Определение галлия методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой в сплавах на основе никеля и железа с предварительным отделением от матрицы

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Предложена процедура по разделению микрокомпонента галлия и макрокомпонентов Cr, Mo, W, Ni и Co для определения галлия методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой в сплавах на основе никеля и железа (прецизионные никелевые сплавы, легированная и высоколегированная сталь). В качестве осадителя использовали фторид натрия. Определены оптимальные условия соосаждения галлия на осадке при отделении от рассматриваемых макрокомпонентов. Предел обнаружения галлия при отделении от макроколичеств Cr, Mo, W, Ni, Co составил 5 × 10–4 мас. %.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. А. Белозерова

Институт металлургии Уральского отделения РАН; Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина

Автор, ответственный за переписку.
Email: aa_belozerova@mail.ru
Россия, ул. Амундсена, 101, Екатеринбург, 620016; ул. Мира, 19, Екатеринбург, 620002

А. В. Майорова

Институт металлургии Уральского отделения РАН

Email: aa_belozerova@mail.ru
Россия, ул. Амундсена, 101, Екатеринбург, 620016

Н. Ю. Калинина

Уральский федеральный университет им. первого Президента России Б.Н. Ельцина

Email: aa_belozerova@mail.ru
Россия, ул. Мира, 19, Екатеринбург, 620002

М. Н. Бардина

Институт металлургии Уральского отделения РАН

Email: aa_belozerova@mail.ru
Россия, ул. Амундсена, 101, Екатеринбург, 620016

Список литературы

  1. Прокофьевa В.Ю., Наумов В.Б., Дорофеева В.А., Акинфиевa Н.Н. Концентрация германия и галлия в природных расплавах и флюидах по данным изучения включений в минералах // Геохимия. 2021. Т. 66. № 3. С. 231. (Prokofiev V.Y., Akinfiev N.N., Naumov V.B., Dorofeeva V.A. Germanium and gallium concentrations in natural melts and fluids: evidence from fluid inclusions // Geochem. Int. 2021. V. 59. № 3. P. 243. https://doi.org/10.31857/S0016752521030079)
  2. Mochalov L., Logunov A., Vorotyntsev V. Preparation of gallium of the special purity for semiconductors and optoelectronics // Sep. Purif. Technol. 2021. V. 258. Article 118001. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2020.118001
  3. Huang T., Huang S., Liu D., Zhu W., Wu Q., Chen L. et al. Recent advances and progress on the design, fabrication and biomedical applications of gallium liquid metals-based functional materials // Colloids Surf. B. 2024. V. 238. Article 113888. https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2024.113888
  4. Gialanella, S., Malandruccolo A. Aerospace Alloys. Switzerland: Springer Nature, 2020. P. 267. https://doi.org/10.1007/978-3-030-24440-8
  5. Kolman, D. G., Taylor T.N., Park Y.S., Stan M., Butt D.P., Maggiore C.J. et al. Gallium-suboxide attack of stainless steel and nickel alloys at 800–1200 С // Oxid. Met. 2001. V. 55. P. 437. https://doi.org/10.1023/A:1010303730571
  6. ГОСТ 11739.26-90. Сплавы алюминиевые литейные и деформируемые. Методы определения галлия. 1990. М.: Издательство стандартов, 9 с.
  7. ГОСТ 14048.16-80. Концентраты цинковые. Метод определения галлия. 1999. М.: Издательство стандартов, 4 с.
  8. Cui T., Zhu X., Wu L., Tan X. Ultrasonic assisted dispersive liquid-liquid microextraction combined with flame atomic absorption spectrometry for determination of trace gallium in vanadium titanium magnetite // Microchem. J. 2020. V. 157. Article 104993. https://doi.org/10.1016/j.microc.2020.104993
  9. Krawczyk-Coda M. Sequential determination of gallium, indium, and thallium in environmental samples after preconcentration on halloysite nanotubes using ultrasound-assisted dispersive micro solid-phase extraction // New J. Chem. 2018. V. 42. P. 15444. https://doi.org/10.1039/C8NJ03555E
  10. Якимович П.В., Алексеев А.В. Определение галлия, германия, мышьяка и селена в жаропрочных никелевых сплавах, микролегированных РЗМ, методом ИСП-МС // Труды ВИА М. 2015. № 3. С. 9. https://doi.org/10.18577/2307-6046-2015-0-3-9-9
  11. Liu Z.B., Zhang J., Jiang S., Su H. Comparison between three preconcentration resins to determine dissolved gallium in natural waters using isotope dilution and high resolution inductively coupled plasma mass spectrometry // Talanta. 2023. V. 265. Article 124792. https://doi.org/10.1016/j.talanta.2023.124792
  12. Блохин М.Г., Зарубина Н.В., Михайлик П.Е. Определение галлия методом масс-спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой на примере анализа железомарганцевых корок японского моря // Масс-спектрометрия. 2013. Т. 10. № 3. С. 191.
  13. Yeganeh H.S., Heravi E., Samadi S. Optimized ultrasound-assisted emulsification microextraction for simultaneous trace multielement determination of heavy metals in real water samples by ICP-OES // Talanta. 2012. V. 97. P. 235. https://doi.org/10.1016/j.talanta.2012.04.024
  14. Thangavel S., Dash K., Dhavile S.M., Sahayamn A.C. Determination of traces of As, B, Bi, Ga, Ge, P, Pb, Sb, Se, Si and Te in high-purity nickel using inductively coupled plasma-optical emission spectrometry (ICP-OES) // Talanta. 2015. V. 131. P. 505. https://doi.org/10.1016/j.talanta.2014.08.026
  15. Белозерова А.А., Майорова А.В., Бардина М.Н. Экспериментальное и теоретическое изучение спектрального поведения галлия в плазме разряда при ИСП-АЭС определении // Изв. вузов. Химия и хим. технология. 2024. Т. 67. № 1. С. 36. https://doi.org/10.6060/ivkkt.20246701.6834
  16. Зайдель А.Н., Прокофьев В.К., Райский С.М., Шрейдер Е.Я. Таблицы спектральных линий. 4-е изд. М.: Наука, 1977. 800 с.
  17. NIST Atomic Spectra Database Lines Form. https://physics.nist.gov/PhysRefData/ASD/lines_form.html (дата обращения 07.06.2024). https://doi.org/10.18434/T4W30F
  18. George R. Harrison. Wavelength Tables. London: Massachusetts Institute of Technology, 1939. С. 474.
  19. Gavazov K.B., Stojnova K.T. Stefanova T.S, Toncheva G.K., Lekova V.D., Dimitrov A.N. Liquid-liquid extraction and spectrophotometric characterization of some new ternary ion-association complexes of gallium (III) and indium (III) // Chemija. 2012. V. 23. P. 278.
  20. Mortada W.I., Kenawy I.M., Hassanien M.M. A cloud point extraction procedure for gallium, indium and thallium determination in liquid crystal display and sediment samples // Anal. Methods. 2015. V. 7. P. 2114. https://doi.org/10.1039/c4ay02926g
  21. Gong Q., Wei X., Wu J., Min F., Liu Y., Guan Y. A solid phase extraction method for determination of trace gallium in aluminum–iron samples by atomic spectrometry // J. Anal. At. Spectrom. 2012. V. 27. P. 1920.
  22. Gong Q., Li X.X., Wei X.L., Li X.Y., Lu J.J., Ouyang K. Precipitation trapping with phenylfluorone and determination of trace gallium, germanium, molybdenum and indium by GFAAS // Guang Pu Xue Yu Guang Pu Fen Xi. 2006. V. 26 № 6. P. 1162. https://doi.org/10.1039/C2JA30208J
  23. Майорова А.В., Белозерова А.А., Мельчаков С.Ю., Машковцев М.А., Суворкина А.С., Шуняев К.Ю. Определение содержания мышьяка и сурьмы в ферровольфраме методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой // Журн. аналит. химии. 2019. Т. 74. № 7S. С. S24. (Maiorova A.V., Belozerova A.A., Mel’chakov S.Y., Shunyaev K.Y., Mashkovtsev M.A., Suvorkina A.S. Determination of arsenic and antimony in ferrotungsten by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry // J. Anal. Chem. 2019. V. 74. № 2. P. 18. https://doi.org/10.1134/S004445021907017X)
  24. Майорова А.В., Белозерова А.А., Окунева Т.Г., Шуняев К.Ю. Процедура осаждения железа, хрома, молибдена, вольфрама при определении мышьяка и сурьмы в легированной стали // Журн. аналит. химии. 2020. Т. 75. № 5. С. 413. (Maiorova A.V., Belozerova A.A., Okuneva T.G., Shunyaev K.Y. Procedure for the precipitation of iron, chromium, molybdenum, and tungsten in the determination of arsenic and antimony in alloy steels // J. Anal. Chem. 2020. V. 75. № 5. P. 587. https://doi.org/10.31857/S0044450220050138)
  25. Майорова А.В., Белозерова А.А., Бардина М.Н. Процедура осаждения макрокомпонентов при определении селена и теллура в металлургических материалах методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно связанной плазмой // Журн. аналит. химии. 2021. Т. 76. № 8. С. 691. (Maiorova A.V., Belozerova A.A., Bardina M.N. A procedure for the deposition of macrocomponents in determining selenium and tellurium in metallurgical materials by inductively coupled plasma atomic emission spectrometry // J. Anal. Chem. 2021. V. 76. № 8. P. 930. https://doi.org/10.31857/S0044450221080107)
  26. Белозерова А.А., Майорова А.В., Бардина М.Н. Осаждение железа, вольфрама, молибдена, хрома при определении селена и теллура в легированных сталях методом атомно-эмиссионной спектрометрии с индуктивно-связанной плазмой // Заводск. лаборатория. Диагностика материалов. 2024. Т. 90. № 5. С. 5. https://doi.org/10.26896/1028-6861-2024-90-5-5-11
  27. Li Cui, Lijuan Feng, Hefeng Yuan, Huaigang Cheng, Fangqin Cheng, Efficient recovery of aluminum, lithium, iron and gallium from coal fly ash leachate via coextraction and stepwise stripping // Resour. Conserv. Recycl. 2024. V. 202. Article 107380. https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2023.107380

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Изображения осадка, полученного на растровом сканирующем микроскопе при помощи детектора Эверхарта–Торнли. Условия осаждения: pH 0.3, 10 г NaF, 1 мл HF (37.5 мас. %).

Скачать (140KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Относительное содержание галлия в фильтрате и в растворе осадка при варьировании pH. Условия: сFe(III) = 500 мг/л, сGa(III) = 1.0 мг/л, nNaF = 0.25 моль, nHF = 0.45 ммоль, 25 °С, Vp-pa = 250 мл.

Скачать (42KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Относительное содержание (% от исходного) галлия в растворе осадка в зависимости от количества осадителя NaF (а) и количества HF (б). Прочие условия: сFe(III) = 500 мг/л, pH 0, 25 °С, Vp-pa = 250 мл.

Скачать (25KB)
Метаданные
5. Рис. 4. Относительное содержание (% от исходного) галлия в фильтрате и в осадке (после растворения) от концентрации соосадителя Fe(III). сGa(III) = 1.0 мг/л, nNaF = 0.25 моль, nHF = 0.45, pH 0, 25 °С, Vp-pa = 250 мл.

Скачать (16KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2025