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Dissertation angenommen durch: Universität Duisburg-Essen, Standort Duisburg, Fakultät für Naturwissenschaften, Institut für Chemie, 2003-02-20
BetreuerIn: Priv.-Doz. Dr. Heinz-Martin Kuss , Universität Duisburg-Essen, Standort Duisburg, Fakultät für Naturwissenschaften, Institut für Chemie
GutachterIn: Priv.-Doz. Dr. Heinz-Martin Kuss , Universität Duisburg-Essen, Standort Duisburg, Fakultät für Naturwissenschaften, Institut für Chemie
GutachterIn: Prof. Dr. Alfred Golloch , Universität Duisburg-Essen, Standort Duisburg, Fakultät für Naturwissenschaften, Institut für Chemie
Schlüsselwörter in Deutsch: Extraktionschromtaographie, Seltene Erden, ICP-AES, Probenanreicherung, Matrixabtrennung
Schlüsselwörter in Englisch: rare earth elements, enrichment, extractionchromatography, stationaric phase, steel, separation
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Abstrakt in Deutsch
Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine Probenvorbereitung entwickelt, die es ermöglicht Spuren Seltener Erden mittels ICP-AES aus verschiedenen Matrizes zu bestimmen. Hierbei wird mit Hilfe der Extraktionschromatographie eine Abtrennung der Seltenen Erden von der Matrix erzielt. Es besteht außerdem die Möglichkeit, die resultierende Lösung auf ein minimales Volumen zu reduzieren, welches gerade noch für ein aussagekräftiges Analysenergebnis erforderlich ist.In dieser Arbeit finden drei unterschiedliche Substanzen ihren Einsatz als stationäre Phase. Diese Substanzen sind Triazaheptan-1,4,7,7-tetraessigsäure (DETATA), Tetraphenyl-methylendiphosphinoxid. (TPMDPO) und Tri-n-octylphosphinoxid (TOPO).In den Versuchen mit DETATA wurde festgestellt, dass bei Anwesenheit von zweiwertigen Ionen wie Ni2 und Fe2 die Wiederfindungsrate für Seltene Erden auf zwischen 40 und 60 % zurückgeht, so dass der Einsatz dieser Verbindung als stationäre Phase in stahlartigen Matrizes ausgeschlossen werden kann. Ist jedoch eine hochkonzentrierte Alkalisalzlösung wie zum Beispiel KCl die Matrix, können im Mittel 98 %ige Wiederfindungsraten für Lanthanoide erreicht werden.Im zweiten Teil werden die Studien über das bidentate TPMDPO präsentiert. Auch diese Verbindung kann man nicht zur Abtrennung Seltener Erden in stahlartigen Lösungen verwenden, da bei Anwesenheit von Cr3 , Ni2 oder Mn2 die Wiederfindung der Spurenelemente signifikant verschlechtert wird. Die dritte untersuchte organische Substanz ist TOPO. Durch Zusatz von NH4NO3 als Aussalzreagenzes und Reduktion der Stahllösung mit Hydrazin gelingt es, qualitativ Seltene Erden aus einer Stahlmatrix abzutrennen und in der Analytlösung anzureichern. Außerdem werden Arbeitsparameter der Extraktion optimiert, so dass mit dieser Methode eine Verbesserung der Nachweisgrenze für Seltene Erden in Stahlmatrizes um den Faktor 10 erzielt werden, wenn man die ICP-AES als Analysenmethode auswählt.
Abstrakt in Englisch
The use of ICP-OES to determinate 'Rare Earth Elements' in different matrices often fails because of high spectral interferences. To achieve an correct result the use of a sample preparation is advisable. In this work Extractionchromatography is used as sample preparartion. Three different substances were used as stationaryphase. These are Triazaheptan-1,4,7,7-tetraaceticacid (DETATA),Tetraphenylmethylendiphosphineoxide. (TPMDPO) und Tri-n-octylphosphineoxide (TOPO). If DETATA is used as staionaric phase the recovery of REE in the final solution is reduced to 40-60% when bivalent ions such as Ni2 and Fe2 are present in the sample. So this substance is not reliable in the use as stationaricphase if the sample is a steelmatrix. In highly concentrated KCl-solution as matrix the recovery of REE’s increases to 98%. In the second part the results of the experiments with TPMDPO are presented. In the presence of Cr3 , Ni2 oder Mn2 the recovery decrease significantly. So this substance is also unusable if thematrix is steel. The third examined organic substance is TOPO. If NH4NO3 is added as salting-out material and after reducing the solution with hydrazine the recovery of REE’s is qunatitative. The improvement of the detection limit exceeds the factor of 10 if ICP-OES is the used analysing method.
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