Thạc Sĩ Nghiên cứu phân tích vàng, platin và paladi bằng phương pháp quang phổ phát xạ plasma cảm ứng

MỞ ĐẦU: ĐẶT VẤN ĐỀ VÀ MỤC TIÊU CỦA LUẬN VĂN

Trong công tác nghiên cứu địa chất và tìm kiếm khoáng sản, quặng làm giàu đất nước, công đoạn phân tích mẫu với độ chính xác cao, giới hạn phát hiện thấp, tốc độ nhanh, và giá thành thấp là một yêu cầu quan trọng. Đặc biệt việc nghiên cứu để tìm phương pháp đáp ứng được các yêu cầu trên cho đối tượng các kim loại quý hiếm là rất khó khăn, tuy nhiên lại rất cần thiết. Đề tài này đề nghị một phương pháp kết hợp hai quá trình nung chảy và cupen hóa mẫu để làm giàu mẫu, sau đó áp dụng phương pháp quang phổ phát xạ nguyên tử bằng plasma cảm ứng để xác định hàm lượng các kim loại quý hiếm là vàng, platin và paladi trong các mẫu khoáng sản với độ ổn định cao và giới hạn phát hiện thấp.
Đặt vấn đề
Vàng, platin, paladi là những nguyên tố quý hiếm có giá trị cao nhưng lại rất phân tán trong tự nhiên và hàm lượng trung bình trong vỏ Trái Đất lại rất thấp. Việc tìm kiếm những nguyên tố này dẫn đến yêu cầu nghiên cứu địa hóa trong đó cần phải thấy được chúng từ những hàm lượng cực nhỏ. Cho đến nay ở Việt Nam đã có nhiều phương pháp phân tích các nguyên tố vàng, platin, paladi như phương pháp hấp thụ nguyên tử, kích hoạt nơtron, huỳnh quang tia X, hóa cổ điển, phương pháp plasma cảm ứng Tuy nhiên các phương pháp này cũng gặp một số khó khăn bởi phương pháp kém nhạy, việc xử lí mẫu thành dung dịch trong đó các nguyên tố này bị hòa tan, hay việc nghiền mịn mẫu để đạt độ mịn cần thiết là khó khăn. Một số phương pháp sử dụng lượng mẫu phân tích quá nhỏ nên tính đại diện cho mẫu thực không cao dẫn đến kết quả phân tích không ổn định. Một số phương pháp sử dụng lượng mẫu phân tích lớn hơn nhưng giới hạn phát hiện lại quá cao. Như vậy có thể nói vấn đề của phân tích các nguyên tố kim loại quý hiếm này là cần phải hạ giảm độ bất ổn và hạ thấp giới hạn phát hiện.
Để khắc phục được các nhược điểm khi sử dụng riêng rẽ từng phương pháp, có thể kết hợp các phương pháp trong một quá trình phân tích. Có thể mở rộng vấn đề nghiên cứu theo ba cách: (1) sử dụng kỹ thuật bốc hơi phân đoạn để phân tích các kim loại này trên lò graphite của máy hấp thụ nguyên tử; (2) áp dụng công đoạn nung chảy và cupen hóa để làm giàu mẫu, sau đó đem hạt kim thu được phân tích bằng quang phổ hấp thụ nguyên tử; (3) áp dụng công đoạn nung chảy và cupen hóa để làm giàu mẫu, sau đó đem hạt kim thu được phân tích bằng quang phổ phát xạ plasma cảm ứng để xác định đồng thời một loạt các nguyên tố vàng, platin và paladi. Nghiên cứu mở rộng theo hướng thứ 3 mang tính thực tiễn do có hiệu quả kinh tế cao (phân tích được đồng thời cả 3 nguyên tố hiếm) và đáp ứng tốt yêu cầu về giới hạn phát hiện cho nghiên cứu địa hóa các nguyên tố này.
Mục tiêu và nội dung
Trong luận văn này, chúng tôi tập trung nghiên cứu theo hướng kết hợp các kỹ thuật làm giàu mẫu và tiền xử lí mẫu để nâng cao độ chính xác, hạ giảm độ bất ổn và đạt đến giới hạn phát hiện tối ưu khi phân tích phát hiện đồng loạt các nguyên tố vàng, platin và paladi trong các mẫu khoáng sản.
Nội dung của luận văn bao gồm: thứ nhất sử dụng các phương pháp nung chảy mẫu với chất góp, cupen hóa để làm giàu mẫu. Thứ hai, dùng phổ phát xạ plasma cảm ứng để phát hiện các nguyên tố ở giới hạn phát hiện cỡ 10 ppb. Thứ ba, xây dựng một quy trình hoàn chỉnh để phân tích các kim loại quý. Thứ tư, áp dụng quy trình phân tích này để phân tích vàng, platin, paladi trong một số mẫu quặng địa chất ở Việt Nam.
Bố cục của luận văn
Không kể tài liệu tham khảo và phụ lục, luận văn gồm 77 trang với 3 phần lớn: Phần mở đầu, phần nội dung và phần kết luận. Trong đó phần nội dung gồm 4
chương:
+ Chương 1: Tổng quan.
+ Chương 2: Nguyên lý của phương pháp.
+ Chương 3: Thực nghiệm.
+ Chương 4: Nhận xét và bàn luận.

MỤC LỤC
DANH MỤC CÁC KÍ TỰ, CHỮ VIẾT TẮT 1
DANH MỤC CÁC BẢNG 2
DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ 4
MỞ ĐẦU: ĐẶT VẤN ĐỀ VÀ MỤC TIÊU CỦA LUẬN VĂN 6
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN .
1.1. XÁC ĐỊNH ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU.
1.1.1 Vàng (Au) -------------------------------------- .
1.1.2 Platin (Pt) --------------------------------------- .
1.1.3 Paladi (Pd) ------------------------------------- .
1.2. CÁC PHƯƠNG PHÁP XÁC ĐỊNH VÀNG, PLATIN, PALADI ---- Error!
Bookmark not defined.
1.2.1 Phương pháp nung luyện (FA) ------------ .
1.2.2 Phương pháp quang phổ hấp thụ nguyên tử (AAS)Error! Bookmark not
defined.
1.2.3 Phương pháp nung luyện - hấp thụ nguyên tử (FA-FAAS, FA-GAAS)
---------------------------------------------------------------------- .
1.2.4 Phương pháp quang phổ plasma (ICP – AES) ---- Error! Bookmark not defined.
1.2.5 Phương pháp kích hoạt nơtron (NAA) --- .
1.3. GIỚI HẠN PHÁT HIỆN VÀ Ý NGHĨA THỰC TIỄN - Error! Bookmark not defined.
1.3.1 Giới hạn phát hiện do thiết bị đo ---------- .
1.3.2 Giới hạn phát hiện của phương pháp phân tích --- Error! Bookmark not defined.
1.3.3 Ý nghĩa thực tiễn của giới hạn phát hiện của phương pháp phân tích .
CHƯƠNG 2. NGUYÊN LÝ CỦA PHƯƠNG PHÁP .
2.1. NUNG CHẢY MẪU ------------------------- .
2.1.1 Quá trình nung chảy mẫu ------------------- .
2.1.2 Các phản ứng xảy ra trong quá trình nung chảy mẫu - Error! Bookmark not defined.
2.2. CUPEN HÓA --------------------------------- .
2.3. PHÁ MẪU BẰNG CƯỜNG THỦY ------- .
2.3.1 Nước cường thủy ----------------------------- .
2.3.2 Phản ứng hòa tan vàng trong nước cường thủy: -- Error! Bookmark not defined.
2.3.3 Phản ứng hòa tan platin trong nước cường thủy -- Error! Bookmark not defined.
2.4. PHƯƠNG PHÁP QUANG PHỔ PHÁT XẠ PLASMA CAO TẦN CẢM ỨNG ICP - AES ----------------------------------- .
2.4.1 Phổ phát xạ: ------------------------------------ .
2.4.2 Máy quang phổ phát xạ plasma cảm ứng DV - 5300 - Error! Bookmark not defined.
2.5. CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN PHỔ PHÁT XẠError! Bookmark not defined.
2.5.1 Các thông số của máy ----------------------- .
2.5.2 Kỹ thuật xử lí mẫu, chuẩn bị mẫu -------- .
2.5.3 Các yếu tố về phổ: ---------------------------- .
2.5.4 Hiện tượng chen lấn vạch phổ ------------- .
2.5.5 Các yếu tố vật lý ------------------------------ .
2.5.6 Các yếu tố hóa học: -------------------------- .
2.6. PHÂN TÍCH PHỔ PHÁT XẠ ĐỊNH LƯỢNG ----- Error! Bookmark not defined.
CHƯƠNG 3. THỰC NGHIỆM .
3.1. THIẾT BỊ, HÓA CHẤT VÀ CÁC DỤNG CỤ THÍ NGHIỆM ------- Error! Bookmark not defined.
3.1.1 Thiết bị ------------------------------------------ .
3.1.2 Dụng cụ thí nghiệm -------------------------- .
3.1.3 Hóa chất ---------------------------------------- .
3.2. QUY TRÌNH LÀM GIÀU MẪU ---------- .
3.2.1 Gia công mẫu: khoảng 1- 2 kg đất đá ---- .
3.2.3 Cupen hóa -------------------------------------- .
3.3. CÁC THÍ NGHIỆM TRÊN ICP ------------ .
3.3.1 Khảo sát vạch phổ tối ưu -------------------- .
3.3.2 Khảo sát điều kiện thực nghiệm trên máy.
3.3.3 Khảo sát điều kiện dung môi --------------- .
3.3.4 Khảo sát độ ổn định của dung dịch đem đo ICP theo thời gian -- Error! Bookmark not defined.
3.4. TIẾN HÀNH ĐO ----------------------------- .
3.4.1 Hòa tan hạt kim ------------------------------- .
3.4.2 Đo trên máy: ----------------------------------- .
3.4.3 Xử lí bằng phần mềm Winlab32 ---------- .
3.4.4 Tóm tắt quy trình phân tích Au, Pt, Pd bằng phương pháp quang phổ
phát xạ plasma cảm ứng -------------------------------------- .
3.4.5 Phân tích mẫu thực --------------------------- .
CHƯƠNG 4. KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN .
4.1. GIỚI HẠN PHÁT HIỆN -------------------- .
4.2. ĐỘ LẶP LẠI ---------------------------------- .
4.2.1 Độ lặp lại của kết quả đo trên máy ------- .
4.2.2 Độ lặp lại của phương pháp ---------------- .
4.3. ĐỘ CHÍNH XÁC ----------------------------- .
4.3.1 So sánh kết quả phân tích bằng quang phổ phát xạ plasma cảm ứng với
kết quả phân tích bằng các phương pháp khác: ---------- .
4.3.2 Tính hệ số Z - score -------------------------- .
4.4. KẾT LUẬN ----------------------------------- .
4.5. MỘT SỐ ĐỀ NGHỊ -------------------------- .