Dissolution of niobium and tantalum matrix and their separation from trace elements by means of extraction with diantipyrylmethanes

Summary The separation of niobium and tantalum as matrices from other elements that appear as trace impurities was systematically examined by extraction with diantipyrylmethane and hexyl-diantipyrylmethane. The decomposition of the matrices in the HF/HNO₃ mixture was optimised by using the smallest possible quantities of nitric acid, because the presence of nitric acid hindered the efficiency of the separation. For the same reason the elimination of nitric acid from the sample solution by evaporation and also by decomposition with formic acid and urea was examined.Also taken into account in the examination was the behaviour of the trace elements to be determined during the decomposition of the samples and the removal of nitric acid. Arsenic, selenium and noble metals proved to be critical trace elements for which special measures are needed.The separation was undertaken under both static and dynamic conditions. For the elements Ag, Be, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Hf, Ir, K, La, Mo, Mn, Na, Ni, Se, Sc, Sn, Pa, V, W, Y, Zn and Zr, the separation yields are between 93% and 100% whereas in the case of the elements As, Au, Pd, Pt, Re and Sb a significant co-extraction takes place.

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Auflösung von Niob- und Tantalmatrix und ihre Abtrennung von Spurenelementen durch Extraktion mit Diantipyrylmethanen

Zusammenfassung Die Abtrennung von Niob und Tantal als Matrices von anderen als Spurenverunreinigungen vorkommenden Elementen durch Extraktion mit Diantipyrylmethan und Hexyl-Diantipyrylmethan aus HF-Medium wurde systematisch untersucht. Da die Anwesenheit von Salpetersäure die Effizienz dieses Trennverfahrens hemmt, wurde der Aufschluß der Matrices im HF/HNO₃-Gemisch optimiert und die Eliminierung von HNO₃ aus der Probelösung durch Eindampfen sowie durch Zersetzung mit Ameisensäure und Harnstoff überprüft.Mit einbezogen in diese Untersuchung wurde das Verhalten der zu bestimmenden Spurenelemente während des Aufschlusses und der Zersetzung von HNO₃. Arsen, Selen und die Edelmetalle haben sich dabei als kritische Spurenelemente erwiesen, für deren fehlerfreie Erfassung spezielle Maßnahmen erforderlich sind.Die Abtrennung wurde sowohl unter statischen als auch unter dynamischen Bedingungen vorgenommen.Bei den Elementen Ag, Be, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Hf, Ir, K, La, Mo, Mn, Na, Ni, Se, Sc, Sn, Pa, V, W, Y, Zn und Zr kann die Trennung mit einer Ausbeute zwischen 93 und 100% erreicht werden, während die Elemente As, Au, Pd, Pt, Re und Sb stark mitextrahiert werden.

     

Simultaneous determination of the toxic trace metals Cd, Cu, Pb and Zn in soils by differential pulse anodic stripping voltammetry

Summary A convenient and accurate analytical procedure has been developed for the simultaneous determination of the toxic trace metals Cd, Cu, Pb and Zn in soils. The method is based on differential pulse anodic stripping voltammetry at the hanging mercury drop electrode in the analyte resulting from the digested soil. Pressurized wet digestion of the finely powdered soil in a mixture of HNO₃-HCl optionally followed by UV irradiation of the analyte to decompose dissolved organic matter, was used to prepare the analyte for the voltammetric analysis. The applicability of the method was proved by the analysis of 12 soil samples from various polluted and unpolluted regions. The accuracy was verified with the standard soil material SO-6 from JRC, Ispra, and by the parallel analysis of 8 different soil samples with the described procedure and with the relevant modes of atomic absorption spectrometry as an independent determination method.

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Simultanbestimmung der toxischen Spurenmetalle Cd, Cu, Pb und Zn in Böden mit Hilfe der differentiellen Pulsinversvoltammetrie

Zusammenfassung Ein zuverlässiges und leicht durchführbares Analysenverfahren zur Simultanbestimmung der toxischen Spurenmetalle Cd, Cu, Pb und Zn in Böden wird vorgestellt. Die Bestimmungsmethode ist die differentielle Pulsinversvoltammetrie an der hängenden Quecksilbertropfenelektrode im Analyten, der aus dem Aufschluß der Bodenprobe resultiert. Die fein pulverisierte Bodenprobe wird einem Druckaufschluß mit HNO₃-HCl-Gemisch unterworfen. Gegebenenfalls wird der resultierende Analyt mit UVLicht bestrahlt zur photolytischen Zersetzung noch vorhandener gelöster organischer Substanzen. Die breite Anwendbarkeit des Verfahrens wird durch die Analyse von 12 Bodenproben aus verschiedenen belasteten und unbelasteten Regionen demonstriert. Zur Richtigkeitssicherung wurden der Bodenstandard SO-6 von JRC, Ispra, untersucht und acht verschiedene Bodenproben einer Parallelbestimmung mit der differentiellen Pulsinversvoltammetrie und mit entsprechenden Moden der Atomabsorptionsspektrophotometrie unterzogen.

     

Use of control-engineering principles in chemical analysis

Summary A single beam subtraction photometric titration device [4] was investigated with control engineering methods to establish its static and dynamic properties. Using an appropriate controller, titrations of Zn(II) in the nMole range with EDTA and xylenol orange as an indicator were carried out within 3–5 s. The rates of the several chemical reactions had to be considered.

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Anwendung von Prinzipien aus der Regelungstechnik in der Chemischen AnalyseIV. Modellbildung und Regelung einer subtraktions-photometrischen Titration mit einem Lichtbündel bei zwei Wellenlängen

Zusammenfassung Das Subtraktions-photometrische Titriergerät mit einem Lichtbündel [4] wurde mit Methoden aus der Regelungstechnik untersucht, um die statischen und dynamischen Eigenschaften zu ermitteln. Mit einem geeigneten Regler konnten Titrationen von Zn(II) im nMol-Gebiet mit ÄDTA und Xylenol-Orange als Indicator innerhalb von 3– 5 s ausgeführt werden. Die Geschwindigkeit unterschiedlicher chemischer Reaktionen mußte berücksichtigt werden.

     

Comparative study of zinc tablet and sodium borohydride tablet reduction systems in the determination of arsenic, antimony, and selenium by atomic-absorption spectrophotometry via their hydrides

Summary An atomic-absorption spectrophotometric method for the rapid and sensitive determination of arsenic, antimony, and selenium with the hydride-argon/hydrogen flame system has been studied. The comparison of the zinc tablet combined with stannous chloride and potassium iodide, and the sodium borohydride tablet reduction systems are described. The sensitivities and precisions of both reduction systems are estimated to be nearly the same. From the results of the comprehensive study on interferences, the zinc system is concluded to be more selective than the sodium borohydride system, which is especially true for arsenic.

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Vergleichende Untersuchung der Reduktion mit Zink- oder Natriumborhydridtabletten bei der AAS-Bestimmung von Arsen, Antimon und Selen über ihre Hydride

Zusammenfassung Ein atomabsorptionsspektralphotometrisches Verfahren zur raschen und empfindlichen Bestimmung von Arsen, Antimon und Selen über ihre Hydride unter Verwendung der Argon-Wasserstoff-Flamme wurde im Hinblick auf die Reduktionssysteme untersucht. Die Verwendung von Zinktabletten in Kombination mit Zinn(II)-chlorid und Kaliumjodid sowie von Natriumborhydridtabletten wurde geprüft und gefunden, daß in bezug auf Empfindlichkeit und Reproduzierbarkeit keine nennenswerten Unterschiede bestehen. Das Zinksystem bietet jedoch eine bessere Selektivität, besonders im Falle von Arsen.

     

Abtrennung von Spurenelementen aus Wasser mit Hilfe von Celluloseaustauscher-Filtern und ihre Bestimmung durch R?ntgenfluorescenzanalyse mit Radionuklidanregung

Zusammenfassung Für die Abtrennung von Spurenelementen aus Wasser wird ein Celluloseaustauscher mit Chromotropsäure als funktioneller Gruppe in Form von dünnen Filtern verwendet (Kapazität etwa 0,0075 mÄq.). Die Filtrationszeit für 100 ml Wasser beträgt etwa 10 min. Das Verhalten der Elemente Fe, Cu, Zn, Sr und Hg wird näher untersucht. Fe, Cu, Zn und Sr werden im pH-Bereich von etwa 4–6,5 mit einer Filtrationsausbeute >90 % festgehalten, sofern der Gehalt die Kapazität des Filters nicht übersteigt. Größere Gehalte an Calcium-Ionen oder Natrium-Ionen stören die Abtrennung erheblich. Die Filter werden direkt für die Röntgenfluorescenzanalyse verwendet. Eichkurven für die Elemente mit den Ordnungszahlen 25–38 werden angegeben. Zum Vergleich werden Chelex-Filter herangezogen. Die Vor- und Nachteile der Verwendung von Celluloseaustauscher-Filtern werden diskutiert.

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Separation of trace elements from water by means of cellulose exchanger filters and their determination by X-ray fluorescence analysis using radionuclide excitation

For the separation of trace elements from water cellulose containing chromotropic acid as functional group is used in form of thin filters (capacity 0.0075 mEq.). The time necessary for the filtration of 100 ml is about 10 min. The behaviour of the elements Fe, Cu, Zn, Sr and Hg is studied in detail. Fe, Cu, Zn and Sr are fixed on the filter in the range from pH 4–6.5 with a yield >90%, provided the content of the elements does not exceed the capacity of the filter. Larger amounts of calcium ions or sodium ions interfere considerably with the separation of the elements mentioned above. The filters are used directly for analysis by X-ray fluorescence. Calibration curves for the elements with atomic number 25–38 are presented. For comparison Chelex filters are investigated, too. The advantages and disadvantages in the use of the cellulose filters are discussed.

     

Interferences of hydride forming elements and of mercury in the determination of antimony, arsenic, selenium and tin by hydride-generation AAS

Summary By means of the radiotracer technique supplemented by conventional absorption measurements, the interferences of As, Bi, Hg, Pb, Sb, Se, Sn and Te in amounts between 10 g and 1 mg with the determination of As, Sb, Se and Sn by hydride generation AAS using heated quartz tube were investigated during the hydride-generation and the atomization stages. Amounts up to 100 g of Hg and Pb do not cause any detectable interference. The interference of Bi and Te is dominant in the hydride-generation stage and that of As, Se, Sb and Sn in the atomization stage. Tin is retained to a considerable extent in the quartz tube and the resulting memory effect makes the determination of As, Sb, and Se impossible. In the absence of interfering elements, the efficiency of the formation of hydrides of As, Sb, Se and Sn was close to 100%. However, a reduction of Sb(V) to Sb(III) prior to the hydride-generation is necessary for which an improved procedure was developed.

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Störungen von Hydridbildnern und von Quecksilber bei der Bestimmung von Antimon, Arsen, Selen und Zinn durch die Hydrid-AAS

Zusammenfassung Mittels der Radiotracertechnik und Atomabsorptionsspektrometrie wurde der Störeinfluß unterschiedlicher Mengen (10–1000 g) von As, Bi, Hg, Pb, Sb, Se, Sn und Te auf die Bestimmung von As, Sb, Se und Sn mit der Hydrid-AAS untersucht. Durch diese Verfahrenskombination war es möglich, das Ausmaß der Störungen durch diese Elemente sowohl im Hydrierungs- als auch im Atomisierungsschritt zu bestimmen sowie zum großen Teil auch die Gründe für ihr Auftreten aufzuklären. Keine nachweisbare Störung verursachen Hg und Pb bis zu jeweils 100 g. Die Störung durch Bi und Te tritt hauptsächlich im Hydrierungsgefäß auf, hingegen die durch As, Sb, Se und Sn im wesentlichen in der Quarzabsorptionszelle. Bei Zinn wurde ein starker Memoryeffekt festgestellt, der aus der Ablagerung dieses Elements in der Quarzküvette resultiert und der die Bestimmung von As, Sb und Se völlig unmöglich macht. Ohne diese Störelemente liegen die Hydrierungsausbeuten für As, Sb, Se und Sn bei nahezu 100%. Bei Antimon ist allerdings eine vorherige Reduktion von Sb(V) zu Sb(III) notwendig, für die ein verbessertes Verfahren vorgeschlagen wurde. Denn durch die Radiotracertechnik konnte nachgewiesen werden, daß die während der Alterung von Sb(V)-Lösungen durch Kondensationsprozesse entstehenden Polysäuren nicht mehr hydriert werden können.

     

Bestimmung von Nanospuren Antimon in biologischer Matrix

Zusammenfassung Eine selektive Bestimmung von Antimon durch Atomabsorptionsspektrometrie ist durch elektrothermale Atomisierung von Antimonwasserstoff in einem Argonspülgasstrom möglich. Das Verfahren erfordert eine hohe und reproduzierbare Geschwindigkeit der Reduktion des Antimons zu Antimonwasserstoff in der wäßrigen Probelösung. Geeignete Bedingungen für diese Reduktion erreicht man, wenn man in der Lösung zunächst einen Komplex von Antimon(III) mit Äthylendiamintetraessigsäure bildet; dieser Komplex reagiert mit Natriumborhydrid in der geforderten Weise zu Antimonwasserstoff. Bei der Mineralisierung des organischen Materials ist auf genaue Temperaturführung zu achten.

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Determination of nanotraces of antimony in biological samples

Summary High selectivity in measuring antimony by atomic absorption spectrometry is obtained by electrothermal atomisation of stibine in a stream of argon purging gas. This procedure requires a fast and reproducible reduction to stibine of the total antimony present in an aequeous solution. Optimum conditions for this reduction are reached by first transforming all antimony in the solution to an EDTA-chelate of antimony(III) which then reacts uniformly with sodium boron hydride to give stibine. Close temperature control is essential in decomposition of biological samples.

     

Analytik von Elementspuren in Meerwasser. I

Zusammenfassung Mit Hilfe von Radiotracern wird die Eignung der Dithiocarbamatfällung von Schwermetallspuren aus wäßrigen, alkalibelasteten Lösungen für die Herstellung von RFA-Meßproben anhand von Ausbeute- und Homogenitätsuntersuchungen demonstriert.Die Membranfiltration der Niederschläge liefert dabei beaufschlagte Filter, die direkt mit Hilfe der radionuklidangeregten RFA vermessen werden können.Die Elution von mit Dithiocarbamatkomplexen beaufschlagten Membranfiltern bzw. damit beladenen Chromosorbsäulen liefert Lösungen, aus denen die Elementspuren mit Hilfe von Spezialmethoden der RFA bestimmt werden können. Dies gilt insbesondere für die Herstellung von Meßproben für die RFA mit totalreflektierendem Probenträger.Potentielle Anwendungsbereiche der untersuchten Verfahren liegen im Bereich der Elementspurenbestimmung in biologischen Flüssigkeiten und insbesondere in der Wasseranalytik.

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Analysis of trace elements in sea water. ITracer studies on the development of trace analytical procedures for the multielement determination of heavy metals in aqueous solutions by variants of the energy dispersive X-ray fluorescence analysis

Summary The suitability of dithiocarbamate precipitation of heavy metal traces out of aqueous, alkali loaded solutions for the preparation of measuring samples for X-ray fluorescence analysis (XRF) is demonstrated by investigation of yield and homogeneity with the help of radio tracers. Membrane filtration of the precipitates results in carbamate loaded filters, which can be directly measured by radioisotope excited XRF.The elution of the membrane filters or of dithiocarbamate complex loaded chromosorb-columns, respectively, yields solutions, out of which the element traces can be determined by special XRF-methods. This especially applies to the preparation of measuring samples for XRF with totally reflecting sample supports. Potential fields of application for the investigated procedure are the determination of trace elements in biological liquids and especially water analysis.

Herrn Prof. Dr. K. H. Lieser zum 60. Geburtstag gewidmet     

On the loss of cadmium, antimony and silver during dry ashing of biological material

Summary The loss of cadmium, antimony and silver during dry ashing of marine weeds, mussels and shrimps was studied with the aid of radioactive tracers. Except for antimony all biological material was labelled by uptake of the radioactive tracers by the organisms while still alive. At an ashing temperature of 500° C and below no significant loss by volatilization of these elements occurs. The results obtained at higher temperatures with cadmium show that the behaviour of this element may depend on the composition of the organic material. Retention on the wall of quartz crucibles did not cause serious losses.

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Über den Verlust an Cadmium, Antimon und Silber bei der Trockenveraschung von biologischem Material

Zusammenfassung Mit Hilfe radioaktiver Tracer wurden die Verluste an Cadmium, Antimon und Silber bei der Trockenveraschung von Seetang, Muscheln und Krabben untersucht. Mit Ausnahme von Antimon wurden alle Materialien mit den Tracern durch Aufnahme im lebenden Zustand markiert. Bei Veraschungstemperaturen von 500° C und darunter konnten keine signifikanten Verluste durch Verflüchtigung der Elemente festgestellt werden. Das Verhalten von Cadmium bei höheren Temperaturen kann von der Zusammensetzung des organischen Materials abhängen. Verluste durch Haften an der Wand des Quarztiegels waren unbedeutend.

     

On the determination of molybdenum with dithiol in biological materials with high levels of copper and iron

Summary For the spectrophotometric determination of molybdenum in biological materials of high Cu and Fe contents, Mo is first separated from the other elements by extraction as the-benzoinoxime complex from strongly acid solution. It is determined by spectrophotometry using dithiol as reagent. Cu and Zn may be determined by atomic absorption measurement from the aqueous phase left from the Mo extraction. Detection limit for Mo is 0.1 g/g, mean recovery from 1 g/g 96 ± 10%.

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Zur Bestimmung von Molybdän mit Dithiol in biologischem Material mit hohen Kupfer- und Eisengehalten

Zusammenfassung wird zunächst Mo von den anderen Elementen durch Extraktion als-Benzoinoximkomplex aus stark saurer Lösung abgetrennt. Bestimmt wird Mo durch Spektralphotometrie mit Dithiol als Reagens. Cu und Zn können in der von der Mo-Extraktion verbleibenden wäßrigen Phase durch Atomabsorptionsspektralphotometrie bestimmt werden. Die Nachweisgrenze für Mo beträgt 0,1 g/g, die Wiederfindensrate für 1 g/g 96 ± 10%.