Optical emission spectrometry for determination of trace amounts of platinum metals (Pt, Pd, Ru, Rh, Ir) and Ca, Mg, Pb, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Cd in environmental samples

• Autorzy: Matusiewicz H. , Gała P.

Warianty tytułu

PL

Oznaczanie śladowych ilości platynowców i wybranych pierwiastków w próbkach środowiskowych z zastosowaniem techniki optycznej spektrometrii emisyjnej

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Rozwojowi technologicznemu powinna towarzyszyć dbałość o środowisko naturalne. Zdarza się jednak, że przy likwidacji jednego zanieczyszczenia powstaje inne. Tak stało się, gdy wprowadzono katalizatory samochodowe. Platynowce, które zostały zastosowane w budowie konwertorów katalitycznych, będących częścią układu wydechowego pojazdów, przedostają się do środowiska, przyczyniając się do zanieczyszczenia gleby, roślin i zbiorników wodnych. Oznaczanie zawartości platynowców w próbkach środowiskowych we frakcjach o różnym rozmiarze cząstek stałych jest zadaniem wymagającym opracowania metody analitycznej, pozwalającej na oznaczanie pierwiastków na poziomie ng/g. Tak małe zawartości tych analitów powodują konieczność oddzielania ich od matrycy oraz wzbogacania pierwiastków obecnych w próbce. W pracy przedstawiono metodę oznaczania platynowców (Pt, Pd, Ru, Rh oraz Ir) oraz wybranych pierwiastków (Ca, Mg, Pb, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn i Cd) w certyfikowanych materiałach odniesienia (kurz uliczny, kurz drogowy) i próbkach rzeczywistych (kurz uliczny, kurz drogowy oraz pył z instalacji przemysłowej). Stałe próbki środowiskowe roztworzono w wysokociśnieniowym, wysokotemperaturowym systemie mikrofalowym. Pierwiastki wzbogacono na węglu aktywnym. Dodatkowo w celu zwiększenia lotności pierwiastków zastosowano modyfikatory chemiczne - PTFE (gaz, emulsja) oraz tiomocznik (roztwór), służący do modyfikacji powierzchni węgla aktywnego. Zastosowano technikę elektrotermicznego odparowania w optycznej emisyjnej spektrometrii ze wzbudzeniem w plazmie indukcyjnie sprzężonej (ETV-ICP-OES) w celu oznaczania platynowców i 11 wybranych pierwiastków. Sprawdzono przydatność zastosowanej metody w celu oznaczania śladowych ilości pierwiastków w certyfikowanych materiałach odniesienia oraz w próbkach środowiskowych: kurzu ulicznym, kurzu drogowym i pyle z instalacji przemysłowej. Oznaczone zawartości były porównywalne z zawartościami określonymi w certyfikowanych materiałach odniesienia oraz w cytowanej literaturze.

EN

Technological development should be accompanied by the care of natural environment. It happens mat elimination of one contamination generates other. It has become when car catalysts were introduced. Platinum metals, which have been employed in production of car catalysts, reach environment and cause contamination of soil, plants and water. The amounts of platinum metals in real samples are very low. The determination of platinum metals in environmental samples is possible after enrichment or separating from matrix. The analytical performance of inductively coupled plasma optical emission spectrometry hyphenated with electrothermal vaporization (ETV-ICP-OES) was investigated. Elements were preconcentrated on active carbon. Volatility of elements was increased using chemical modifiers (PTFE and thiourea). This method was evaluated for determination of platinum metals (Pt, Pd, Ru, Rh, Ir) and Ca, Mg, Pb, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, Cd in certified reference materials (tunnel dust, road dust) and real samples (tunnel dust, road dust, industrial dust). The measured contents, in reference materials, were in satisfactory agreement with the certified values.

Słowa kluczowe

PL

materiał odniesienia certyfikowany; odparowanie elektrotermiczne; optyczna spektrometria emisyjna z plazmą sprzężoną indukcyjnie; oznaczanie platynowców; wzbogacanie na węglu aktywnym; oznaczanie wybranych pierwiastków

EN

certified reference materials; electrothermal vaporization; inductively coupled plasma optical emission spectrometry; determination of platinum metals; preconcentration on active carbon; determination of selected elements

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Ecological Chemistry and Engineering. S
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 16, nr 4
• Strony: 497--532
• Opis fizyczny: Bibliogr. 32 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Matusiewicz H.

autor

Gała P.

• Zakład Chemii Analitycznej, Politechnika Poznańska, ul. Piotrowo 3, 60-965 Poznań, tel. [phone], fax[phone],

Bibliografia

• [1] Garbi L.J.: Platinum Group Elements: Mineralogy, Geology, Recovery. CIM Special Yolume 23. Canadian Institute of Mining and Metallurgy, Montreal 1981.
• [2] Kümmerer K. i Helmers E.: Hospital effluents as a source for platinum in the environment. Sci. Total Environ., 1997,193, 179-186.
• [3] Moldovan M.: Origin and fale for platinum group elements in the environments. Anal. Bioanal. Chem., 2007,388,537-545.
• [4] Byme J.P., Gregoire D.C., Benyounes M.E. i Chakrabarti C.L.: Vaporization and atomization of the platinum group elements in the graphite furnace investigated by electrothermal vaporization-inductively coupled plasma-mass spectrometry. Spectrochim. Acta, 1997,528, 1575-1586.
• [5] Dobrowolski R.: Determination of selenium in soils by slurry-sampling graphite furnace atomie absorption spectrometry with polytetrafluoroethylen as silica modifier. Fresenius J. Anal. Chem. 2001, 370, 850-865.
• [6] Dias L.F., SaintTierre T.D., Maia S.M., Mesąuita da Silva M.A., Frescura Y.L.A., Welz B. i Curtius A.J.: Determination of arsenic, lead, selenium and tin in sediments by slurry sampling electrothermal vaporization inductively coupled plasma mass spectrometry using Ru as permanent modifier and NaCl as a carrier. Spectrochim. Acta, 2002, 57B, 46-56.
• [7] Ertas G. i Holcombe J.A.: Determination of absolute transport efficiencies of Be, Cd, In, Pb and Bifor electrothermal vaporization sample introduction into an inductively coupled plasma using an in-line electrostaticprecipitator. Spectrochim. Acta, 2003, 58B, 1597-1604.
• [8] Krivan V. i Schaffer U.: Multielement analysis of graphite and silicon carbide by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry using solid sampling and electrothermal vaporization Anal. Chem., 1999, 71, 849-855.
• [9] Nickel H. i Zadgórska Z.: A new electrothermal vaporization device for direct sampling of ceramic powders for inductively coupled plasma optical emission spectrometry. Spectrochim. Acta 1995 50B, 527-534.
• [10] Wende M.C. i Broekaert J.A.C.: Investigations on the use of chemical modifiers for the direct determination of trace impurities In Al2O3 ceramic powders by slurry electrothermal evaporation coupled with inductively-coupled plasma mass spectrometry (ETY-ICP-MS). Fresenius J. Anal. Chem., 2001, 37C, 513-521.
• [11] Fuyi W., Zucheng J., Bin H. i Tianyou P.: Comparative studies on chemical modification of polytetrafluoroethylene slurry in ETY-ICP-AKS and ETAAS. J. Anal. At. Spectrom., 1999,14, 1619-1625.
• [12] Zaray G. i Kantor T.: Direct determination of arsenic, cadmium, lead and zinc in soils and sediments by electrothermal vaporization and inductively coupled plasma excitation spectrometry. Spectrochim. Acta, 1995, 508,489-497.
• [13] Balcerzak M.: Analytical Chemistry of Noble Metals [in:] Encyclopedia of Analytical Chemistry. J. Wiley & Sons Ltd., Chichester 2000.
• [14] Myasedova G.V., Mokhodoeva O.B. i Kubrakova I.V.: Trends in sorption preconcentration combined with noble metal determination. Anal. Sci., 2007,23, 1031 -1039.
• [15] Matusiewicz H.: Metody rozkładu próbek na mokro w analizie śladowej. Chem. Inż. Ekol., 2004, 11, 463-471.
• [16] Kantor T. i Zaray G.: Improved design and optimization of an electrothermal vaporization system for inductively coupled plasma atomic emission spectrometry. Microchem. J., 1995, 51, 266-272.
• [17] Goltz D.M., Skinner C.D. i Salin E.: Sample introduction for inductively coupled plasma atomic emission spectrometry using an inductively heated vaporizer. Spectrochim. Acta, 1998, 538, 1139-1147.
• [18] Gregoire D.C.: Electrothermal vaporization sample introduction for inductively coupled plasma – mass spectrometry. [W:] Discrete sample introduction techniques for inductively compled plasma mass spectrometry. Wilson & Wilsons, Elsevier 2000.
• [19] Polska Norma PN-EN ISO 8178-1: 1996, Pomiar emisji spalin. Polski Komitet Normalizacyjny 1999.
• [20] Merkisz J., Lijewski P., Pielucha J. i Bielaczyc P.: Uwagi o pomiarach emisji cząstek starych i zadymienia spalin w testach stacjonarnych. International Conference Euro Oil and Fuel, Kraków 2006.
• [21] Kemula W. i Hulanicki A.: Spektralna analiza emisyjna. PWN, Warszawa 1956.
• [22] Ntebogeng S.M., Wondimu T. i McCrindle R.I.: Reductive separation and slurry nebulization of converter matter for ICP-OES analysis of some platinum group metals and gold. J. Anal. At. Spectrom., 2004,19, 1493-1503.
• [23] Rodushkin L, Ruth T. i Huhtasari A.: Comparison of two digestion methods for elemental determination in plant material by ICP techniques. Anal. Chim. Acta, 1999, 378, 191-201.
• [24] Kurfuerst U., Solid Sample Analysis. Springer, Heidelberg 1998.
• [25] Sutherland R.A.: A re-examination of platinum-group element concentrations in the environmental certified reference material BCR-723. Int. J. Environ. Anal. Chem., 2007, 87, 501-516.
• [26] Sutherland R.A.: Platinum group element concentrations in BCR-723: A quantitative review of published analysis. Anal. Chim. Acta, 2007, 582, 201-211.
• [27] Dongarra G., Sabatino G., Triscari M. i Yarrica D.: The effects of anthropogenic particulate emissions on roadway dust and Nerium oleander leaves in Messina (Sicily, Italy). J. Environ. Monit., 2003, 5, 766-775.
• [28] Leśniewska B.A., Godlewska-Żyłkiewicz B., Ruszczyńska A., Bulska E. i Hulanicki A.: Elimination of interferences in determination of platinum and palladium in environmental samples by inductively coupled plasma mass spectrometry. Anal. Chim. Acta, 2006, 564, 236-243.
• [29] Fukai T., Kobayashi T., Sakaguchi M., Aoki M., Saito T., Fujimori E. i Haraguchi H.: Chemical characterization of airborne particulate matter in ambient air of Nagoya, Japan, as studied by the multielement determination with ICP-AES and ICP-MS. Anal. Sci., 2007, 23, 207-216.
• [30] Schramel P., Zischka M., Muntau H., Stojanik B., Daras R., Gomez Gomez M. i Quevauviller Ph.: Collaboratlve evaluation of the analytical state-of-art of platinum, palladium and rhodlum determinations in road dust. J. Environ. Monit., 2000, 2, 443-451.
• [31] Zereini F., Wiseman C., Alt F., Messerschmidt J., Miiller J. i Urban H.: Platinum and rhodlum concentratlons in airborne particulate matter in Germany from 1988 to 1998. Environ. Sci. Technol., 1996,35, 2001-2011.
• [32] Zischka M., Schramel P., Muntau H., Rehnert A., Gomez M.G., Stojanik B., Wannemaker G., Dams R., Quevauviller Ph. i Maier E.M.: A new certified reference material for the quality control of palladium, platinum and rhodium in road dust, BCR-723. Trends Anal. Chem., 2002, 21, 12-23.