Workshop Metallanalytik Metallanalytik früher und heute
Verfahrensarten zur Bestimmung der Metalle Gravimetrie Volumetrie Fotometrie Polarographie / Voltammetrie Spektroskopie Chromatographie IC / RP-Chromatographie Kombinationen IC-ICP-MS, GC-AED, GC-ICP-MS
Gravimetrie Vorteile: geringe Kosten, in jedem Labor durchführbar, Trennungs-Möglichkeiten Nachteile: mässige Empfindlichkeit ab 100mg/L, zeitaufwändig (fällen, filtrieren, trocknen) Beispiele: Eisen/Alumium als Hydroxyd Calcium als Oxalat, Nickel als Ni-Dimethylglyoxim
Volumetrie Vorteile: geringe Kosten, in jedem Labor durchführbar, Trennungs-Möglichkeiten schnelle Durchführung Nachteile: mässige Empfindlichkeit ab 5mg/L, Störungen durch Matrix Beispiele: Komplexometrische Titrationen von Calcium und Magnesium mit EDTA mittels Calconcarbonsäure oder Eriochromschwarz-T
Fotometrie Vorteile: überschaubare Kosten, in jedem Labor durchführbar, rasche Durchführung Empfindlichkeit ab 0.05mg/L Nachteile: Störungen durch Matrix-Elemente Beispiele: Eisen als Phenanthrolin, Chrom-VI als Diphenylcarbazid, Mangan als Formaldoxim
Polarographie / Voltammetrie Vorteile: überschaubare Kosten, in jedem Labor durchführbar sehr Empfindlich ab 0.1µg/L Nachteile: extrem Störungsanfällig auf Organika wie Anorgika => spezielle Aufschlüsse, Verwendung von Ionenpuffer Quantifizierung mittels Standardaddition Beispiele: Pb, Cd, Cu in Wasser Cr-VI
Polarographie / Voltammetrie WorkElektrode HDME AuxElektrode Pt RefElektrode Ag/AgCl/KCl 3M
Spektroskopie Optische-Verfahren
Spektroskopie Optische-Verfahren
Spektroskopie Optische-Verfahren
Atomabsorbtions-Spektroskopie Flammen-Atomabsorbtionsspektroskopie Anregungsquelle Flamme Acetylen/Pressluft, Acetylen Lachgas Messen Absorbtion im Durchlicht sehr schnell BG ~1mg/L
Atomabsorbtions-Spektroskopie Kaltdampf-Atomabsorbtionsspektroskopie Ausstrippen von Hg als Dampf Messen Absorbtion im Durchlicht schnell BG 1-10ng/L Anreicherung mittels Goldamalgamisierung möglich Variante Fluorescenz
Atomabsorbtions-Spektroskopie Grafit-Rohr Atomabsorbtionsspektroskopie Anregungsquelle elektrische Beheizung im Grafit-Rohr Messen Absorbtion im Durchlicht sehr empfindlich BG ~0.1µg/L, langsam da sequenziell beschränkt linear
ICP-OES
DC-OES DC-Plasma (He als Plasmagas) selten
ICP-OES
ICP-OES
ICP-OES
ICP-OES
ICP-OES
ICP-OES
ICP-OES Spektrale Störungen
ICP-OES Fact Korrektur-Modell Cd 228.802nm Fe, As, Ni grün Original-Signal rot Stör-Signal gelb korrigiertes Cd
ICP-OES
ICP-OES
ICP-MS ICP-MS : Inductively Coupled Plasma - Mass Spectrometry Detektor Quantifizierung Massanalysator Trennung der Ionen nach m/z Ionenoptik Fokussierung Interface Beprobung Plasma Ionenquelle + 10-6 Torr 10-4 Torr 1-2 Torr 760 Torr
ICP-MS Probenzuführung Peltier gekühlte Scott-Spray Kammer
ICP-MS Sample-Kone Skimmer
ICP-MS Interferenzen Zugabe von CRI-Gasen Elemente die durch Molekülionen gestört sein können P, S, Mg, K, Ca, Fe, V, Cr, Ni, Zn, As, Se Isobarische Interferenzen 118 Sn 118 Cd 40 Ar 40 Ca Oxid Störungen 16 O 35 Cl 51 V 40 Ar 16 O 56 Fe 42,44 Ca 16 O 58,60 Ni Molekülionen Störungen 40 Ar 35 Cl 75 As 16 O 2 32 S 40 Ar 40 Ar 80 Se 15 N 16 O 31 P 38 Ar 40 Ar 78 Se 32 S 2 64 Zn
ICP-MS Ionenspiegel und Fokusierung
ICP-MS
ICP-MS
ICP-MS - Auftreffen von Ionen wir in einen vielfachen Ausstoß von Elektronen aus der Dynodenoberfläche umgewandelt - Ausstoß von Elektronen wird an jeder Dynode verstärkt - Auftreffen von Ionen resultiert in einem Puls von Elektronen
im Vergleich ICP-MS ICP-OES FAAS GFAAS Nachweis- ng/l µg/l µg/l - ng/l ng/l grenzen Proben Alle Elemente 5-30 Elemente 5-15 Sek. 2-3Min. Durchsatz 1-4 Min/Probe 1-10 Min/Probe Element Element Linearer Bereich 10 6 10 5 10 3 10 2 Genauigkeit -Kurzzeit 1-3% 0.1-2% 0.1-1% 1-5% -Langzeit <3% <3% < 2% <5% (4 hrs)
Chromatographie Verfahren Vorteile: überschaubare Kosten, in jedem Labor durchführbar, rasche Durchführung Empfindlichkeit ab 0.5mg/L Nachteile: Beispiele: Kationenchromatographie von Alkali- und Erdalkalimetallen in Sauberwasser IC mit LF-Detektion / RP-Chromatographie mit Ionenpaar-Reagenzien
Kombination verschiedener Techniken IC-ICP-MS Speziation von Cr-III und Cr-VI oder As III/V, Se IV/VI Trennung Cr III / VI Säule Hamilton PRP-X100, 4.1mm IDx 250mm, 10µm Eluent 3mM NH 4 NO 3 ph 9.3 Inject 200µL Flow 1.5ml/Min CRI-Gas H 2
Kombination verschiedener Techniken IC-ICP-MS - Speziation von Cr-III und Cr-VI - Säule Hamilton RPX-300 - Eluent 3mM NH4NO3 ph 9.3 - Flow 1.5ml/Min
Kombination verschiedener Techniken IC-ICP-MS BW 1,5,10 µg/l CrVI/III 20 0 '00 0 19 0 '00 0 18 0 '00 0 17 0 '00 0 16 0 '00 0 15 0 '00 0 14 0 '00 0 c /s Cr VI Cr_ 1 0 _1 1 _ 11 1 _ 1.DA TA Cr_ 1 0 _1 1 _ 11 1 _ 2.DA TA Cr_ 10 _ 1 1_ 1 1 3.DA TA Cr_ 10 _ 1 1_ 1 1 4.DA TA Cr_ 10 _ 1 1_ 1 1 5.DA TA 13 0 '00 0 12 0 '00 0 11 0 '00 0 10 0 '00 0 Cr VI Cr III 90 '0 00 80 '0 00 70 '0 00 60 '0 00 Cr III 50 '0 00 40 '0 00 30 '0 00 20 '0 00 10 '0 00 0 TI TI ON Cr VI Cr III Cr III RT [min ] 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 3 3.2 3.4 3.6 3.8 4 4.2 4.4 4.6 4.8 5 5.2
Kombination verschiedener Techniken IC-ICP-MS
Kombination verschiedener Techniken GC-AED Plasmagas für Sn: He 220mL/Min Hilfsgase H 2 und O 2 Plasmaquelle 70W bei 2,450 MHz Spectrometer 0.25m Czerny-Turner 171 bis 837 nm (Sn 271nm)
Kombination verschiedener Techniken GC-AED
Kombination verschiedener Techniken GC-AED
Kombination verschiedener Techniken GC-ICP-MS Trennung von Quecksilber und Organo-Quecksilber Verbindungen