Введение к работе
Актуальность темы. Определение редкоземельных элементов (РЗЭ) в породах, рудах и минералах имеет фундаментальное значение для современных петрологических исследований происхождения изверженных, метаморфических и осадочных пород. Пониманию процессов породообразования во многих случаях способствует знание содержания РЗЭ, и точное определение концентрации этих элементов в породах различного типа составляет ту основу, на которой строятся выводы фундаментальной геохимии. Определение РЗЭ является одной из наиболее сложных задач химического анализа, что связано прежде всего с исключительной близостью их химических свойств, обусловленных эффектом "лантанидного сжатия*, а также их низкими .содержаниями в природных объектах. Использование современных инструментальных методов определения следов РЗЭ - нейтронно-активационного анализа, атомно-эмисси-онной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой (АЭС-ИСП), масс-спектрометрии с индуктивно связанной плазмой или с изотопным разбавлением - лимитируется нижними границами определяемых содержаний, взаимными и матричными влияниями, вследствие чего получение информации о содержании РЗЭ на уровне і п-10 % невозможно без ' привлечения методов предварительного концент- -рирования. Наибольшие возможности для разработки современных, экспрессных и многоцелевых схем определения следов РЗЭ присуще сочетанию АЭС-ИСП с такими методами предварительного концентрирования, как жидкостная хроматография со свободной неподвижной фазой _(ЖХСНФ)',' а такше'сорбционное концентрирование в режиме "анализ в потоке" (on-line).
Цель работы заключалась в разработке многоцелевых схем АЭС-ИСП-определения следов РЗЭ в рудах, породах, модельных растворах, основанных на выборе рационального сочетания операций пробоподготовки (разложения и концентрирования) и детектирования методом АЭС-ИСП. " Для решения поставленной задачи было необходимо:
изучить особенности и выбрать оптимально-компромиссные условия группового АЭС-ИСП-определения РЗЭ;
исследовать влияние матричных компонентов геологических объектов и взаимные влияния РЗЭ на аналитический сигнал при их АЭС-ИСП-определении;
выбрать условия разложения геологических объектов в микроволновом поле;
предложить и исследовать -экстракционные системы для выделения и концентрирования РЗЭ методом ЖХСНФ;
изучить сорбционные свойства амино- и иминоацетатных сорбентов в динамическом режиме для создания сорбционно-атом-но-эмиссионной (с индуктивно связанной плазмой) схемы определения РЗЭ:
исследовать влияние различных факторов на формирование аналитического сигнала при анализе "в потоке"
.Научная новизна работы.
1..Для корректного АЭС-ИСП-определения РЗЭ проведены сис-- тематические исследования по выявлению спектральных помех, вызванных присутствием щелочных и щелочноземельных элементов, самих РЗЭ, а также.10 -основных матричных элементов геологических объектов. Выявленные спектральные помехи учтены путем расчета коэффициентов межэлементной коррекции и/или с использованием .динамической коррекции фона.
-
Предложены и изучены экстракционные системы, содержащие фосфорорганические соединения и их смеси, для выделения и концентрирования РЗЭ методом ЖХСНФ.
-
Для сорбционно-АЭС-ИСП-определения РЗЭ "в потоке" применены новые сорбенты с конформационно подвижными амино- и иминоацетатными функциональными группами. Выбраны . условия сорбционного концентрирования группы РЗЭ в присутствии матричных элементов" геологических пород. Исследованы основные параметры, влияющие на форму аналитического сигнала в режиме "анализ в потоке".
; .. 4. Предложен ряд экспрессных схем определения всей группы РЗЭ, которые включают микроволновое разложение, концентрирование методом ЖХСНФ или сорбционное концентрирование в микроколоночном варианте и АЭС-ИСП в качестве метода детектирования.
Практическая ценность. На основании проведенных исследований разработаны методики как прямого, так и с предварительным концентрированием АЭС-ИСП-определения РЗЭ в геологических объектах различного состава. Предложенные методики повышают экс-прессность анализа, расширяют диапазон определяемых содержаний, улучшают правильность и воспроизводимость. Методики ис-пбльзованы для анализа руд, пород кислого и основного ряда -гранита, сиенита и базальтов.
Автор выносит на зазиту:
:. Результаты, исследования экстракционных систем на базе фосфорсодержащих органических' соединений и их смесей применительно к ЖХСНФ для выделения и концентрирования РЗЭ.
-
Данные о сорбдионных свойствах (в динамическом ренине-' новых амино- и имнноацетатных сорбентов по отношению к РЗЭ и матричным элементам ряда геологических объектов.
-
Результаты исследования сочетания АЭС-НСП с сорбциснным концентрированием (в микроколоночном варианте' в режиме "анализ в потоке" (on-line).
-
Комплекс методик анализа геологических объектов на содержание РЗЭ, включающих микроволновое разложение либо разложение в открытых системах и АЭС-ИСП-определение; в т.ч.:
прямое определение РЗЭ в рудах на урозне содержании п -
определение РЗЭ после предварительного концентрирования методом ЖХСНФ на уровне еодерканий п-10 - п-10 %:
on-line-определенне РЗЭ с использованием сорбционного концентрирования в диапазоне содержаний п - п-10 мкг/мл.
Апробация работы. Основные результаты работы доложены на Московских семинарах по аналитической химии (май 1992; июнь 1992; январь 1993; ноябрь 1993). на семинаре Ассоциации Спектроскопистов (Москва, декабрь 1993), на 28-ом Международном Коллоквиуме по спектроскопии (Англия, Йорк, июнь 1993), на 6-ой Международной конференции по проточному анализу ("Flow analysis VI", Испания, Толедо, июнь 1994).
' Публикации. Основное содерзание диссертации опубликовано в 3 статьях и 4 тезисах докладов.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы (глава I), экспериментальной части (главы II - VI), выводов, списка литературы. Работа изложена на 204 страницах машинного текста, содернит 22 таблицы, 3 схемы. 48 рисунков и 237 литературных ссылок.
