Вольтамперометричний аналіз неорганічних сцинтиляційних матеріалів - Автореферат

Сцинтиляційні матеріали, що розглядаються, а також елементи, що входять до їх складу, під час технологічних процесів можуть потрапляти у навколишнє середовище (повітря робочої зони і населених місць, стічні і природні води і т. д.). Серед методів, що застосовуються для аналітичного контролю зазначених обєктів, певні переваги має вольтамперометрія (ВА), різні варіанти якої дозволяють контролювати вміст ряду елементів у різних концентраційних діапазонах і реалізуються за допомогою порівняно недорогої і доступної апаратури. Дисертаційна робота виконувалася згідно тематичного плану науково-дослідних робіт Інституту монокристалів НАН України, а саме, за темами: 428-91 «Аналітичний контроль виробництв монокристалів, шихти і вихідної сировини»; 953-88-91 «Розробка і впровадження автоматизованої технології вирощування сцинтиляційних монокристалів великого діаметру для медичних гамма-камер»; 712-94 (РК 00194V029840) і 780-95 (РК 0195V022069) «Розробка методів аналітичного контролю сировини, продукції та обєктів навколишнього середовища»; РК 0196V009869 «Розвиток перспективних інструментальних методів аналітичної хімії функціональних матеріалів і обєктів навколишнього середовища». Метою дисертаційної роботи було створення комплексу методик вольтамперометричного визначення ряду основних компонентів, легуючих добавок і домішок у сцинтиляційних матеріалах та обєктах навколишнього середовища, включаючи багатоелементні інверсійно-вольтамперометричні (ІВ) методики аналізу сировини, монокристалів, стічної води і повітря. Для досягнення поставленої мети в роботі необхідно було вирішити такі задачі: вибрати й оптимізувати умови пробопідготовки зразків сировини, монокристалів і обєктів навколишнього середовища з урахуванням їх фізичних і хімічних властивостей з метою одержання необхідної для полярографування форми елемента;У першому розділі наведено літературні дані про вплив домішкового складу на властивості сцинтиляційних монокристалів, розглянуто можливості різноманітних варіантів ВА для аналізу особливо чистих речовин і обєктів навколишнього середовища, а також показано сучасний стан багатоелементного інверсійно-вольтамперометричного аналізу. У третьому розділі викладено результати використання класичного РКЕ як інструменту для дослідження оксиду вольфраму (VI) (сировини для монокристалів CDWO4), валентного стану європію в монокристалах KCL(Eu) і непрямого визначення легуючих добавок Eu і Sm у LII(Eu) і NAI(Sm). У четвертому розділі показано, що оптимізація умов вимірювання методом зміннострумової ВА з ПКРЕ дозволяє застосовувати його як метод напівмікроаналізу (визначення Cd і Pb у складних гранатах); для визначення мікродомішок (Tl у солях цезію, W при дослідженні фазового складу WO3); для експресного контролю важких металів у повітрі робочої зони. Шостий розділ містить результати одночасного ІВ - визначення Zn, Cd, Pb, Tl, Bi, Sb і Cu у вихідній сировині для монокристалів NAI(Tl) (NAOH, NAI, HI, H2O2, I2, дистильована вода) і обєктах навколишнього середовища (вода різного походження, повітря робочої зони і населених місць, витяжки з грунту) із застосуванням РЕКТ. Вивчення впливу концентрації і РН фонового електроліту, часу деаерування розчину і періоду капання РКЕ (тк) на величину струму відновлення W(VI) (Ігр, МКА) дозволило знайти оптимальні умови вимірювання макрокількостей вольфраму.Доведено, що селективне розчинення оксиду вольфраму (VI) у розчинах Na2C2O4 і Na2CO3 дає змогу визначати полярографічним методом макро-і мікрокількості W в діапазоні від 1?10-4 до 80 % і тестувати придатність WO3 для твердофазного синтезу шихти сцитиляційних монокристалів вольфрамату кадмію. На прикладі нестехіометричного оксиду вольфраму (VI) доведено, що відновлення Fe (III) на фоні стабілізуючої суміші кислот в реакції взаємодії з нижчими ступенями оксидації перехідних металів є кількісним і дає змогу визначати полярографічним методом відхилення від стехіометрії оксидів цих металів. Доведено можливість кількісного полярографічного визначення Eu (II) і Eu (III) в монокристалах KCL(Eu) в запропонованих умовах розчинення цих кристалів, які забезпечують зберігання вихідних валентних форм європію.

Основний зміст

Доведено, що селективне розчинення оксиду вольфраму (VI) у розчинах Na2C2O4 і Na2CO3 дає змогу визначати полярографічним методом макро- і мікрокількості W в діапазоні від 1?10-4 до 80 % і тестувати придатність WO3 для твердофазного синтезу шихти сцитиляційних монокристалів вольфрамату кадмію.

На прикладі нестехіометричного оксиду вольфраму (VI) доведено, що відновлення Fe (III) на фоні стабілізуючої суміші кислот в реакції взаємодії з нижчими ступенями оксидації перехідних металів є кількісним і дає змогу визначати полярографічним методом відхилення від стехіометрії оксидів цих металів.

Доведено можливість кількісного полярографічного визначення Eu (II) і Eu (III) в монокристалах KCL(Eu) в запропонованих умовах розчинення цих кристалів, які забезпечують зберігання вихідних валентних форм європію.

Встановлено можливість високочутливого непрямого полярографічного визначення Eu і Sm на підставі реакції заміщення кадмію європієм або самарієм у комплексонаті кадмію.

Для суттєвого підвищення чутливості, експресності та відтворюваності вольтамперометричних вимірів обгрунтовано використання зміннострумової вольтамперометрії з повільнокапаючим ртутним електродом при високих швидкостях разгортки напруги.

Доведено можливість розділення піків свинцю і кадмію (на мікрограмовому рівні) при їх інверсійно-вольтамперометричному визначенні без попереднього відокремлення від 105-106-кратного надлишку талію за рахунок використання лужно-аміачного фонового електроліту запропонованого вмісту.

Доведено, що використовування стаціонарного ртутного крапельного електроду клапанного типу в однокрапельному режимі та режимі накопичення дає можливість визначення талію в монокристалах NAI(Tl), CSI(Tl) в широкому діапазоні його вмісту (10-6…10-2%).

Доведено, що використання ацетатного буферного розчину як фонового електроліту, а комплексону III - як маскуючого агента дає змогу одночасно визначати в розчинах Zn, Cd, Pb, Tl, Bi, Sb і Cu при співвідношеннях, які сильно розрізняються (наприклад, 5000:1 для Zn і Cd, 100:1 для Cd і Pb(Tl), 60:1 для Pb і Tl, 1:2000 для Tl і Cu), методом зміннострумової інверсійної вольтамперометрії зі стаціонарним ртутним крапельним електродом клапанного типу.

За результатами досліджень розроблено комплекс вольтамперометричних методик одно- і багатоелементного визначення основних компонентів (із малих наважок), легуючих добавок (від 1?10-6 до n?10-1%), мікродомішок (від n?10-7 до m?10-3%) в сцинтиляційних монокристалах і сировині для них, а також техногенних неорганічних забруднень в обєктах навколишнього середовища.

Бабич Г.А., Кисиль Е.П., Салихджанова Р.М.-Ф. Одновременное определение Zn, Cd, Pb, Tl, Sb, Bi и Cu в сточных водах методом переменнотоковой вольтамперометрии // Химия и технолог. воды. - 1992.-Т.14, № 6. - С. 422-427.

Бабич Г.А., Дрознер А.Л., Кисиль Е.П., Салихджанова Р.М.-Ф. Многоэлементный инверсионно-вольтамперометрический анализ особо чистых веществ, используемых в технологии получения монокристаллов NAI(Tl) // Высокочистые вещества. - 1993. - № 6. - С. 162-167.

Бабич Г.А., Кисиль Е.П. Инверсионно-вольтамперометрическое определение свинца в оксиде вольфрама (VI) для сцинтилляционных монокристаллов // Заводск. лаб. - 1993. - Т.59, № 7. - С. 19-20.

Бабич Г.А., Кисиль Е.П., Шахнович М.И. Полярографический анализ кристаллов KCL(Eu) // Укр. хим. журн. - 1994. - Т.60, № 10. - С. 701-705.

Бабич Г.А., Кисиль Е.П., Салихджанова Р.М.-Ф. Полярографическое исследование восстановительной способности нестехиометрического оксида вольфрама (VI) // Заводск. лаб. - 1994. - Т.60, № 4. - С. 1-4.

Виноград Э.Л., Проценко В.Г., Кисиль Е.П., Удовиченко Л.В. Влияние иода на люминесцентные свойства кристаллов NAI и NAI(Tl) // Укр. фіз. журн. - 1994. - Т.39, № 2. - С. 191-193.

Бабич Г.А., Кисиль Е.П., Науменко В.А., Салихджанова Р.М.-Ф. Применение переменнотоковой инверсионной вольтамперометрии в анализе объектов окружающей среды // Высокочистые вещества. - 1995.-N5. - С. 54-59.

Бабич Г.А., Кисиль Е.П., Салихджанова Р.М.-Ф. Метрологические аспекты многоэлементной инверсионно-вольтамперометрической методики анализа // Журн. аналит. химии. - 1996. - Т.51, № 5. - С. 480-485.

Бабич Г.А., Кисиль Е.П., Салихджанова Р.М.-Ф. Одновременное инверсионно-вольтамперометрическое определение Zn, Cd, Pb, Tl, Sb, Bi и Cu в воздухе // Заводск. лаб. Диагностика материалов. - 1998. - Т.64, № 11. - С. 3-5.

Бабич Г.А., Кисиль Е.П., Салихджанова Р.М.-Ф. Использование медленнокапающего ртутного электрода в анализе монокристаллов, особо чистых веществ и объектов окружающей среды // Современные методы аналитического контроля на промышленных предприятиях. М.: ЦРДЗ, 1991. - С. 119-121.

Бабич Г.А., Кісіль О.П., Саліхджанова Р.М.-Ф. Використання комплексоутворення для прямого та непрямого інверсійно-вольтамперометричного визначення важких i рідкісноземельних металів у монокристалах та природних обєктах // Всеукр. конф. з аналітичної хімії: Тез. доп. - Київ: Київський ун-т, 1995. - С. 22.

Kisil E.P., Babich G.A., Salikhdzanova R.M.-F. Multielemental environmental analysis by alternating stripping voltammetry // Proc. International Simp. on Analyt. Chem. (SAC 95). - London. - 1995. - E.1. - P9.

Бабич Г.А., Кісіль О.П., Саліхджанова Р.М.-Ф. Використання вольтамперометрії для вивчення оксиду вольфраму (VI) як сировини для монокристалів // Всеукр. конф. з аналітичної хімії.: Тез.доп. - Ужгород: Ужгородський університет, 1998. - С. 160.

Размещено на .ru