Ir al menú de navegación principal Ir al contenido principal Ir al pie de página del sitio

SECCIÓN A: CIENCIAS EXACTAS

Vol. 3 Núm. 2 (2011): Número especial por el Año Internacional de la Química

Cuantificación de cationes metálicos en agua con LIBS por deposición sobre una superficie de acero rayada con lápiz HB

DOI
https://doi.org/10.18272/aci.v3i2.64
Enviado
julio 29, 2015

Resumen

En este trabajo se introduce la aplicación de LIBS (Laser-induced Breakdown Spectroscopy) junto con un substrato novedoso de acero rayado con lápiz HB para el análisis cuantitativo de sales disueltas en líquidos provistas como un método analítico eficiente y sensitivo. Para esto, se han comparado cinco substratos sobre los cuales se dejaron secar soluciones en agua de sales, cuyos depósitos se analizaron posteriormente con LIBS. Las comparaciones se basaron en parámetros analíticos tales como sensitividad y linealidad. Se encontró que de éstas, las superficies de grafito y la de acero rayado con lápiz HB dieron los mejores resultados. La concentración de la sal (catión) en la solución se hizo corresponder con áreas de picos específicos para cada átomo. En este trabajo se utilizó un método estadístico introducido por Jijón et al. [1] para el tratamiento de los datos. Este método de selección de espectros produce una mejor linealidad en las curvas de calibración y errores más pequeños lo que a su vez permite tener coeficientes de correlación más cercanos a uno, en este estudio estos coeficientes mejoraron sustancialmente hasta 0.98. Se introdujo un arreglo experimental hecho a base de espejos para estudiar el fenómeno de la auto-absorción, demostrando así, que este fenómeno modifica la linealidad de la intensidad y el área de los picos correspondientes cuando se tienen concentraciones elevadas de un catión dado. Esto pudo ser observado en los espectros de los picos de Cs y K saturados, comparados con y sin espejos del arreglo, donde la intensidad de los mismos disminuía al estar presente los espejos. Por último, la metodología propuesta en este trabajo se aplicó como un caso de la vida real, a arsénico disuelto en agua con concentraciones de hasta 1000 ppm. La curva correspondiente pudo ser ajustada a una función exponencial con un coeficiente de correlación de 0.993. El límite de detección calculado para el arsénico disuelto en agua fue de 3.2 ppm que es muy satisfactorio comparado con valores reportados en la literatura para LIBS.

viewed = 678 times

Citas

  1. Jijón, D., and Costa, C. 2011. "Pencil Lead Scratches on Steel Surfaces as a Substrate for LIBS Analysis of Dissolved Salts in Liquids". Journal of Physics: Conference Series. 274 (1), 1-9.
  2. Cremers, D., and Radziemski, L. 1987. "Laser Plasmas for Chemical Analysis". Industrial Applications of Lasers. (5) 352-415.
  3. Radziemski, L., and Cremers, D. 1989. "Spectrochemical Analysis Using Plasma Excitation". Laser-induced Plasmas and Applications. (Chap. 7), 295-326.
  4. Yueh, F., Singh, J., and Zhang, H. 2000. "Elemental Analysis with Laser-Induced Breakdown Spectroscopy". Encyclopedia of Analytical Chemistry. 2066-2287.
  5. Rusak, D., Castle, B., Smith, B., and Winefordner, J. 1997. "Fundamentals and Applications of Laser-induced Breakdown Spectroscopy". Critical Reviews in Analytical Chemistry. 27, 257-290.
  6. Singh, J., Yueh, F., Zhang, H., and Cook, R. 1997. "Study of Laser induced Breakdown Spectroscopy as a Process Monitor and Control Tool for Hazardous Waste Remediation". Process control and quality. 10, 247-258.
  7. Zhang, H., Yueh, F., and Singh, J. 1997. "Laser-Induced Breakdown Spectrometry as a Multimetal Continuous Emission Monitor". Appl. Opt. 38, 1459-1466.
  8. Zhang, H., Yueh, F., and Singh, J. 2001. "Performance Evaluation of Laser-Induced Breakdown Spectroscopy as a Multi-Metal Continuous Emission Monitor". J. Air and Waste Management Assoc. 51, 681.
  9. Singh, J., Zhang, H., and Yueh, F. 1996. "Plasma Arc Centrifugal Treatment Pact-6 Slip Stream Test Bed (SSTB) 100-Hour Duration Controlled Emission Demonstration (CED) Test". DIAL Trip Report. 96.
  10. Wachter, J., and Cremers, D. 1987. "Determination of Uranium in Solution Using Laser-Induced Breakdown Spectrometry". Appl. Spectrosc. 41, 1042.
  11. Ng, C., Ho, W., and Cheung, N. 1997. "Spectrochemical Analysis of Liquid Using Laser-Induced Plasma Emissions: Effect of Laser Wavelength on Plume Properties". Appl. Spectrosc. 51 (7), 976-983.
  12. Arca, G., Ciucci, A., Palleschi, V, Rastelli, S., and Tognoni, E. 1997. "Trace Element Analysis in Water by the Laser-Induced Breakdown Spectroscopy Technique". Appl. Spectrosc. 51, 1102-1105.
  13. Nakamura, S., Ito, Y., Sone, K., Hiraga, H., and Kaneko, K. 1996. "Determination of an Iron Suspension in Water by Laser-Induced Beakdown Spectroscopy with Two Sequential Laser Pulses". Anal. Chem. 68, 2981-2986.
  14. Ito, Y., Ueki, O., and Nakamura, S. 1995. "Determination of Colloidal Iron in Water by Laser-Induced Breakdown Spectroscopy". Anal. Chimica Acta. 299, 401-405.
  15. Meggers, W. 1951. "The Spectroscopy of Technetium and Promethium". Spectrochemica Acta. 4, 317-326.
  16. Cremers, D., Radziemski, L., and Loree, T. 1984. "Spectrochemical Analysis of Liquids Using the Laser Spark". Appl. Spectrosc. 38, 721.
  17. Knopp, R., Scherbaum, F., and Kim, J. 1996. "Laser Induced Breakdown Spectrometry (LIBS) as an Analytical Tool for the Detection of Metal Ions in Aqueous Solution". Fresenius"™ J. Anal. Chem. 355 (1), 16-20.
  18. Arca, G., Ciucci, A., Palleschi, V, Rastelli, S., and Tognoni, E. 1997. "Diagnostics of Trace Pollutants in Water by Laser Induced Breakdown Spectroscopy Technique". Appl. Spectrosc. 51, 1102-1105.
  19. Berman, L. and Wolf, P. 1998. "Laser Induced Breakdown Spectroscopy of Liquids: Aqueous Solutions of Nickel and Chlorinated Hydrocarbons". Appl. Spectrosc. 52, 438.
  20. Cremers, D. and Radziemski, L. 2006. "Handbook of Laser-Induced Breakdown Spectroscopy". John Wiley & Sons Ltd. The Atrium. 53-115.
  21. Infrawan, M., Ichwan, Y., Suyanto, H., Suliyanti, M. M., Hedwig, R., Pardede, M., Kagawa, K., Lie, T. J., and Kurniawan, K. H. 2005. "Quantitative Analysis of Liquid by Quick Freezing into Ice Using Nd-YAG Laser-Induced Atmospheric Plasma". PROC. ITB Eng. Science. 37 B, No. 1, 49-65.
  22. Wal., R. L. V, Ticich, T. M., West, J. R., and Householder, P. A. 1999. "Trace Metal Detection by Laser-Induced Breakdown Spectroscopy". Society for Applied Spectroscopy. 53 (10), 1226-1236.
  23. Ctvrtnícková, T. 2008. "Analysis of Solid Materials by Means of Laser-Induced Breakdown Spectroscopy". Masaryk University: Faculty of Science. Doctoral Thesis, 38-39.
  24. Lazic, V, Barbini, R., Colao, F., Fantoni, R., and Palucci, A. 2001. "Self-Absorption Model in Quantitative Laser Induced Breakdown Spectroscopy Measurements on Soils and Sediments". Spectrochimica Acta Part B. 56, 807-820.
  25. Bekefi, G. 1976. "Principles of Laser Plasmas". John Wiley & Sons Ltd.
  26. Black, C., Poile, C., Langley, J., and Herniman, J. 2006. "The Use of Pencil Lead as a Matrix and Calibrant for Matrix-Assisted Laser Desosption/Ionization". Rapid Commun. Mass Spectrom. 20, 1053-1060.
  27. Langley, J., Herniman, J., and Townell, M. 2007. "2B or not 2B, that is the Question: Further Investigations into the Use of Pencil as a Matrix for Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization". Rapid Commun. Mass Spectrom. 21, 180-190.
  28. Jijón, D. and Costa, C. 2011. "Estudio de los fenómenos físicos en LIBS y su Efecto en la Cuantificación de la Concentración de Cationes Metálicos Disueltos en Agua". Diploma thesis, Fac. Ciencias, Escuela Politécnica Nacional.
  29. IARC. 2004. "Arsenic in Drinking Water". IARC Monographs Volume 84, <http://monographs.iarc.fr/ENG/Monographs/vol84/mono84-6A.pdf>.