Robust analysis of REE in electronic waste

Význam tématu

Recyklace elektronického odpadu a zpětné získávání prvků vzácných zemin je klíčové pro udržitelné využití surovin a ochranu životního prostředí. Elektroodpady obsahují cenné i toxické prvky, jejich analýza podporuje efektivní recyklaci a minimalizaci negativních dopadů.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem bylo demonstrovat schopnosti spektrometru ICP-OES Thermo Scientific iCAP PRO XP Duo pro rychlou (méně než 2 minuty na vzorek), robustní a citlivou analýzu stopových a ultra-stopových množství prvků vzácných zemin a dalších kovů v mobilních telefonech a souvisejících částech e-waste.

Použitá metodika a instrumentace

• Instrumentace: iCAP PRO XP Duo ICP-OES v axiálním režimu, autosampler CETAC ASX-560.
• Sada pro zavedení vzorku: skleněná cyklonová komůrka, skleněný nebulizér, duální křemenná trubice.
• Software: Qtegra ISDS pro řízení analýzy, výběr vlnových délek a zpracování dat.
• Příprava vzorků: mletí TFT displejů a PCB, celá digesce reproduktorových magnetů v kyseliny (HCl/HNO3 a aqua regia), konečné ředění v 10 % roztoku kyselin.
• Kalibrace: cenrem připravené multielementové standardy a jednotlivé roztoky pro rozsahy 1–10000 μg/L (REE) a 1–100000 μg/L (ostatní kovy).

Hlavní výsledky a diskuse

• Lineární rozsah a korelace: R2 > 0,9999 pro REE i běžné kovy.
• Detekční limity: instrumentální LOD v jednotkách μg/L, metody MDL závislé na ředění a matrici (obvykle 1–50 μg/L).
• Interferenční analýza: výběr čistých vlnových délek a softwarová korekce spektrem.
• Přesnost: recovery spikovaných vzorků v rozmezí ±15 %.
• Robustnost: stabilita signálu v rozmezí 80–120 % po 6 hodinách kontinuální analýzy.
• Rychlost: méně než 2 minuty na vzorek včetně nasávání, třikrát opakovaných měření a proplachu.

Přínosy a praktické využití metody

• Úspornější alternativa k ICP-MS srovnatelné citlivosti pro stopové prvky.
• Vysoká propustnost pro velký počet vzorků ve smluvních laboratořích.
• Možnost monitoringu environmentálních a průmyslových vzorků s různou matricí.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Zvýšení automatizace přípravy a zavádění vzorků.
• Rozšíření aplikace na další typy odpadních materiálů a environmentální vzorky.
• Integrace pokročilých analytických nástrojů a umělé inteligence pro prediktivní modelování.
• Využití pro kontinuální on-line sledování kvality odpadních vod a průmyslových emisí.

Závěr

Spektrometr iCAP PRO XP Duo ICP-OES nabízí robustní, rychlou a citlivou metodu pro simultánní stanovení prvků vzácných zemin i běžných kovů v komplexních matricích elektronického odpadu. Jeho vysoká propustnost a nižší provozní náklady ve srovnání s ICP-MS podporují efektivní recyklaci a environmentální monitoring.

Reference

1. Zawisza B et al. Determination of rare earth elements by spectroscopic techniques a review Journal of Analytical Atomic Spectrometry 2011 26 2373–2390