Содержание отчета по лабораторной работе

1. Название работы.

2. Цель работы.

3. Ход эксперимента.

4. Экспериментальные данные (см. протокол к лабораторной работе).

5. Обработка экспериментальных данных.

6. Вывод.

Лабораторная работа № 26. Определение тяжелых металлов методом рентгено-спектральным флуоресцентным методом

Цель работы. Используется методика рентгенофлуоресцентного определения элементов германия, галлия и цинка в технологических растворах с применением рентгенофлуоресцентного спектрометра «СПЕКТРОСКАН-U».

Сущность работы. Методико-математическое обеспечение спектрометра позволяет проводить количественный анализ различных материалов методами множественной регрессии и внутреннего стандарта с предварительной градуировкой по массивам стандартизированных проб. Для градуировки и контроля метрологических характеристик методики использованы модельные растворы, приготовленные растворением оксидов данных металлов (германия, галлия, цинка) в щелочном растворе.

Приборы и реактивы.

Реактивы

Навеска шлака медно-свинцового производства, содержащий германий, галлий и цинк.

Посуда

Делительные воронки (100 мл). Пипетки градуированные (1 мл). Бюретки (25 мл).

Аппаратура

Кристалл-дифракционный спектрометр «СПЕКТРОСКАН-U».

Выполнение работы. Навеску 1,0 г шлака помещают в коническую колбу емкостью 200 ‑ 250 мл и нагревют в течение 5 – 10 минут на водяной бане с 10 мл соляной кислоты уд. веса 1,19. При этом растворяются как окисленные, так и сульфидные минералы цинка и свинца с выделением сероводорода. Затем прибавляют 10 мл серной кислоты разбавленной 1:1, и выпаривают до обильного выделения паров сернистого ангидрида. После охлаждения раствор разбавляют 40 – 50 мл воды и кипетят до растворения растворимых сульфатов.

Проводят градуировку спектрометра и расчет содержаний для определения Ge и Ga способом стандарт-фон с применением уравнений множественной регрессии вида:

где С_i - содержание определяемого элемента i (Ge, Ga), г/л;

I_i - интенсивность аналитической линии i-го элемента;

I_KR - интенсивность когерентно рассеянного тормозного излучения анода трубки (AgKα) с длиной волны 0,906Å;

I_Zn - интенсивность аналитической линии Zn, имп/с;

a_0i и a_ji - эмпирические коэффициенты, определяемые в ходе градуировки методом наименьших квадратов.

Для определения Zn и Pb расчет проводят по уравнению вида:

где С_Zn(Pb) – содержание цинка (свинца), г/л;

I_KR - интенсивность когерентно рассеянного тормозного излучения с длиной волны 0,906Å;

I_Zn(Pb) - интенсивность аналитической линии цинка (свинца), имп/с;

a_0i и a_ji - эмпирические коэффициенты, определяемые в ходе градуировки методом наименьших квадратов.

Учет фона и наложения спектральных линий проводят по когерентно рассеянному излучению вблизи аналитической линии Ag – материала анода рентгеновской трубки и, при определении Ge и Ga, по интенсивности аналитической линии K_α Zn, как элемента, влияющего на элементы-аналиты. Нормирующие интенсивности выбирают так, чтобы компенсировать наложения расположенных поблизости мешающих линий, в данном случае K_α Zn.

Для возбуждения вторичного характеристического излучения – флуоресценции, используют рентгеновскую трубку БХВ-7 с Ag анодом при напряжении 40 кВ и токе 100 мкА. Экспозиция измерений при градуировке составляет 5 с.

Проводят качественный анализ массива градуировочных проб, что позволяет определить степень влияния и вид уравнений связи. Непосредственно близкое расположение аналитических линий аналитов объясняют нормировку по интенсивности аналитической линии K_α Zn при определении Ge и Ga. Изменение плотности растворов при изменении содержания аналитов регулируется нормировкой по интенсивности когерентно рассеянного излучения.

Полученные уравнения периодически проверяют по измерениям стандартных растворов.

Типичные рентгеновские спектры исследуемых проб шлака представлены на рис. 1. Из рис. 1 видно, что спектры образцов шлака различной крупности совпадают по положению аналитических линий, что подтверждает состав и структуру исследуемых образцов.

Рис. 1 Рентгенофлуоресцентные спектры образцов шлака крупностью - 0,071 мм, -0,16+0,071 мм, -0,2+0,16 мм, -0,3+0,2 мм

Рассчитывают химический состав шлака по методу фундаментальных параметров с относительной погрешностью 10-15 %. Например, массовое содержание основных компонентов, обнаруженных в шлаке:

Fe2O3		24-25	мас %
SiO2		25-26	мас %
CaO		18-19	мас %
Zn	10-11		мас %
Ge	0,03-0,07		мас %
Ga	0,022-0,028		мас %