, molybdenum, cobalt, copper and tungsten). To reduce the limits of detection and improve the reliability of ICP-AES determination of selenium and tellurium, it is necessary to separate them from the components of the sample base.

селентеллуратомно-эмиссионная спектрометрия с индуктивно-связанной плазмойтермодинамическое моделированиевлияние основы пробыseleniumtelluriuminductively coupled plasma atomic emission spectrometry (ICP-AES)thermodynamic modelingmatrix effectReferencesFunari V., Gomes H. I., Coppola D., et al. Opportunities and threats of selenium supply from nconventional and low-grade ores: A critical review / Resour., Conserv. Recycl. 2021. Vol. 170. P. 1 – 17. 105593. DOI: 10.1016/j.resconrec.2021.105593Funari V., Gomes H. I., Coppola D., et al. Opportunities and threats of selenium supply from nconventional and low-grade ores: A critical review / Resour., Conserv. Recycl. 2021. Vol. 170. P. 1 – 17. 105593. DOI: 10.1016/j.resconrec.2021.105593Li Z., Qiu F., Tian Q., et al. Production and recovery of tellurium from metallurgical intermediates and electronic waste-A comprehensive review / J. Cleaner Prod. 2022. Vol. 366. 132796. DOI: 10.1016/j.jclepro.2022.132796Li Z., Qiu F., Tian Q., et al. Production and recovery of tellurium from metallurgical intermediates and electronic waste-A comprehensive review / J. Cleaner Prod. 2022. Vol. 366. 132796. DOI: 10.1016/j.jclepro.2022.132796Карачевцев Ф. Н., Дворецков Р. М., Николаев Е. В. Определение РЗМ в алюминиевых сплавах методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой / Труды ВИАМ. 2022. № 4(110). С. 96 – 107. DOI: 10.18577/2307-6046-2022-0-4-96-107Karachevtsev F. N., Dvoretskov R. M., Nikolaev E. V. Determination of rare-earth metals in aluminum alloys by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry / Tr. VIAM. 2022. N 4(110). P. 96 – 107 [in Russian]. DOI: 10.18577/2307-6046-2022-0-4-96-107Дворецков Р. М., Славин А. В., Тихонов М. М., Куко И. С. Контроль химического состава жаропрочных никелевых сплавов в процессе производства изделий из них по аддитивным технологиям / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2021. Т. 87. № 4. С. 71 – 80. DOI: 10.26896/1028-6861-2021-87-4-71-80Dvoretskov R. M., Slavin A. V., Tikhonov M. M., Kuko I. S. Control of the chemical composition of heat-resistant nickel alloys during the production of products from them using additive technologies / Zavod. Lab. Diagn. Mater. 2021. Vol. 87. N 4. P. 71 – 80 [in Russian]. DOI: 10.26896/1028-6861-2021-87-4-71-80Каримова Т. А., Бухбиндер Г. Л., Романов С. Н., Качин С. В. Анализ железорудного сырья методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2021. Т. 87. № 6. С. 20 – 24. DOI: 10.26896/1028-6861-2021-87-6-20-24Karimova T. A., Bukhbinder G. L., Romanov S. N., Kachin S. V. Analysis of iron ore raw materials by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry / Zavod. Lab. Diagn. Mater. 2021. Vol. 87. N 6. P. 20 – 24 [in Russian]. DOI: 10.26896/1028-6861-2021-87-6-20-24Дворецков Р. М., Славин А. В., Летов А. Ф., Карачевцев Ф. Н. Определение микродобавок редкоземельных металлов и Ca, Mg, V, Zr, Hf в никелевых сплавах методом атомно-эмиссионной спектрометрии / Журн. аналит. химии. 2020. Т. 75. № 8. С. 682 – 691. DOI: 10.31857/S004445022008006XDvoretskov R. M., Slavin A. V., Letov A. F., Karachevtsev F. N. Determination of Rare-Earth Metals and Ca, Mg, V, Zr, and Hf Microadditives in Nickel Alloys by Atomic Emission Spectrometry / J. Anal. Chem. 2020. Vol. 75. N 8. P. 982 – 990. DOI: 10.1134/S1061934820080067Черникова И. И., Фурсова С. С., Ермолаева Т. Н. Анализ медных сплавов методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой и искровым пробоотбором / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2020. Т. 86. № 3. С. 11 – 19. DOI: 10.26896/1028-6861-2020-86-3-11-19Chernikova I. I., Fursova S. S., Ermolaeva T. N. Analysis of Copper Alloys by Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry with Spark Sampling / Zavod. Lab. Diagn. Mater. 2020. Vol. 86. N 3. P. 11 – 19 [in Russian]. DOI: 10.26896/1028-6861-2020-86-3-11-19Майорова А. В., Белозерова А. А., Окунева Т. Г., Шуняев К. Ю. Оптимизация операционных параметров атомно-эмиссионного спектрометра с индуктивно-связанной плазмой при определении содержания мышьяка и сурьмы / Журн. аналит. химии. 2020. Т. 75. № 3. С. 230 – 238. DOI: 10.31857/S0044450220010119Maiorova A. V., Belozerova A. A., Okuneva T. G., Shunyaev K. Yu. Optimization of the Operation Parameters of an Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometer in the Determination of Arsenic and Antimony Concentrations / J. Anal. Chem. 2020. Vol. 75. N 3. P. 304 – 311. DOI: 10.1134/S1061934820010116Зайдель А. Н., Прокофьев В. К., Райский С. М. и др. Таблицы спектральных линий. — М.: Наука, 1977. — 800 с.Zaidel’ A. N., Prokof’ev V. K., Raiskii S. M., et al. Tables of spectral lines. — Moscow: Nauka, 1977. — 800 p. [in Russian].Schierle C., Thorne A. P. Inductively Coupled Plasma Fourier Transform Spectrometry: A Study of Element Spectra and a Table of Inductively Coupled Plasma Lines / Spectrochim. Acta, Part B. 1995. Vol. 50. P. 27 – 50. DOI: 10.1016/0584-8547(94)00114-BSchierle C., Thorne A. P. Inductively Coupled Plasma Fourier Transform Spectrometry: A Study of Element Spectra and a Table of Inductively Coupled Plasma Lines / Spectrochim. Acta, Part B. 1995. Vol. 50. P. 27 – 50. DOI: 10.1016/0584-8547(94)00114-BSansonetti J. E., Martin W. C. Handbook of Basic Atomic Spectroscopic Data / J. Phys. Chem. Ref. Data. 2005. Vol. 34. P. 1559 – 2259. DOI: 10.1063/1.1800011Sansonetti J. E., Martin W. C. Handbook of Basic Atomic Spectroscopic Data / J. Phys. Chem. Ref. Data. 2005. Vol. 34. P. 1559 – 2259. DOI: 10.1063/1.1800011Евдокимова О. В., Печищева Н. В., Шуняев К. Ю. Выбор условий определения бора в шлаках методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2016. Т. 82. № 8. С. 5 – 12.Evdokimova O. V., Pechishcheva N. V., Shunyaev K. Yu. Choice of Conditions for the Determination of Boron in Slags by Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry / Zavod. Lab. Diagn. Mater. 2016. Vol. 82. N 8. P. 5 – 12 [in Russian].Пупышев А. А., Васильева Н. Л. Использование равновесной термодинамики для изучения термохимических процессов в дуговых разрядах, применяемых в атомно-эмиссионном спектральном анализе (обзор) / Аналитика и контроль. 2022. Т. 26. № 2. С. 88 – 118. DOI: 10.15826/analitika.2022.26.2.003Pupyshev A. A., Vasil’eva N. L. Using equilibrium thermodynamics to study thermochemical processes in arc discharges used in atomic emission spectral analysis (review) / Anal. Kontrol’. 2022. Vol. 26. N 2. P. 88 – 118 [in Russian]. DOI: 10.15826/analitika.2022.26.2.003Пупышев А. А., Данилова Д. А. Разработка модели термохимических процессов для метода атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой. Ч. 1. Матричные неспектральные помехи / Аналитика и контроль. 2001. Т. 5. ¹ 2. С. 112 – 136.Pupyshev A. A., Danilova D. A. Development of a model of thermochemical processes for the method of atomic emission spectrometry with inductively coupled plasma. Part 1. Matrix Nonspectral interference / Anal. Kontrol’. 2001. Vol. 5. N 2. P. 112 – 136 [in Russian].Corliss C. H., Bozman W. R. Experimental Transition Probabilities for Spectral Limes of Seventy Elements. — Washington: National Bureau of Standards, 1962. — 592 p.Corliss C. H., Bozman W. R. Experimental Transition Probabilities for Spectral Limes of Seventy Elements. — Washington: National Bureau of Standards, 1962. — 592 p.Kramida A., Ralchenko Yu., Reader J. and NIST ASD Team (2022). NIST Atomic Spectra Database (version 5.10). https://physics.nist.gov/asd (дата обращения 9 января 2023). — Gaithersburg, MD: National Institute of Standards and Technology. DOI: 10.18434/T4W30FKramida A., Ralchenko Yu., Reader J. and NIST ASD Team (2022). NIST Atomic Spectra Database (version 5.10). https://physics.nist.gov/asd (accessed January 9, 2023). — Gaithersburg, MD: National Institute of Standards and Technology. DOI: 10.18434/T4W30FМайорова А. В., Белозерова А. А., Бардина М. Н. Процедура осаждения макрокомпонентов при определении селена и теллура в металлургических материалах методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой / Журн. аналит. химии. 2021. Т. 76. ¹ 8. С. 691 – 700. DOI: 10.31857/S0044450221080107Maiorova A. V., Belozerova A. A., Bardina M. N. A procedure for the deposition of macrocomponents in the determination of selenium and tellurium in metallurgical materials by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry / J. Anal. Chem. 2021. Vol. 76. N 8. P. 930 – 938. DOI: 10.1134/S1061934821080104

The authors declare that there are no conflicts of interest present.