Preview

Заводская лаборатория. Диагностика материалов

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Только для подписчиков

Дуговое атомно-эмиссионное определение редкоземельных элементов после сорбционного извлечения из растворов, содержащих кальций и фосфор

https://doi.org/10.26896/1028-6861-2024-90-11-5-16

Аннотация

Предложено использование аминотиоэфирного сорбента 2-(1,3,5-дитиазинан-5-ил)уксусной кислоты (ДТУК) для сорбционного извлечения и концентрирования редкоземельных элементов (РЗЭ) из водных растворов и растворов проб гидроксиапатитов (ГА) и трикальцийфосфатов (ТКФ), легированных РЗЭ. Последующее определение РЗЭ проводили непосредственно в фазе сорбционного концентрата методом атомно-эмиссионной спектрометрии с возбуждением спектра в дуге постоянного тока (ДАЭС). Установлено, что для полного извлечения РЗЭ из модельных солянокислых растворов необходимо добавление 10–7 г/л HF. С использованием модельных растворов выбраны условия сорбционного извлечения РЗЭ (кислотность растворов, масса сорбента, температура и время сорбции). Способность сорбента ДТУК полностью извлекать РЗЭ в выбранных условиях подтверждена путем анализа растворов реальных образцов ГА и ТКФ методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой (АЭС-ИСП). Выбраны условия определения примесей РЗЭ методом ДАЭС — режим работы генератора и сила тока, время экспозиции, форма электродов и расстояние между ними, масса навески пробы. Для уменьшения влияния матрицы пробу разбавляли графитовым порошком (1:1 по массе), для улучшения атомизации РЗЭ в дуговом разряде в пробу вводили носитель — NaCl. Правильность результатов определения РЗЭ в образцах ГА и ТКФ по предложенной сорбционно-атомно-эмиссионной методике подтверждена сравнением с результатами референтного метода АЭС-ИСП. Оценены пределы определения РЗЭ (5 · 10–6 – 5 · 10–5 % масс.), относительное стандартное отклонение не превышало 10 %.

Об авторах

А. А. Архипенко
Институт общей и неорганической химии им. Н. С. Курнакова Российской Академии наук
Россия

Александра Александровна Архипенко, 

119991, Москва, Ленинский просп., д. 31, стр. 1.



В. Б. Барановская
Институт общей и неорганической химии им. Н. С. Курнакова Российской Академии наук
Россия

Василиса Борисовна Барановская,

119991, Москва, Ленинский просп., д. 31, стр. 1.



В. Н. Иванов
ГНЦ «Институт иммунологии» ФМБА России
Россия

Владимир Николаевич Иванов,

115522, Москва, Каширское ш., д. 24.



Т. Д. Ксенофонтова
Институт общей и неорганической химии им. Н. С. Курнакова Российской Академии наук
Россия

Татьяна Дмитриевна Ксенофонтова,

119991, Москва, Ленинский просп., д. 31, стр. 1.



С. Ю. Котцов
Институт общей и неорганической химии им. Н. С. Курнакова Российской Академии наук
Россия

Сергей Юрьевич Котцов,

119991, Москва, Ленинский просп., д. 31, стр. 1.



М. С. Доронина
Институт общей и неорганической химии им. Н. С. Курнакова Российской Академии наук
Россия

Марина Сергеевна Доронина,

119991, Москва, Ленинский просп., д. 31, стр. 1.



Список литературы

1. Emenike E. C., Adeleke J., Iwuozor K. O., et al. Adsorption of crude oil from aqueous solution: A review / J. Water Process Eng. 2022. Vol. 50. 103330. DOI: 10.1016/j.jwpe.2022.103330

2. Cheremisina O. V., Ponomareva M. A., Molotilova A. Y., et al. Sorption purification of acid storage water from iron and titanium on organic polymeric materials / J. Mining Institute. 2023. Vol. 264. P. 971 – 980. DOI: 10.31897/pmi.2023.28

3. Polevoy L. A., Sandzhieva D. A., Baranchikov A. E., et al. New Hydrophobic Oil Sorbents Based on Silica Aerogels / Theor. Found. Chem. Eng. 2024. Vol. 58. N 1. P. 103 – 114 [in Russian]. DOI: 10.31857/S0040357124010137

4. Okhlobystin A. O., Kamyshnikova A. S., Oleinikova K. V., et al. Simulation of Sorption Purification of Hydrocarbon Fuel from Sulfur Compounds with Transition-Metal Pivalates / Theor. Found. Chem. Eng. 2022. Vol. 56. N 1. P. 84 – 91. DOI: 10.1134/S0040579522010067

5. Fedorova M. I., Zakhodyaeva Y. A., Zinov’eva I. V., Voshkin A. A. Recovery of Rare-Earth Elements from Nitrate Solutions Using Polyethylene Glycol 1500 / Russ. Chem. Bull. 2020. Vol. 69. N 7. P. 1344 – 1348. DOI: 10.1007/s11172-020-2908-2

6. Tolbay D. Zh., Bekishev Zh. Zh., Ismailova A. G., et al. Sorption extraction of rhenium by different ionites from uranium sorption columns / Khim. Zh. Kaz. 2023. Vol. 4. N 84. P. 142 – 150 [in Russian]. DOI: 10.51580/2023-4.2710-1185.47

7. Kottsov S. Y., Voshkin A. A., Baranchikov A. E., et al. Aliquat 336@SiO2 Ionogels: Synthesis of, and Insight into, Iron (III) Extraction Mechanisms / J. Mol. Liq. 2024. Vol. 399. 124354. DOI: 10.1016/j.molliq.2024.124354

8. Filatova D. G., Doronina M. S., Dal’nova O. A., et al. Determination of Arsenic, Selenium, and Antimony by Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry Preceded by Group Sorption Isolation / Inorg. Mater. 2014. Vol. 50. N 14. P. 1387 – 1391. DOI: 10.1134/S0020168514140064

9. Dal’nova O. A., Dal’nova Yu. S., Baranovskaya V. B., Karpov Yu. A. New Complexing Polymer Aminothioether Sorbents in the Analytical Control of Recyclable Metal-Containing Raw Material of Rare and Noble Metals / J. Anal. Chem. 2018. Vol. 73. N 3. P. 221 – 227. DOI: 10.1134/S1061934818030036

10. USSR Pat. No. 1578145, Tsizin G. I., Malofeeva G. I., Petruhin O. M., et al. Method for Obtaining Polymer Sorption Material, publ. 1990 [in Russian].

11. Gezer N., Gulfen M., Aydın A. I. Adsorption of Selenite and Selenate Ions onto Thiourea-Formaldehyde Resin / J. Appl. Polym. Sci. 2011. Vol. 122. N 2. P. 1134 – 1141. DOI: 10.1002/app.34246

12. Semenov D. G., Afonin M. V., de Vekki D. A., Simanova S. A. Chemisorption of Chloride Complexes of Rh (III) and Ir (III and IV) with Polymethylene sulfide / Izv. SPb GTI (TU). 2019. N 50(76). P. 3 – 15 [in Russian]. DOI: 10.36807/1998-9849-2019-50-76-3-15

13. Anpilogova G. R., Murinov Y. I. Recovery of Palladium(II) and Platinum(IV) with Heterochain Complexing Sorbents from Solutions Simulating Leaching Solutions of Spent Industrial Catalysts and Spent Refining Solution / Russ. J. Appl. Chem. 2021. Vol. 94. N 3. P. 310 – 316. DOI: 10.1134/S107042722103006X

14. Zolotov Y. A., Malofeeva G. I., Petrukhin O. M., Timerbaev A. R. New Methods for Preconcentration and Determination of Heavy Metals in Natural Water / J. Pure Appl. Sci. 1987. Vol. 59. N 4. Р. 497 – 504.

15. Byr’ko V. M. Dithiocarbamates. — Moscow: Nauka, 1984. — 342 p. [in Russian].

16. D’yachkova A. V., Kirillov A. D., Dal’nova O. A., Karpov Yu. A. Development of Methods for Sample Preparation of Spent Automotive Catalysts on a Metal Base Using Heterochain S, N-Containing Sorbents / Usp. Khim. Khim. Tekhnol. 2011. Vol. 25. N 2. P. 29 – 32 [in Russian].

17. Petrov A. M., Klimova O. I., Dal’nova O. A., Karpov Yu. A. Determination of Gold and Platinum Metals in Second-Hand and Technogenic Materials with the Use of the Sorption Atomic Emission Method with a Multichannel Emission Spectra Analyzer / Inorg. Mater. 2014. Vol. 50. N 14. P. 1387 – 1391. DOI: 10.1134/S0020168514140118

18. Zolotov Yu. A., Petrukhin O. M., Malofeeva G. I., et al. Determination of Platinum Metals by X-RAY Fluorescence, Atomic Emission and Atomic Absorption Spectrometry after Preconcentration with a Polymeric Thioether / Anal. Chim. Acta. 1983. Vol. 148. P. 135 – 157. DOI: 10.1016/S0003-2670(00)85160-0

19. Petrukhin O. M., Malofeeva G. I., Nefedov V. I., et al. Sorption of Platinum Metals by Polymeric Thioether / J. Anal. Chem. 1983. Vol. 38. N 2. P. 250 [in Russian].

20. Eskina V. V., Dalnova O. A., Kareva E. N., et al. Determination of Impurities in High-Purity Niobium(V) Oxide by High-Resolution Continuum Source Graphite Furnace Atomic Absorption Spectrometry after Sorption Preconcentration / J. Anal. Chem. 2017. Vol. 72. N 6. P. 649 – 655. DOI: 10.1134/S1061934817060053

21. Doronina M. S., Shiryaeva O. A., Baranovskaya V. B., Karpov Yu. A. Determination of Arsenic, Cadmium, Selenium, and Tellurium in Technogenic Raw Materials after Sorption Concentration on Hydroxides Using Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectrometry / Inorg. Mater. 2014. Vol. 50. N 14. P. 1412 – 1416. DOI: 10.1134/S0020168514140039

22. Filatova D. G., Arkhipenko A. A., Statkus M. A., et al. Sorption of Se(IV) from Aqueous Solutions with Subsequent Determination by X-Ray Fluorescence Analysis / Industr. Lab. Mater. Diagn. 2020. Vol. 86. N 10. P. 5 – 9 [in Russian]. DOI: 10.26896/1028-6861-2020-86-10 – 5-9

23. RF Pat. No. 2579133, Dal’nova O. A., Dal’nova Yu. S., Baranovskaya V. B., et al. Method for Producing Sorbent of Rare-Earth Metals, publ. 2016 [in Russian].

24. Baranovskaya V. B., Koshel’ E. S. Arc atomic emission analysis of rare earth metals and their oxides. — Moscow: Tekhnosfera, 2020. — 132 p. [in Russian].

25. Shestakov V. A., Malofeeva G. I., Petrukhin O. M., et al. Sorption-X-Ray Fluorescence Determination of Heavy Metals Using a Polymeric Thioether / J. Anal. Chem. 1983. Vol. 38. N 12. P. 2131 [in Russian].

26. Otmakhov V. I., Petrova E. V., Kuskova I. S., Cherepanova I. S. Toxic Elements in Ticks Determined by Atomic Emission Spectrometry to Assess Their Effect on Infectious Diseases with Natural Foci / Vestn. Tomsk. Gos. Univ. Khimiya. 2020. N 18. P. 47 – 62 [in Russian]. DOI: 10.17223/24135542/18/5

27. Savinov S. S., Budalyaeva R. M., Drobyshev A. I. Atomic Emission Analysis of Human Nails for the Content of Trace Elements / J. Anal. Chem. 2018. Vol. 73. N 2. P. 133 – 139. DOI: 10.1134/s1061934818020107

28. Babenkov D. E., Kuskova I. S., Obukhova A. V., et al. Atomic Emission Spectral Analysis of Plant and Animal Objects / Vestn. Tomsk. Gos. Univ. Khimiya. 2019. N 14. P. 26 – 39 [in Russian]. DOI: 10.17223/24135542/14/2

29. Burlakov R. B., Baisova B. T. Determination of Quantitative Content of Elements in Human Blood Ash by Atomic Emission Spectral Analysis / Nauka Obrazov. 2017. Vol. 1. N 1(3). P. 108 – 111 [in Russian].

30. Tsygankova A. R., Kuptsov A. V., Saprykin A. I., et al. Analysis of Trace Elements in the Hair of Farm Animals by Atomic Emission Spectrometry with DC Arc Excitation Sources / J. Pharm. Sci. Res. 2017. Vol. 9. N 5. P. 601 – 605.

31. Guselnikova T. Ya., Tsygankova A. R., Saprykin A. I. Analysis of Germanium Dioxide Using Direct Current Arc Atomic Emission Spectrometry with Preconcentration of Trace Elements / Industr. Lab. Mater. Diagn. 2019. Vol. 85. N 1. Part II. P. 50 – 55 [in Russian]. DOI: 10.26896/1028-6861-2019-85-1-II-50-55

32. Shelpakova I. R., Shestakov V. A., Tsygankova A. R., Petrova N. I. Analysis Procedure of Tungsten Oxide with Concentration of Impurities by Distilling Off the Matrix and Physicochemical Modeling of Impurity Behavior in This Process / Analit. Kontrol’. 2010. Vol. 14. N 3. P. 157 – 163 [in Russian].

33. Tsygankova A. R., Shelpakova I. R., Saprykin A. I. AES Analysis of Molybdenum Trioxide with Preliminary Concentration of Impurities by Distillation of the Base / Abstracts of the X Int. Symposium «Application of MAES Analyzers in Industry». — Novosibirsk, 2009. P. 60 [in Russian].

34. Shelpakova I. R., Chanysheva T. A., Tsygankova A. R., et al. Atomic-Emission Spectral Analysis of Bismuth Oxide with Admixture Concentration Using Reactive Predistillation of the Sample Base / Industr. Lab. Mater. Diagn. 2007. Vol. 73. N 8. P. 15 – 20 [in Russian].

35. Chernyaeva E. A., Lebedeva R. V., Tumanova A. N., Mashin N. I. Matrix Effect at Atomic Emission Analysis of Selenium with Impurity Concentration / Vestn. Nizhegorod. Univ. im. Lobachevskogo. 2013. N 6(1). P. 119 – 121 [in Russian].

36. Bangia T. R., Joshi B. D. Spectrographic Estimation of Ga, In and Tl in Semiconductor Grade Selenium / Fresenius Z. Anal. Chem. 1977. Vol. 283. P. 191 – 193. DOI: 10.1007/BF00423876

37. Oskolok K. V., Monogarova O. V. X-ray Fluorescence and Atomic Emission Determination of Cobalt in Water Using Polyurethane Foam Sorbents / Vestn. Mosk. Univ. Ser. Khimiya. 2011. Vol. 66. P. 179 – 183 [in Russian].

38. Otruba V., Strnadová M., Skalníková B. Determination of Platinum in Plants by Emission Spectrometry after Preconcentration on Modified Silicagel / Talanta. 1993. Vol. 40. N 2. P. 221 – 224. DOI: 10.1016/0039-9140(93)80325-L

39. Vasilyeva I. E., Pozhidaev Yu. N., Vlasova N. N., et al. Sorption-Atomic-Emission Determination of Gold, Platinum and Palladium in Rocks and Ores Using Sorbent PSTM-3Т / Analit. Kontrol’. 2010. Vol. 14. N 1. P. 16 – 24 [in Russian].

40. Arkhipenko A. A., Petrova K. V., Baranovskaya V. B. Sorption Preconcentration and Analytical Determination of Cu, Zr and Hf in Waste Samarium-Cobalt Magnet Samples / Molecules. 2022. Vol. 27. 5275. DOI: 10.3390/molecules27165275

41. Arkhipenko A. A., Doronina M. S., Korotkova N. A., et al. S, N-Containing Sorbents for Analyzing Rare Earth Element Compounds by Arc Atomic Emission Spectrometry / J. Anal. Chem. 2023. Vol. 78. N 10. P. 1333 – 1343. DOI: 10.1134/s1061934823100027

42. Nikitina Y. O., Petrakova N. V., Maksimenko E. I., et al. Synthesis and study of the cerium doped hydroxyapatite powders / Magnetic resonance in solids, electronic journal. 2024. Vol. 26. N 1. 24103. DOI: 10.26907/mrsej-24103

43. Kovaleva O. G., Shigaev M. Y., Vikulova M. A., Kostin K. B. Synthesis and analysis of Ag-substituted hydroxyapatite / Abstracts of Int. scientific conference of promising developments of young scientists «School of young innovators». — SWSU Publ., 2020. P. 234 – 237 [in Russian].

44. Komai S., Hirano M., Ohtsu N. Spectral analysis of Sr 3d XPS spectrum in Sr-containing hydroxyapatite / Surf. Interface Anal. 2020. Vol. 52. N 12. P. 823 – 828. DOI: 10.1002/sia.6877

45. Miculescu F., Luţă C., Constantinescu A. E., et al. Considerations and Influencing Parameters in EDS Microanalysis of Biogenic Hydroxyapatite / J. Funct. Biomater. 2020. Vol. 11. N 4. 82. DOI: 10.3390/jfb11040082

46. Samoilova A. A., Petrakova N. V., Andreeva N. A., et al. Quantification of calcium, phosphorus, and cerium in novel biocompatible materials by total reflection X-ray fluorescence spectroscopy / Industr. Lab. Mater. Diagn. 2023. Vol. 89. N 5. P. 14 – 18 [in Russian]. DOI: 10.26896/1028-6861-2023-89-5-14-18

47. Garbo C., Locs J., D’Este M., et al. Advanced Mg, Zn, Sr, Si Multi-Substituted Hydroxyapatites for Bone Regeneration / Int. J. Nanomed. 2020. Vol. 15. P. 1037 – 1058. DOI: 10.2147/ijn.s226630

48. Ibrahim D. M., Mostafa A. A., Korowash S. I. Chemical characterization of some substituted hydroxyapatites / Chem. Central J. 2011. Vol. 5. P. 1 – 11. DOI: 10.1186/1752-153X-5-74

49. Predoi D., Iconaru S. L., Predoi M. V., et al. Zinc doped hydroxyapatite thin films prepared by sol-gel spin coating procedure / Coatings. 2019. Vol. 9. N 3. 156. DOI: 10.3390/coatings9030156

50. Kavasi R. M., Coelho C. C., Platania V., Quadros P. A. Chatzinikolaidou M. In vitro biocompatibility assessment of nano-hydroxyapatite / Nanomaterials. 2021. Vol. 11. N 5. 1152. DOI: 10.3390/nano11051152

51. Lapova T. V. General analytical approach to the selection of conditions for atomic emission analysis of environmental objects. Candidate’s Thesis. — Tomsk, 2000 [in Russian].

52. RF Pat. No. 2824510, Arkhipenko A. A., Dal’nova Yu. S., Baranovskaya V. B., et al. Method of sorption extraction of rare earth elements in the presence of fluoride ions, publ. 2024 [in Russian].

53. Labusov V. A., Garanin V. G., Zarubin I. A. New Spectral Systems Based on MAES Analyzers / Industr. Lab. Mater. Diagn. 2017. Vol. 83. N 1. P. 15 – 20 [in Russian].

54. Yakubovsky S. F., Bulavka Yu. A., Mayorova E. I. Liquidation of oil and oil product spills using a sorbent based on cellulose-containing plant raw materials / Probl. Bezopasn. Likv. Posl. Chrezv. Sit. 2015. N 1. P. 467 – 471 [in Russian].

55. RF Pat. No. 2205239, Dal’nova Yu. S., Kovtunenko S. V., Ivaschenko A. A., et al. Method for intensifying the sorption process of noble metals on sorbents of the thioether and aminothioether type, publ. 2003 [in Russian].


Рецензия

Для цитирования:


Архипенко А.А., Барановская В.Б., Иванов В.Н., Ксенофонтова Т.Д., Котцов С.Ю., Доронина М.С. Дуговое атомно-эмиссионное определение редкоземельных элементов после сорбционного извлечения из растворов, содержащих кальций и фосфор. Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2024;90(11):5-16. https://doi.org/10.26896/1028-6861-2024-90-11-5-16

For citation:


Arkhipenko A.A., Baranovskaia V.B., Ivanov V.N., Ksenofontova T.D., Kottsov S.Yu., Doronina M.S. Rare Earth Elements Determination by Arc Atomic Emission Spectrometry after Sorption Preconcentration from Solutions containing Calcium and Phosphorus. Industrial laboratory. Diagnostics of materials. 2024;90(11):5-16. (In Russ.) https://doi.org/10.26896/1028-6861-2024-90-11-5-16

Просмотров: 285


ISSN 1028-6861 (Print)
ISSN 2588-0187 (Online)