Анотація до роботи:

Смітюк Н.М. Інтенсифікація пробопідготовки при аналізі грунтів та геологічних зразків. Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата хімічних наук за спеціальністю 02.00.02 – аналітична хімія. – Дніпропетровський національний університет, Дніпропетровськ, 2004

Робота присвячена використанню ультразвукової дії на стадії пробопідготовки складних об’єктів перед атомно-абсорбційним визначенням елементів. Вивчено вплив параметрів ультразвуку, а також складу та кислотності розчинників на перехід рухливих форм важких металів та обмінних катіонів у грунтові витяжки та при проведенні валового аналізу. Визначено умовні константи швидкості розчинення важких металів і їх максимальні ступені вилучення у використані розчинники. Установлено, що обидва показники залежать від способу одержання розчину, що аналізують, а значить і від параметрів ультразвуку (частоти, інтенсивності) і часу обробки; природи використовуваного розчинника і визначуваного елемента.

Розроблено методики вилучення Кадмію, Кобальту, Хрому, Купруму, Нікеля, Плюмбуму та Цинку у розчини дією ультразвуку перед атомно-абсорбційним визначенням як при проведенні валового аналізу, так і при визначенні їх рухливих форм у ґрунті з ультразвуковою інтенсифікацією стадії пробопідготовки. Виявлені закономірності зміни ступеня вилучення благородних металів із сульфідно-кварцевих та мідно-нікелевих концентратів залежно від параметрів ультразвуку, складу й концентрації розчинників та покладені в основу методик розкладання перед атомно-абсорбційним визначенням Ауруму, Аргентуму та Паладію в геологічних концентратах з інтенсифікацією стадії пробопідготовки ультразвуком.

У дисертаційній роботі наведене нове рішення наукового завдання, яке реалізує новий підхід до аналізу ґрунтів як при визначенні валового вмісту важких металів у ґрунті, так і при визначенні їх рухливих форм у різних ґрунтових витяжках, який полягає у використанні на стадії пробопідготовки ультразвукової обробки при оптимальних параметрах. Оцінка вкладу кожного з параметрів (частота, інтенсивність) і тривалості обробки дозволила виділити оптимальні діапазони, при використанні яких УЗ обробка стає максимально ефективною.

Для встановлення впливу параметрів УЗ та тривалості обробки при аналізі ґрунтів та геологічних зразків був здійснений комплекс досліджень, заснований на застосуванні методів атомної абсорбції та емісії, спектрофотометрії та інших, що дозволило:

1. Визначити умовні константи швидкості розчинення важких металів і їх максимальні ступені вилучення у використаний розчинник. Установлено, що обидва показники залежать від параметрів ультразвуку (частоти, інтенсивності) і часу дії, природи використовуваного розчинника і визначуваного елемента.

2. Підібрані оптимальні діапазони параметрів ультразвукової обробки проб для одержання максимального ступеня виходу елементів в розчини, що аналізували, при:

проведенні валового аналізу ґрунтів;

одержанні ґрунтових витяжок для визначення актуального і потенційного запасу рухливих форм важких, лужних та лужноземельних металів і Бору;

розкладанні геологічних зразків, що містять благородні метали.

3. Показано, що елементи, які витягаються, у значній мірі зв'язані з органічною складовою ґрунту в метал-гумінові комплекси, і руйнування їх можливе при впливі ультразвуку і використанні розчинів мінеральних кислот. Підтвердженням цього є кореляція між потенційним запасом рухливих форм важких металів у 1,0 М солянокислій витяжці, що отримана під дією ультразвуку, і зміною вмісту вільних гумінових речовин у лужному екстракті, що виділяється з цього зразка ґрунту після обробки ультразвуком.

4. Показано, що ультразвук сприяє підвищенню ступеня вилучення Кадмію, Кобальту, Хрому, Купруму, Нікелю, Плюмбуму і Цинку при проведенні валового аналізу з використанням комбінованих схем розкладання ґрунтів унаслідок зменшення нерозчинного залишку зразка і скороченню часу одержання ґрунтових витяжок при контролі вмісту їх рухливих форм у 4 рази.

5. Розроблені методики аналізу ґрунтів при визначенні валового вмісту важких металів і їх розчинних форм у ґрунтових витяжках, що включають ультразвуковий вплив на аналізовану пробу і наступну реєстрацію сигналу методами атомної абсорбції та атомної емісії. Методики характеризуються більш високою відтворюваністю результатів порівняно з відомими, що використовуються в агрохімічному аналізі, скороченням часу пробопідготовки при одержанні ґрунтових витяжок, а також підвищенням ступеня вилучення елементів при проведенні валового аналізу.

6. Ультразвукова обробка використана при аналізі геологічних концентратів з метою інтенсифікації стадії пробопідготовки перед атомно-абсорбційним визначенням Ауруму, Аргентуму і Паладію. Встановлено, що ступінь вилучення елементів з концентратів мідно-нікелевих порід при використанні кислотного розкладання й ультразвукової дії значно вище, ніж при проведенні розкладання з використанням традиційних методів.

7. Розроблено методики аналізу мідно-нікелевих концентратів на вміст Ауруму, Аргентуму і Паладію, що передбачають дворазову ультразвукову обробку проб протягом 10 хв при частоті 22 кГц і інтенсивності 0,19 Вт/см³ і наступне кип'ятінням у суміші флуоридної і нітратної кислот (3:1), а також реєстрацію аналітичного сигналу методом атомної абсорбції. Дані методики характеризуються більш високою відтворюваністю, скороченням часу аналізу і кількості реактивів.

Публікації автора:

1. Чмиленко Ф.А., Смитюк Н.М., Бакланов А.Н. Атомно-абсорбционное определение металлов в почвах с ультразвуковой интенсификацией пробоподготовки // Журн. аналит. химии. - 2002. - Т. 57, № 4. - С. 372-377.

2. Чмиленко Ф.А., Смитюк Н.М., Бакланов А.Н. Ультразвук в определении растворимых форм металлов в почвах // Вопросы химии и химической технологии. – 2001. - № 3. - С. 12-15.

3. Чмиленко Ф.А., Смитюк Н.М. Определение валового содержания и растворимых форм тяжелых металлов в почвах // Вісник ДНУ. Серія «Хімія». - 2001. - Вип. 6. - С. 16-32.

4. Чмиленко Ф.А., Смитюк Н.М., Бакланов А.Н., Хоменко Г.Б. Ультразвуковая подготовка почв при определении растворимых форм бора // Вопросы химии и химической технологии. – 2001. - № 6. - С.10-13.

5. Чмиленко Ф.А., Бакланов А.Н., Смитюк Н.М. Определение поглощенной акустической энергии в растворах хлорида натрия с использованием сонолюминесценции // Вісник ДНУ. Серія «Хімія». - 2000.–Вип. 4.-С. 87-91.

6. Чмиленко Ф.А, Смитюк Н.М. О содержании подвижных форм тяжелых металлов в почве г. Днепропетровска // Вісник ДНУ. Серія «Біологія, екологія». - 2001. - Вип. 9., том 2 - С. 126-128.

7. Чмиленко Ф.А., Смитюк Н.М. О влиянии ультразвука на определение гуминовых веществ в почве // Грунтознавство. – 2002. – Т. 2, №1-2. – С.41-49.

8. Чмиленко Ф.А., Смитюк Н.М. Атомно-абсорбционное и атомно-эмиссионное определение Na, К, Ca, и Mg в водной вытяжке из чернозема обыкновенного с ультразвуковой интенсификацией пробоподготовки // Грунтознавство. – 2002. – Т.3, № 3-4. – С.102-106.

9. Ф.А. Чмиленко, Т.М. Деркач, Л. А. Носова, Н.А. Ковалева, Н.М. Щеголихина Влияние вещественного состава на результаты атомно-абсорбционного определения золота и серебра в геологических пробах // Сб. научных трудов Национальной горной академии Украины. - 1998. - т.2, №.3. - С.162-166.

10. Чмиленко Ф.А., Бакланов А.Н., Смитюк Н.М. Ультразвук в пробоподготовке геологических образцов к атомно-абсорбционному определению благородных металлов // Сб. инф. матер. Третьей Междунар. конф. «Благородные и редкие металлы -2000» Донецк- Святогорск - 2000. - С. 264.

11. Щеголихина Н.М., Чмиленко Ф.А. Аналитические возможности атомно-абсорбционного спектрофотометра С-600 при определении золота и серебра в геологических пробах // Наука і освіта’99: Тези доп. Другої міжнар. конф. Київ – Дніпропетровськ – Луганськ – Черкаси – Дніпродзержинськ, січень 1999р.- Дніпропетровськ , 1999.-Т.12, С.25-26.

12. Чмиленко Ф.А., Деркач Т.М., Щеголихина Н.М., Носова Л.А., Ковырева Э.Г. Атомно-абсорбционный контроль благородных металлов в золотоперерабатывающей промышленности // Развитие аналитического контроля в металлургии и машиностроении: Тез док IV Украинской научн.-тех. конф. Днепропетровск, ноябрь 1999г. - Днепропетровск, 1999.-С.41-42.

13. Деркач Т.М., Щеголихина Н.М., Носова Л.А. Атомная абсорбция в анализе образцов геологоразведки месторождений благородных металлов // III Междунар. симпозиум студентов, аспирантов и молодых ученых им. акад. И.А. Усова: Тез. докл., Томск, 1999 . С. 153.

14. Чмиленко Ф.О., Деркач Т.М., Смітюк Н.М., Ковирєва Е.Г., Носова Л.О. Атомно-абсорбційний контроль вмісту золота, срібла, платини та паладію в геологічних зразках родовищ України // Всеукраїнська конф. з аналіт. хімії: Тези доп., Харків, травень 2000р. - Харків, 2000.-С.75.

15. Чмиленко Ф.А., Бакланов А.Н., Смитюк Н.М. Ультразвук в ускорении гетерогенных реакций, используемых в стадии пробоподготовки // Всеукраїнська конф. з аналіт. хімії: Тези доп., Харків, травень 2000р. - Харків, 2000.-С.121.

16. Смитюк Н.М., Жильцова Л.В., Сидорова Л.П. Ультразвук в интенсификации аналитического процесса определения металлов в почвах // 2 Регіональна конф. молодих вчених та студентів з актуальних питань хімії, м. Дніпропетровськ, 5-10 червня 2000, С. 77.

17. Чмиленко Ф.О., Жук Л.П., Смітюк Н.М. Експресна методика визначення вмісту плюмбуму в грунті // VII конф. «Людина та навколишнє середовище - проблеми безперервної екологічної освіти в вузах», Одеса. - 2000. - С. 134.

18. Чмиленко Ф.А., Смитюк Н.М., Бакланов А.Н., Ковырева Э.Г. Ультразвуковая интенсификация пробоподготовки в анализе почв на содержание тяжелых металлов // VII конф.«Людина та навколишнє середовище – проблеми безперервної екологічної освіти в вузах».-Одеса.-2000.-С.118-119.

19. Смитюк Н.М., Сергун А.Ю., Гречка Е.Л., Жук Л.П., Коробова И.В. Ускоренное определение общего содержания металлов в почвах // 3 Регіональна конф. молодих вчених з актуальних питань хімії, Дніпропетровськ.- 2001. – С. 81.

20. Chmilenko F.A., Smityuk N.M., Baklanov A.N. Аccelerated determination of metals in the soils using the ultrasonic in sample preparation // 1-st Black Sea Basin Conference on Analytical Chemistry. Odessa. 2001. – Р.102-103.

21. Смитюк Н.М. Интенсификация пробопідготовки при анализе почв // Сесія наукової ради з проблеми “Аналітична хімія”, Харків, квітень 2002. – 26-27

22. Смітюк Н.М., Чмиленко Ф.О. Ускорене визначення металів у грунтах // Сесія наукової ради з проблеми “Аналітична хімія”, Ужгород, травень 2003. – 52-53