Determination of iron in ultrapure water by atomic absorption spectroscopy

Summary Beside ionic impurities, DI water contains non-ionic compounds, which mainly consist of the oxyhydrates of the elements Fe, Ti, and Si present as colloids. This paper describes an analytical method for Fe, which is based on a simple enrichment by evaporation and the subsequent determination by flameless AAS. It is demonstrated that DI water systems, which are mainly based on coprecipitation and ion exchange, remove the Fe from the main water only to a small extent. The Fe content in DI water shows significant variations.

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Bestimmung von Eisen in hochreinem Wasser durch Atomabsorptionsspektroskopie

Zusammenfassung Neben ionischen Bestandteilen enthält selbst hochreines Wasser auch nicht-ionische Komponenten, hauptsächlich Oxidhydrate der Elemente Ti, Fe und Si, die als Kolloide vorliegen. Die analytische Bestimmung des Eisens durch Eindampfen in einer einfachen Anordnung mit anschließender flammenloser AAS wird beschrieben. Es wird gezeigt, daß DI-Wasseranlagen, die heute zumeist noch nach dem Prinzip der Mitfällung und anschließendem Ionenaustausch arbeiten, nur begrenzt kolloidal vorliegendes Eisen entfernen und daß das Reinstwasser in seinem Fe-Gehalt stärkeren Schwankungen unterworfen ist.

     

Spurenbestimmung von Thallium in Gesteinen durch Flammen oder flammenlose Atomabsorptions-Spektralphotometrie nach Vorkonzentrierung durch Extraktion

Zusammenfassung Die beschriebene Methode für die Bestimmung von Tl in Zement und dessen Ausgangsmaterialien eignet sich auch für die Spurenbestimmung in Gesteinen, Lösungen, usw. Spuren von Tl können aus großen Gehalten von Ca oder Fe durch Maskieren der Fremdelemente in mineralsaurer Lösung mit großen Mengen Citronensäure, Ascorbinsäure, wenn nötig auch mit KCN, und Extrahieren bzw. Konzentrieren des Tl als Diethyldithiocarbaminat-Komplex mit kleinen Mengen Methylisobutylketon bei pH 10,5 abgetrennt werden. Tl⁺ und auch Tl³⁺ werden erfaßt. Der Methylisobutylketon-Extrakt kann direkt in die Flamme eingesprüht werden. Die Empfindlichkeit ist in Methylisobutylketon-Lösung etwa um 30% besser als in rein wäßriger Lösung. Ein Zusatz von Cd, welches unter den gegebenen Bedingungen ebenfalls mitextrahiert wird, verbessert die Empfindlichkeit durch Interferenzeffekt nochmals um weitere 30 %. Wird eine Proben-Einwaage von 1 g zur Extraktion verwendet, so kann noch 0,1 ppm Tl im Ausgangsmaterial nachgewiesen werden. 60 untersuchte Kationen und etwa 20 Anionen stören in weiten Grenzen nicht. Mit der flammenlosen Atomisierung im Graphitrohrofen können noch 20–100mal kleinere Mengen Tl bestimmt werden, wenn das Tl im Methylisobutyl-Extrakt mit HNO₃ in die Nitratform gebracht und mit Alkohol verdünnt wird. Die Methoden wurden mit Standardgesteinen und Zementproben mit zugesetztem Tl überprüft.

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Trace determination of thallium in rocks by flame or flameless atomic absorption spectrophotometry following pre-concentration by extraction

Summary A sensitive method for the trace analysis of Tl in cement raw materials, rocks and other samples by AAS is described. To the aqueous sample solutions, containing mainly Ca or Fe, large amounts of citric and ascorbic acid were added for masking interfering cations. Tl is extracted and concentrated as the diethyldithiocarbamate complex in methyl-isobutylketone at pH 10.5. This extract can directly be injected into the flame. The sensitivity was found to be 30% higher than for aqueous solutions and can be enhanced by another 30% by addition of some Cd. For a 1 g-sample the sensitivity is about 0.1 ppm Tl. Some 60 cations and 20 anions may be present in rather large amounts without disturbing the Tl-determination. A procedure for the flameless AAS is also described leading to a 20–100 times higher sensitivity. The methods were tested with standard rocks and with cement samples to which defined amounts of Tl had been added.

Für die Überprüfung des Manuskriptes möchte ich den Herren Dr. P. Baertschi und O. Antonsen herzlich danken.     

Hydridmethode zur Arsenbestimmung durch Atomabsorptionsspektrometrie mit Atomisierung im hei?en Quarzrohr

Zusammenfassung Nickel, Cobalt und Kupfer stören die Arsenbestimmung durch Atomabsorptionsspektrometrie mit Atomisierung von Arsenwasserstoff im heißen Quarzrohr. Der Störeinfluß läßt sich durch Komplexbildner vermindern. Von einer Anzahl untersuchter Chelatbildner zeigte Pyridin-2-aldoxim die größte Wirkung: 300 mg Pyridin-2-aldoxim in der Meßlösung schalten die Störung durch 40 mg Metalloxid aus.

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Hydride generation technique for the determination of arsenic by atomic absorption spectrometry with atomisation in a hot quartz tube — Elimination of metal interference by addition of chelating agents

Summary Nickel, cobalt and copper interfere in the quantitation of arsenic by atomic absorption spectrometry with atomisation of arsine in a hot quartz tube. A number of chelating agents was investigated with a view to eliminate the suppressing effect of these metals. Pyridine-2-aldoxime was most efficient: 300 mg of pyridine-2-aldoxime exclude an interference by up to 40 mg of metal oxide in the final solution.

Herrn Prof. Dr. Rudolf Bock zum 65. Geburtstag     

Determination of arsenic by arsine generation with reducing tube followed by graphite furnace atomic absorption spectrometry

Summary A sensitive method for hydride generation and graphite tube furnace atomic absorption spectrometric measurements with a reducing tube has been developed for the determination of arsenic in tea and orchard leaves. Arsines were generated in a horizontal glass tube, in which a pellet of NaBH₄ was placed. 1.5–2.0 l/min of argon flow rate and 2,400° C of atomization temperature were the best experimental conditions. The strong supression of the arsenic signal by Ni and Co was effectively eliminated with 1,10-phenanthroline. A detection limit of 0.3 ng was obtained with a precision of 3–4%.Paper read at the Meeting of the Japan Society for Analytical Chemistry, June 1980     

Quecksilberbestimmung in Wasser-, Fisch-, Pflanzen- und sedimentproben mit Hilfe der Atom-Absorptions-Spektroskopie

Zusammenfassung Quecksilber wurde in Flußwasser, Fischen, Pflanzen und Sedimenten durch Atom-Absorptions-Spektroskopie bestimmt. In Wasserproben wurden die Hg-Verbindungen mit H₂SO₄ aufgeschlossen und mit KMnO₄ oxidiert. Nach der Beseitigung des entstandenen MnO₂-Niederschlags bzw. des überschüssigen Permanganats mit HONH₃Cl wurde das Quecksilber mit SnCl₂ reduziert, durch einen Luftstrom in eine Vorlage mit bidest. Wasser+H₂SO₄ +KMnO₄ eingeleitet und damit angereichert. Quecksilber wurde nach Zusatz von SnCl₂ mit Hilfe eines Luftstroms in die Meßzelle eingeleitet und gemessen. Fisch-, Pflanzen- und Sedimentproben wurden mit H₂SO₄+HNO₃ aufgeschlossen und das Hg mit KMnO₄ allein (beim Fisch) oder KMnO₄+K₂S₂O₈ (bei Pflanzen und Sediment) oxidiert. Bei diesen Analysen wurden der MnO₂-Niederschlag und das überschüssige KMnO₄ ebenfalls mit HONH₃Cl beseitigt. Die Bestimmung wurde in einem geschlossenen System durchgeführt. Bei diesem System sind die Nachweisempfindlichkeit und die Reproduzierbarkeit besser als beim offenen System. Der mittlere relative Fehler beträgt 13,7% für Wasser, 1,9% für Fisch, 4,9% für Pflanzen und 5,6% für Sediment. Die Wiederfindung des Quecksilbers beträgt 91–122%.

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Determination of mercury in water, fish, plant and sediment samples by atomic-absorption spectroscopy

Summary Organic and inorganic Hg-compounds in water samples were decomposed with H₂SO₄ +KMnO₄. Precipitated MnO₂ and excess of permanganate were destroyed with HONH₃Cl. Mercury was reduced by SnCl₂ and driven by an air stream into an absorption solution containing KMnO₄ and H₂SO₄. This solution was treated with SnCl₂, and mercury was aerated into the measuring cell. Fish, plant and sediment samples were digested with H₂SO₄ +HNO₃. For the oxidation of all forms of mercury to Hg(II) ions, KMnO₄ was added to the fish samples and KMnO₄+K₂S₂O₈ to the plant and sediment samples. Precipitated MnO₂ and excess of permanganate were destroyed with HONH₃Cl, too. Mercury was determined by using a closed, recirculating air stream. Sensitivity and reproducibility of the closed-system were better than those of the open-system. The coefficient of variation was 13.7% for water, 1.9% for fish, 4.9% for plant and 5.6% for sediment samples. Recovery rate of mercury ranged from 91 to 122%.

     

Application of the theory of design of experiments in examination and elimination of the matrix effect

Summary A method of experimental optimization of an analytical procedure aimed at elimination of the matrix effect is proposed which is based on the theory of design of experiments. The criterion functions Q are formulated, which are expressed by regression coefficients in the empirical mathematical model approximating the relationship between a quantity R and the concentrations of sample components. R denotes, for example, the measured signal (e.g. absorbance, emission intensity), the concentration of a component being determined read from the calibration graph, or the error of determination. The quantities Q depend, in general, on the conditions of analysis which can be expressed by the factors z ₁..., z _M (e.g., in AAS — observation height, gas flux, concentrations of the auxiliary substances in a sample, etc.). It is assumed that the extreme of a function Q corresponds to the optimum conditions of analysis. In this paper the relationship between a quantity Q and the factors z is approximated by the polynomial model. The regression coefficients in this model are estimated on the basis of the results of an experiment carried out according to the composite rotatable design. The extreme of the model is found mathematically. Various criterion functions Q are discussed. An example concerning determination of Mg and Ca in AlCl₃ reagent by AAS is presented.

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Anwendung der Theorie der Versuchsplanung zur Untersuchung und Eliminierung des MatrixeffektsBestimmung von Mg and Ca in AlCl₃ mit Hilfe der AAS

Zusammenfassung Ein auf der Theorie der Versuchsplanung beruhendes Verfahren zur experimentellen Optimierung einer analytischen Methode mit dem Ziel der Eliminierung des Matrixeffekts wird beschrieben. Die Kriteriumfunktionen Q werden formuliert, die durch Regressionskoeffizienten in einem mathematischen Modell ausgedrückt werden, das der Beziehung zwischen einem Wert R und den Konzentrationen der Bestandteile angenähert ist. Hierbei bedeutet R z. B. das gemessene Signal (Extinktion, Emissionsintensität), den von der Eichkurve abgelesenen Konzentrationswert oder den Fehler der Bestimmung. Der Wert Q hängt im allgemeinen von den Analysenbedingungen ab, die durch die Faktoren z ₁... z _M (bei der AAS zum Beispiel die Beobachtungshöhe, der Gasstrom, die Konzentration von Hilfssubstanzen usw.) ausgedrückt werden können. Es wird angenommen, daß der Extremwert einer Funktion Q den optimalen Analysenbedingungen entspricht. Die Beziehung zwischen Q und den Faktoren z wird durch ein Polynommodell angenähert. Die Regressionskoeffizienten in diesem Modell werden aufgrund von Versuchsergebnissen bestimmt. Der Extremwert des Modells wird mathematisch berechnet. Verschiedene Kriteriumfunktionen Q werden diskutiert. Als Beispiel wird die Bestimmung von Mg und Ca in AlCl₃ mit Hilfe der AAS beschrieben.

     

Determination of boron, carbon, nitrogen and oxygen in nickel by charged particle activation analysis

Summary The determination of boron, carbon, nitrogen and oxygen in nickel by charged particle activation using the reactions ¹⁰B(d, n)¹¹C, ¹²C(d, n)¹³N, ¹⁴N(p, )¹¹C and ¹⁶O(³He, p)¹⁸F is studied. The interference of ¹¹B(p, n)¹¹C with the ¹⁴N(p, )¹¹C reaction is taken into account. ¹¹C, ¹³N and ¹⁸F are separated by oxygen combustion followed by trapping of ¹¹CO₂ in NaOH and by steam distillation of ¹³NH₃ and of H₂Si¹⁸F₆, respectively. The results obtained were 0.129±0.035 g g^–1 for boron, 86.4±8.3 g g^–1 for carbon, 1.077±0.037 g g^–1 for nitrogen and 8.91±1.00 g g^–1 for oxygen. The results for nitrogen and oxygen agreed satisfactorily with those of other analytical methods.Grateful acknowledgement is made to Prof. J. Hoste for his interest shown in this work, to J. Pauwels (B.C.M.N., Geel) for providing the samples, to B. F. Schmitt (Bundesanstalt für Materialprüfung, Berlin) for helpful information concerning the radiochemical separation of ¹¹C and to the NFWO and the IIKW for financial support.     

Verwendung von hydrophilen Glykolmethacrylat-Gelen mit chemisch gebundenem 8-Hydroxychinolin bei Spurenanalysen

Zusammenfassung Hydrophile makroporöse Copolymere von Glykolmethacrylat mit Glykolmonomethacrylat mit über eine Azogruppe gebundenem 8-Hydroxychinolin zeichnen sich durch eine rasche Gleichgewichtseinstellung bei Austauschprozessen aus (2–5 min). Die Sorptionsisothermen von Pb²⁺ und Cu²⁺ wurden gemessen (Sorptionsvermögen 0,2–0,3 mMol Me/g). Die Verteilungskoeffizienten für Pb²⁺ und Cu²⁺ sinken von etwa l0⁵ auf 10² bei 90% iger Sättigung. Die Anwendung von Mikrokolonnen (0,02 ml Gesamtvolumen des Austauschers) zur Abtrennung und Anreicherung von Schwermetallspuren in ng-Mengen für die nachfolgende flammenlose Atomabsorption wurde vorgeschlagen. Als Beispiel wird die Bestimmung von Cu, Fe, Mn und Pb (5×10^–7–5×10^–5%) in Ammoniumfluorid beschrieben.

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Use of hydrophilic glycolmethacrylate gels with bound 8-hydroxyquinoline in trace analysis

Hydrophilic macroporous glycolmethacrylate-glycolmonomethacrylate copolymers with 8-hydroxyquinoline, bound via the azo-group, possess a high equilibration rate for exchange processes (2–5 min). The sorption isotherms of Pb²⁺ and Cu²⁺ have been studied (sorption capacity of 0.2–0.3 mMol · g^–1. The partition coefficients for Pb²⁺ and Cu²⁺ (about 10⁵ for unsaturated exchanger) are lowered in dependence of the exchanger saturation (about 10² for 90% saturation). The use of microcolumns (total volume of the exchanger 0.02 ml) for the separation and enrichment of traces of heavy metals in ng-amounts for the subsequent flameless atomic absorption spectroscopy is proposed. The determination of Cu, Fe, Mn and Pb (5×10^–7 to 5x10^–5%) in a high purity ammonium fluoride is described as an example.