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X射线荧光光谱法是一种比较成熟的现代分析测试技术,具有快速、精密和准确进行多元素同时分析的特点,广泛应用于地质、冶金和材料等领域,并不断向环境科学和生命医学等方面拓展。该法测定地质和土壤样品中的主、次量元素快速准确,同时避免复杂的酸消解,非常适合日常分析及工业生产中的质量控制。但是,存在痕量元素检测灵敏度低以及基体干扰的问题。因此,分离富集在X射线荧光方面的应用研究也一直比较活跃,相关研究有点滴滤纸片法、共沉淀法、离子交换纸法、固相萃取法和氢化物发生法等。分析工作者也不断进行一些新的分离富集方法探索,比如活性膜富集法、干渣法和电沉积富集法等。活性膜法操作耗时,干渣法操作重现性不易掌握。电沉积富集法是一种选择性好、操作简单以及富集效率高的方法,在富集的同时也能实现X射线荧光制样,具有广阔的应用前景。目前,电沉积在X射线荧光中的应用有少量报道,主要存在的问题是富集时间长、重现性较差。本文试图通过建立新的电沉积体系来克服这些问题,主要研究了高电压下多种金属同时富集体系、低电压下硼酸促进富集体系和非金属元素富集体系,并应用于环境水样中相关痕量元素的测定,获得了满意的结果。论文共分五章。
第一章综述了X射线荧光光谱法的研究历史和发展趋势,介绍了X射线荧光光谱法的原理以及仪器结构,详细介绍了共沉淀法、固相萃取法、氢化物发生法、干渣法和活性膜富集法的原理及其在X射线荧光光谱法中的应用,重点阐述了电沉积富集的原理、特点及其与X射线荧光光谱法相结合的研究现状。
第二章探讨了在较高的沉积电压下同时富集Mn、Cu、Cr、Pb、Zn和Cd的沉积体系。研究了电极材料的前处理方式,优化了沉积电压、pH和沉积时间等实验条件。在最佳条件下,溶液中的痕量Mn、Cu、Cr、Pb、Zn和Cd通过电沉积成功富集于抛光的铝片,采用X射线荧光光谱法可以准确的进行定量分析。通过电沉积富集待测元素以及分离基体,方法的灵敏度得到极大的改善。Mn、Cu、Cr、Pb、Zn和Cd的检出限分别为5.0ng·mL-1,5.5ng·mL-1,1.9ng·mL-1,9.9ng·mL-1,7.3ng·mL-1和24.8ng·mL-1。应用本法测定了水样中的痕量Mn、Cu、Cr、Pb、Zn和Cd,并进行了加标回收实验,回收率非常高。
第三章研究了在较低的富集电压下Ni、Cd和Pb的电沉积效率,本阶段最主要的成果是发现适量的硼酸对Ni和Cd的电沉积有促进作用。实验发现3种元素电沉积的最佳条件存在较大差异,Ni和Pb的沉积效率明显高于Cd,测定的灵敏度主要取决于Cd的沉积条件,综合考虑,确定了Ni、Cd和Pb同时富集的最佳条件。在最佳的条件下,建立了3种元素的同时分析方法,该法精密度好,基体干扰比较小,应用于环境水样中痕量Ni、Cd和Pb的测定,获得了满意的结果。
第四章初步探索了电沉积对非金属元素的富集方法,通过对Se和Te沉积条件的研究发现,Pb和Cu等金属离子对Se的电沉积有重要的促进作用,硒和碲的沉积条件差别比较大,而且硒的沉积效率明显高于碲,综合考虑,确定了二者同时较好富集的实验条件,并建立了电沉积制样-X射线荧光同时分析Se和Te的方法。通过精密度及回收率实验证明,该法是同时测定痕量Se和Te的理想方法。
第五章对全文进行总结,提出了今后工作的方向和重点。电沉积作为分离富集及X射线荧光制样方法在本课题中得到了一定的应用,并且实际样品的分析结果与其他成熟方法比较吻合。方法具有操作简单、精密度高和成本低廉的特点,在痕量元素分析方面有很大的应用潜力。