Кінетична модель процесів електротермічної атомізації в атомно-абсорбційному спектрометрі - Автореферат

бесплатно 0
4.5 170
Вивчення процесів, протікаючих на поверхні в газовій фазі графітової печі, при атомізації проби. Порядок аналізу особливостей комп"ютерного розрахунку температури газової фази для порожнистої печі та для випадку дозування проби на піролітичну платформу.


Аннотация к работе
Щоб зрозуміти причини зміни атомно-абсорбційного (АА) сигналу, а отже, зясувати вплив фізико-хімічних чинників на його інтенсивність і форму використовують математичні моделі, що описують процеси, які відбуваються з пробою під час аналізу. З цією метою в Інституті прикладної фізики НАН України розроблена оригінальна кінетична модель на основі розвязку диференціального рівняння дифузії з джерелом, що з високою точністю описує форму АА сигналу. За допомогою моделі можна знайти основні параметри процесу, такі, як енергія утворення вільних атомів елемента, який аналізують, коефіцієнт дифузії атомів в інертному газі, швидкість утворення і швидкість дифузійного винесення вільних атомів з печі. Мета цієї роботи полягає в створенні кінетичної моделі процесів атомізації в графітових печах при ЕТААС, яка адекватно описує АА сигнал у реальних неізотермічних умовах його формування і отримання конкретного, доступного для розуміння і аналізу аналітичного виразу, що описує форму АА сигнау. Досягнення поставленої мети передбачало розвязання таких задач: визначити, які процеси протікають на поверхні і в газовій фазі графітової печі при атомізації проби, оцінити вклад кожного процесу в формування атомно-абсорбційного сигналу і виявити основні, найбільш істотні (карботермічне відновлення, температурне розширення газу і дифузійне винесення), вивчити кожний основний процес окремо і визначити його параметри;Тому створення моделі ЕТААС і розрахунки фізико-хімічних процесів, що відбуваються під час АА аналізу, вимагають точного знання залежності температури печі від часу її розігріву. Зроблено висновок, що для коректного аналітичного опису фізико-хімічних процесів, що відбуваються при атомізації в печі, необхідне розвязання диференціального рівняння дифузії з джерелом. Доцільно розглянути тільки основні процеси при атомізації проби, що відбуваються в печі, тобто процеси утворення вільних атомів, їх дифузійне винесення і термічне розширення газу під час розігріву печі. Чутливість атомно - абсорбційного аналізу з атомізацією в полумї обмежена сторонніми реакціями, що відбуваються в атомізаторі, і коротким терміном перебування частинок (10-3 с) в ньому. Використовуючи залежність Il від температури як калібровочну функцію, нескладно отримати залежність температури печі T від часу її розігріву t (Рис.1).Вперше знайдено аналітичний вираз, який з високою точністю описує інтенсивність і форму атомно-абсорбційного сигналу в реальних неізотермічних умовах: інтенсивність АА сигналу в ЕТААС пропорційна кількості (масі) вільних атомів елемента, який аналізується, в газовій фазі графітової печі; вперше доказано, що форма та інтенсивність АА сигналу в ЕТААС визначається в основному трьома процесами: утворенням вільних атомів елемента, їх дифузійним винесенням та термічним розширенням газової фази при розігріві печі; За допомогою моделі з експериментальних даних можна одержувати основні кінетичні параметри процесу атомізації: енергію утворення вільних атомів елементу, який аналізується, коефіцієнт дифузії атомів в інертному газі, швидкість утворення та швидкість дифузійного винесення вільних атомів з обєму печі. Модель дозволяє аналізувати вплив кожного кінетичного параметра на інтенсивність та форму АА сигналу, прогнозувати очікувану чутливість при заданих умовах аналізу. Використання моделі для аналізу експериментальних даних показало, що при низьких температурах атомізації дифузійне винесення ускладнюється процесом адсорбції-десорбції вільних атомів на холодних ділянках графітової печі, при цьому сумарна енергія утворення вільних атомів зростає.

План
1. ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ

Вывод
Розроблена оригінальна кінетична модель процесів атомізації в графітових печах в атомно-абсорбційній спектрометрії на основі рішення диференціального рівняння дифузії з джерелом.

Вперше знайдено аналітичний вираз, який з високою точністю описує інтенсивність і форму атомно-абсорбційного сигналу в реальних неізотермічних умовах: інтенсивність АА сигналу в ЕТААС пропорційна кількості (масі) вільних атомів елемента, який аналізується, в газовій фазі графітової печі;

вперше показано і експериментально підтверджено, що густина атомної пари вздовж печі розподіляється за законом косинуса при будь-якому початковому розподілі проби;

вперше доказано, що форма та інтенсивність АА сигналу в ЕТААС визначається в основному трьома процесами: утворенням вільних атомів елемента, їх дифузійним винесенням та термічним розширенням газової фази при розігріві печі;

у процесі атомізації проби в печі паралельно протікають всі три процеси, взаємно впливаючи один на одного.

За допомогою моделі з експериментальних даних можна одержувати основні кінетичні параметри процесу атомізації: енергію утворення вільних атомів елементу, який аналізується, коефіцієнт дифузії атомів в інертному газі, швидкість утворення та швидкість дифузійного винесення вільних атомів з обєму печі.

Модель дозволяє аналізувати вплив кожного кінетичного параметра на інтенсивність та форму АА сигналу, прогнозувати очікувану чутливість при заданих умовах аналізу.

На відміну від інших моделей, які одержують кінетичні параметри тільки в окремих точках АА сигналу при ізотермічних умовах атомізації запропонована модель дозволяє використати і обробляти кожну точку сигналу в реальних неізотермічних умовах.

Використання моделі для аналізу експериментальних даних показало, що при низьких температурах атомізації дифузійне винесення ускладнюється процесом адсорбції-десорбції вільних атомів на холодних ділянках графітової печі, при цьому сумарна енергія утворення вільних атомів зростає.

Експериментально доказано, що механізм утворення вільних атомів елементу залежить від температури розкладу його сполук у пробі та спроможності взаємодіяти з графітовою поверхнею печі: для міді характерно карботермічне відновлення окислу графітовою поверхнею печі;

для срібла характерне випаровування мікрокристалів срібла.

Розрахунок показав, що порядок кінетики утворення вільних атомів для різних процесів атомізації теоретично може знаходитися в межах від 1/3 до 1, але висока дисперсність мікрокристалів проби наближує порядок до одиниці.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ ЗДОБУВАЧА

1. Рогульский Ю.В., Холодов Р.И., Суходуб Л.Ф. Кинетическая модель атомноабсорбционного сигнала // ЖАХ. - 2000. - Т. 55, №4. - С. 336-370.

2. Рогульский Ю.В., Холодов Р.И., Суходуб Л.Ф. Определение скорости разогрева графитовой печи для атомноабсорбционной спектрометрии // ЖАХ. - 1999. - Т. 54, №10. - С. 1077-1080.

3. Рогульський Ю.В., Холодов Р., Суходуб Л.Ф. Дослідження дифузії пари металу атомно-абсорбційним методом // УФЖ. - 1999. - Т. 44, №4. - С. 529-534.

4. Rogulsky Yu.V. A Kinetic Model of Atomization for Graphite Furnace Atomic Absorption Spectrometry // Analytical Russian German Ukrainian Symposia ARGUS-99 - Geesthacht (Germany). - 1999. - P. 76-77.

5. Рогульский Ю.В., Данильченко С.Н., Лушпа А.П., Суходуб Л.Ф. Определение содержания микроэлементов в сыворотке крови методом атомноабсорбционной спектрометрии с электротермической атомизацией // Клиническая лабораторная диагностика. - 1997. - №9. - С. 24-33.

6. Суходуб Л.Ф., Рогульський Ю.В., Данильченко С.Н. Елементний аналіз кріоподрібненої лікарської сировини // Український фармацевтичний журнал. - 1995. - №2. - С. 32-34.

7. Данильченко С.Н., Рогульський Ю.В., Суходуб Л.Ф. Елементний аналіз біологічних зразків // 1 зїзд Українського біофізичного товариства. - Київ. - 1994. - С. 82-83.

8. Рогульский Ю.В., Данильченко С.Н., Аксенов С.А. Методика атомноабсорбционного определения концентраций d-металлов-микроэлементов в сыворотке, плазме и цельной крови при использовании комплекса КАС-120.1 с ЭТА “Графит-2”: Методическое руководство // ИПФ НАН Украины, - Сумы. 1994. - 27 с.

Размещено на .ru
Заказать написание новой работы



Дисциплины научных работ



Хотите, перезвоним вам?