Managing the challenges of analyzing brine solutions of variable concentration using inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) equipped with argon gas dilution
Aplikace | 2023 | Thermo Fisher ScientificInstrumentace
Analýza vysoce koncentrovaných roztoků solanky představuje klíčový úkol v environmentálním sledování, těžbě lithiových zdrojů i průmyslové výrobě.
Vysoký podíl rozpuštěných solí (až 25 % hmotn.) komplikuje měření kvůli potlačení signálu, driftu a zanášení částí ICP-MS.
Automatizovaná diluce aerosolové fáze inertním argonem významně usnadňuje přípravu vzorků a snižuje riziko poruch instrumentace.
Cílem bylo demonstrovat použití přístroje Thermo Scientific iCAP RQplus ICP-MS s argonovou plynovou dilucí (AGD) pro kvantitativní stanovení lithia, běžných kovů a vzácných zemin v roztocích solanky o koncentraci až 25 %.
Testovala se citlivost, linearita, meziprůběžné ověřování kvality (CCV), spike recovery a dlouhodobá stabilita při vysokém průtoku vzorků.
Vzorky a standardy se připravovaly ve směsném kyselém prostředí (2 % HNO₃, 0,5 % HCl).
Hlavní instrumentace:
Detekční limity (MDL) pro 34 prvků dosahovaly řádu 0,001–1 µg/L při vynikajících hodnotách R² > 0,997.
CCV testy a spike recovery (0,1–25 µg/L) vykázaly přesnost 80–120 % a RSD pod 7 % napříč koncentracemi NaCl 0,5–4 % hmotn.
Vnitřní standardy (Sc, Y, Rh, Te, Lu) udržely stabilní signál s potlačením obvykle < 20 %, kromě Te při solance nad 3 %, kde se potlačení stabilizovalo kolem 40 %.
Přímá inhalace 25 % solanky vedla k potlačení signálu (recovery IS 39–46 %) a k zanášení kuželů, jejichž čištění ovšem probíhalo bez stopy poškození.
Dlouhodobý experiment (120 vzorků 2,5 % NaCl, doba 9 h) potvrdil robustnost: CCV recovery 86–119 % (RSD ± 3,5 %) a spike recovery lanthanoidů v intervalu 0,1/0,2 µg/L stále 90–115 %.
Automatická AGD eliminuje manuální ředění vzorků a snižuje riziko chyb a kontaminace.
Přístroj dosahuje nízkých MDL bez kompromisu citlivosti a stability pro celou řadu kovů a REE.
Vysoká odolnost vůči zanášení umožňuje nepřetržitý provoz s plánovanou údržbou řízenou softwarem Hawk.
Rozšíření automatizace vzorkové přípravy a integrace s LIMS systémy usnadní bezobslužné analýzy.
Další vývoj by mohl zavést pokročilé režimy kolizní buněk pro minimalizaci iontových interferencí v extrémních matricích.
Využití pro sledování ekologického dopadu těžby lithia a recyklace vzácných zemin získá na významu s růstem EV trhu.
Použití iCAP RQplus ICP-MS s AGD pro analýzu solanek až do 25 % hmotn. NaCl přináší vysokou citlivost, přesnost a reprodukovatelnost.
Metoda kombinuje automatickou plynovou diluci, KED režim a inteligentní monitoring zdraví systému pro dlouhodobé a spolehlivé měření.
ICP/MS
ZaměřeníPrůmysl a chemie
VýrobceThermo Fisher Scientific
Souhrn
Význam tématu
Analýza vysoce koncentrovaných roztoků solanky představuje klíčový úkol v environmentálním sledování, těžbě lithiových zdrojů i průmyslové výrobě.
Vysoký podíl rozpuštěných solí (až 25 % hmotn.) komplikuje měření kvůli potlačení signálu, driftu a zanášení částí ICP-MS.
Automatizovaná diluce aerosolové fáze inertním argonem významně usnadňuje přípravu vzorků a snižuje riziko poruch instrumentace.
Cíle a přehled studie
Cílem bylo demonstrovat použití přístroje Thermo Scientific iCAP RQplus ICP-MS s argonovou plynovou dilucí (AGD) pro kvantitativní stanovení lithia, běžných kovů a vzácných zemin v roztocích solanky o koncentraci až 25 %.
Testovala se citlivost, linearita, meziprůběžné ověřování kvality (CCV), spike recovery a dlouhodobá stabilita při vysokém průtoku vzorků.
Použitá metodika a instrumentace
Vzorky a standardy se připravovaly ve směsném kyselém prostředí (2 % HNO₃, 0,5 % HCl).
Hlavní instrumentace:
- iCAP RQplus ICP-MS s volitelnou AGD jednotkou;
- PFA microflow nebulizér (400 µL/min) do chladné cyklonické komory (2,7 °C);
- Argonová diluce aerosolové fáze do plazmatu (0,80 L/min) umožnila až 100× zředění „in-line“;
- Quartzový hořák s kónickými elektrody (Ni sampler a skimmer);
- Kinetic Energy Discrimination (KED) ve QCell s helium jako CRC plyn (4,2 mL/min);
- Autosampler a Qtegra ISDS software s autotunem a monitoringem zdraví systému (Hawk).
Hlavní výsledky a diskuse
Detekční limity (MDL) pro 34 prvků dosahovaly řádu 0,001–1 µg/L při vynikajících hodnotách R² > 0,997.
CCV testy a spike recovery (0,1–25 µg/L) vykázaly přesnost 80–120 % a RSD pod 7 % napříč koncentracemi NaCl 0,5–4 % hmotn.
Vnitřní standardy (Sc, Y, Rh, Te, Lu) udržely stabilní signál s potlačením obvykle < 20 %, kromě Te při solance nad 3 %, kde se potlačení stabilizovalo kolem 40 %.
Přímá inhalace 25 % solanky vedla k potlačení signálu (recovery IS 39–46 %) a k zanášení kuželů, jejichž čištění ovšem probíhalo bez stopy poškození.
Dlouhodobý experiment (120 vzorků 2,5 % NaCl, doba 9 h) potvrdil robustnost: CCV recovery 86–119 % (RSD ± 3,5 %) a spike recovery lanthanoidů v intervalu 0,1/0,2 µg/L stále 90–115 %.
Přínosy a praktické využití metody
Automatická AGD eliminuje manuální ředění vzorků a snižuje riziko chyb a kontaminace.
Přístroj dosahuje nízkých MDL bez kompromisu citlivosti a stability pro celou řadu kovů a REE.
Vysoká odolnost vůči zanášení umožňuje nepřetržitý provoz s plánovanou údržbou řízenou softwarem Hawk.
Budoucí trendy a možnosti využití
Rozšíření automatizace vzorkové přípravy a integrace s LIMS systémy usnadní bezobslužné analýzy.
Další vývoj by mohl zavést pokročilé režimy kolizní buněk pro minimalizaci iontových interferencí v extrémních matricích.
Využití pro sledování ekologického dopadu těžby lithia a recyklace vzácných zemin získá na významu s růstem EV trhu.
Závěr
Použití iCAP RQplus ICP-MS s AGD pro analýzu solanek až do 25 % hmotn. NaCl přináší vysokou citlivost, přesnost a reprodukovatelnost.
Metoda kombinuje automatickou plynovou diluci, KED režim a inteligentní monitoring zdraví systému pro dlouhodobé a spolehlivé měření.
Reference
- Application note 000602, Thermo Fisher Scientific: Stanovení lithia a prvků v solankách pomocí ICP-OES.
- Application note 000968, Thermo Fisher Scientific: Charakterizace lithných minerálů metodou ICP-OES.
- Reisman D.J., Weber R.J.: Rare Earth Elements: A Review of Production, Processing, Recycling, and Associated Environmental Issues. US EPA, 2012.
- Abbott A.N. et al.: The sedimentary flux of dissolved rare earth elements to the ocean. Geochim. Cosmochim. Acta, 2015.
- Technical Note 43202, Thermo Fisher Scientific: Analýza vysoce matricových vzorků s argonovou dilucí na iCAP RQ ICP-MS.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Single quadrupole-inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) as a tool for process control in lithium battery recycling
2023|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
Application note | 002085 Energy Single quadrupole-inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) as a tool for process control in lithium battery recycling Authors Goal Tomoko Vincent , Keith Brent , To demonstrate the analysis of critical impurities in anode materials…
Klíčová slova
mdl, mdlrecycling, recyclingbattery, batterylithium, lithiumanode, anodeagd, agdqcell, qcellicp, icprqplus, rqplusked, kedrecovery, recoveryrsd, rsdperistaltic, peristalticcontaining, containinggraphite
Managing the challenges of analyzing battery materials using triple quadrupole inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) equipped with Argon Gas Dilution
2023|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
Application note | 002086 Energy Managing the challenges of analyzing battery materials using triple quadrupole inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS) equipped with Argon Gas Dilution Authors Goal Tomoko Vincent , Daniel Kutscher , To demonstrate the analysis of critical…
Klíčová slova
mdl, mdlked, kedbattery, batterycathode, cathoderecycled, recycledmicrowave, microwavedigestion, digestionstandard, standardsample, samplesolution, solutioncompleted, completedsamples, samplesmode, modehotplate, hotplaterecovery
WPC: Novel developments in ICP-MS: How can the analysis of complex samples be made simple?
2024|Thermo Fisher Scientific|Postery
Novel developments in ICP-MS: How can the analysis of complex samples be made simple? Mike Mourgas1, Andy Fornadel1, Bhagyesh Surekar2, Daniel Kutscher2 1: Thermo Fisher Scientific, West Palm Beach, FL, US 2: Thermo Fisher Scientific, Bremen, Germany ABSTRACT Inductively Coupled…
Klíčová slova
agd, agdbrine, brineccv, ccvanalytes, analytesconcentration, concentrationdilution, dilutionanalysis, analysistorch, torchmid, midobtained, obtainedtrademarks, trademarkswastewaters, wastewaterssetting, settingsweeps, sweepssample
Direct analysis of a 25% sodium chloride sample matrix using the Thermo Scientific iCAP RQ ICP-MS with argon gas dilution
2017|Thermo Fisher Scientific|Aplikace
APPLICATION BRIEF 43327 Direct analysis of a 25% sodium chloride sample matrix using the Thermo Scientific iCAP RQ ICP-MS with argon gas dilution Authors Application brief Yuping Ma1, Guijun Li1, Daniel Kutscher2 and Shona McSheehy Ducos2 Dealing with high matrix…
Klíčová slova
loq, loqicap, icapsegmented, segmentedargon, argondilution, dilutionelements, elementsicp, icpmatrix, matrixsample, samplegas, gasruntime, runtimeflow, flowshow, showresponse, responsesuppression