Development and Properties of Activated Carbon Based Iron-Containing Chemical Modifier for Electrothermal Atomic Absorption Determination of Volatile Elements
Abstract
Quantum chemistry approach is used to calculate the chemisorption energy of As, Se, Pb, and Cd atoms on metal iron surface. A possibility of analytical application of iron-containing chemical modifier (ICM) based on activated carbon to ETAAS determination of volatile elements is considered. Methods of thermodynamic modeling, thermal analysis and ETAAS are used to substantiate the procedure of ICM preparation which ensures the formation of the metallic phase Fe0 and low-temperature thermal stabilization of the analytes. The developed chemical modifier is used to determine the content of As, Cd and Pb in the suspensions of seaweed reference standard. The obtained results match satisfactory the certified values.
Keywords
железо,
активированный уголь,
химический модификатор,
атомно-абсорбционная спектрометрия,
термодинамическое моделирование,
квантовая химия,
легколетучие элементы,
iron,
activated carbon,
chemical modifier,
atomic absorption spectrometry,
thermodynamic modeling,
quantum chemistry,
volatile elements
About the Authors
M. Yu. Burylin
Кубанский государственный университет
Russian Federation
Russian Federation
S. E. Malykhin
Институт катализа им. Г. К. Борескова СО РАН
Russian Federation
Russian Federation
E. F. Galai
Кубанский государственный университет
Russian Federation
Russian Federation
References
1. Пупышев А. А. Атомно-абсорбционный спектральный анализ. - М: Техносфера, 2009. С. 380 - 452.
2. Dedina J., Frech W., Cedergren A. et al. Determination of Selenium by Graphite Furnace Atomic Absorption Spectrometry. Part 2. Role of Nickel for Analyte Stability / J. Anal. Atom. Spectrom. 1987. Vol. 2. N 8. P. 435 - 439.
3. Fisher J. L., Rademeyer C. J. Kinetics of selenium atomization in electrothermal atomization atomic absorption spectrometry (ETA-AAS). Part 2: selenium with palladium modifiers / Spectrochim. Acta. Part B. 1998. Vol. 53. N 4. P. 549 - 567.
4. Volynsky A. B. Mechanisms of action of platinum group modifiers in electrothermal atomic absorption spectrometry / Spectrochim. Acta. Part B. 2000. Vol. 55. N 2. P. 103 - 150.
5. L’vov B. Mechanism of action of a palladium modifier / Spectrochim. Acta. Part B. 2000. Vol. 55. N 11. P. 1665.
6. Ortner H. M., Bulska E., Rohr U., et al. Modifiers and coatings in graphite furnace atomic absorption spectrometry-mechanisms of action (A tutorial review) / Spectrochim. Acta. Part B. 2002. Vol. 57. N 12. P. 1835 - 1853.
7. Волынский А. Б. Химические модификаторы в современной электротермической атомно-абсорбционной спектрометрии / Журн. аналит. химии. 2003. Т. 58. № 10. С. 1015 - 1032.
8. Пупышев А. А. Механизм действия неорганических химических модификаторов в электротермической атомно-абсорбционной спектрометрии / Украинский хим. журн. 2005. Т. 71. № 9 - 10. С. 17 - 25.
9. Volynsky A. B. Graphite atomizers modified with high-melting carbides for electrothermal atomic absorption spectrometry. II. Practical aspects / Spectrochim. Acta. Part B. 1998. Vol. 53. P. 1607 - 1645.
10. Styris D. L., Prell L. J., Redfield D. A., et al. Mechanisms of palladium-induced stabilization of arsenic in electrothermal atomization atomic absorption spectroscopy / Anal. Chem. 1991. Vol. 63. N 5. P. 503 - 517.
11. L’vov B. Method of absolute reaction rates supports the desorption mechanism of the release of sub-nanogram masses of analytes from graphite and platinum group modifier surfaces / Spectrochim. Acta. Part B. 2000. Vol. 55. N 12. P. 1915.
12. Малыхин С. Е., Бурылин М. Ю., Бурылин С. Ю., Зильберберг И. Л. Энергетика адсорбции атома As на поверхности Pd (111) по данным теории функционала плотности / Журн. структурной химии. 2011. Т. 52. № 6. С. 1137 - 1140.
13. Sturgeon R. E., Willi S. N., Sproule G. I., et al. Sequestration of volatile element hydrides by platinum group elements for graphite furnace atomic absorption / Spectrochim. Acta. Part B. 1989. Vol. 44. N 7. P. 667 - 682.
14. Пупышев А. А., Музгин В. Н. Методические вопросы термодинамического моделирования атомизации элементов в электротермической атомно-абсорбционной спектрометрии / Журн. аналит. химии. 1993. Т. 48. № 5. С. 774 - 794.
15. Ridley N., Stuart H. Partial molar volumes from high-temperature lattice parameters of iron-carbon austenite / Metal Sci. J. 1970. Vol. 4. P. 219 - 222.
16. Кон В. Электронная структура вещества - волновые функции и функционалы плотности. Нобелевская лекция. Стокгольм, 28 января 1999 г. / Успехи физических наук. 2002. Т. 172. № 3. С. 336 - 348.
17. Perdew J., Burke K., Ernzerhof M. Generalized Gradient Approximation Made Simple / Phys. Rev. Lett. 1996. Vol. 77. P. 3865 - 3868.
18. Vanderbilt D. Soft Self-Consistent Pseudopotentials in a Generalized Eigenvalue Formalism / Phys. Rev. B. 1990. Vol. 41. P. 7892.
19. Giannozzi P., et al. QUANTUM ESPRESSO: a modular and open-source software project for quantum simulations of materials / J. Phys. Condens. Matter 2009. Vol. 21. P. 395502.
20. Пупышев А. А. Использование термодинамики для описания, изучения и управления термохимическими процессами в источниках атомизации и возбуждения спектров: дисс.. докт. хим. наук. - Екатеринбург, 1994. - 551 с.
21. Пупышев А. А., Васильева Н. Л., Каленникова Н. В., Музгин В. Н. Экспериментальное и теоретическое изучение температурной зависимости эффективности атомизации элементов в графитовой печи / Журн. аналит. химии. 1994. Т. 49. № 10. С. 1083 - 1091.
22. Пупышев А. А. Теоретическая оценка температуры стадии пиролиза при электротермической атомизации проб / Журн. аналит. химии. 2000. Т. 55. № 8. С. 790 - 798.
23. Бурылин М. Ю., Темердашев З. А., Пупышев А. А. и др. Термодинамическое моделирование термостабилизирующей эффективности металлсодержащих модификаторов на основе активированного угля в методе электротермической атомно-абсорбционной спектрометрии / Журн. прикл. спектроскопии. 2006. Т. 73. № 5. С. 676 - 682.
24. Бурылин М. Ю., Внукова А. А., Темердашев З. А. Определение гидридобразующих элементов в водах методом электротермической атомно-абсорбционной спектрометрии с использованием никельсодержащих химических модификаторов / Заводская лаборатория. Диагностика материалов. 2006. Т. 72. № 5. С. 3 - 8.
25. Пупышев А. А., Нагдаев В. К. Атомизация нитратов железа, никеля, кобальта, марганца и кальция на поверхности графитовых атомизаторов / Журн. прикл. спектроскопии. 1980. Т. 33. Вып. 2. С. 227 - 232.
26. Schlemmer G., Welz B. Palladium and magnesium nitrates, a more universal modifier for graphite furnace atomic absorption spectrometry / Spectrochim. Acta. Part B. 1986. Vol. 41. N 11. P. 1157 - 1165.
27. Бурылин М. Ю., Темердашев З. А. Физико-химические исследования карбонизованных органических проб для атомно-абсорбционного определения тяжелых металлов / Журн. аналит. химии. 1999. Т. 54. № 4. С. 391 - 397.
28. Бурылин М. Ю., Темердашев З. А., Бурылин С. Ю. Атомно-абсорбционное определение свинца и кадмия методом дозирования суспензий карбонизованных образцов с применением Pd-содержащего активированного угля в качестве модификатора / Журн. аналит. химии. 2006. Т. 61. № 1. С. 42 - 49.
Review
For citations:
Burylin M.Yu., Malykhin S.E., Galai E.F. Development and Properties of Activated Carbon Based Iron-Containing Chemical Modifier for Electrothermal Atomic Absorption Determination of Volatile Elements. Industrial laboratory. Diagnostics of materials. 2015;81(4):5-11. (In Russ.)
Views:
407
Email this article 