References

zhps

Журнал прикладной спектроскопии

Zhurnal Prikladnoii Spektroskopii

0514-7506

B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Sciences

zhps-744

Research Article

Статьи

Высокочувствительное обнаружение свинца в водном растворе методом лазерно-искровой спектроскопии с применением адсорбции

Highly sensitive detection of lead in aqueous solution using laser-induced breakdown spectroscopy coupled with adsorption technique

Haider

A. F. M. Y.

Haider

A. F. M. Y.

Дакка.

Dhaka.

Parvin

Дакка.

Dhaka.

Khan

Z. H.

Khan

Z. H.

Дакка.

Dhaka.

zulfiqarshuvo@du.ac.bd

Wahadoszamen

Дакка.

Dhaka.

Даккский Университет; Университет BRACDepartment of Physics, University of Dhaka; Department of Mathematics and Natural Sciences, BRAC University

Даккский УниверситетDepartment of Physics, University of Dhaka

2020

29112020

876

1020(1)-1020(8)

2020

Haider A.M., Parvin M., Khan Z.H., Wahadoszamen M.

Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.

https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/744

Для установления нижнего предела обнаружения свинца, растворенного в воде, использованы два типа адсорбентов — оксид цинка (ZnO) и цеолит. Водорастворимые комплексы Pb получены путем растворения четырех различных соединений Pb в воде либо титрования кислотой HNO3 с различной концентрацией. Растворенные комплексы Pb адсорбировали на ZnO или цеолите. Спектры LIBS композитов Pb-ZnO и Pb-цеолит зарегистрированы в диапазонах 331.5-370.5 и 355-394 нм. Калибровочные кривые построены с использованием нормированных интенсивностей линий Pb I на λ = 357.269, 363.958 и 368.319 нм в зависимости от концентрации добавленного Pb. Для всех используемых адсорбатов (соединений Pb) кривые адсорбции в зависимости от концентрации адсорбата в воде соответствуют изотермам ленгмюровского типа. Нижний предел обнаружения (LoD) и наклон линейной части изотермы адсорбции варьируют для различных адсорбентов, адсорбатов и используемых линий эмиссии PbI. Обнаружено, что ZnO лучший адсорбент, чем цеолит, с точки зрения LoD и наклона линейной части изотермы и, следовательно, чувствительности обнаружения. Нижний предел обнаружения Pb в водном растворе при применении лазерно-искровой спектроскопии в сочетании с методом адсорбции 0.5 частиц/млн.

Two types of adsorbents, zinc oxide (ZnO) and zeolite, have been used to probe the lowest detectable limit of lead (Pb) dissolved in water. To achieve the goal, water-soluble Pb complexes were produced by dissolving in water or titrating with HNO3 acid with different concentrations of four different compounds of Pb. The dissolved Pb complexes were then allowed to be adsorbed onto ZnO or zeolite. LIBS spectra of the Pb-ZnO and Pb-zeolite composites were recorded in the 331.5-370.5, and 355-394 nm spectral windows, respectively. Calibration curves were drawn using the normalized line intensities of Pb I at wavelengths of 357.269, 363.958, and 368.319 nm versus the concentration of the added Pb. For all the adsorbates (the Pb compounds) used, the adsorption curves as a function of the adsorbate concentration in water followed the Langmuir type isotherms. The lowest limit of detection (LoD) and the slope of the linear part of the adsorption isotherm varied for various adsorbents, adsorbates, and different Pb I emission lines used. ZnO was found to be a better adsorbent than zeolite in terms of LoD and the slope of the linear part of the isotherm and hence the sensitivity of the detection. The LoD for Pb in an aqueous solution in the current LIBS experiment coupled with the adsorption technique was found to be 0.5 ppm.

лазерно-искровая спектроскопияадсорбентZnOцеолитсвинец

laser-induced breakdown spectroscopyadsorbentZnOzeolitelead

The experimental work was performed in the Nonlinear Optics and Laser Spectroscopy Laboratory of the Center for Advanced Research in Sciences (CARS) of Dhaka University.

References1

L. J. Radziemski, D. A. Cremers, Laser-Induced Plasmas and Applications, Marcel Dekker, New York (1989).

D. A. Cremers, F. Y. Yueh, J. P. Singh, H. Zhang, Encyclopedia of Analytical Chemistry: Applications, Theory and Instrumentation, John Wiley & Sons, Ltd. (2006).

A. W. Miziolek, V. Palleschi, I. Schechter, Laser Induced Breakdown Spectroscopy, Cambridge University Press (2006).

A. Haider, Z. Khan, Opt. Laser Technol., 44, No. 6, 1654-1659 (2012).

K. Abedin, A. Haider, M. Rony, Z. Khan, Opt. Laser Technol., 43, No. 1, 45-49 (2011).

R. S. Harmon, J. Remus, N. J. McMillan, C. McManus, L. Collins, J. L. Gottfried Jr., F. C. DeLucia, A. W. Miziolek, Appl. Geochem., 24, No. 6, 1125-1141 (2009).

S. Morel, N. Leone, P. Adam, J. Amouroux, Appl. Opt., 42, No. 30, 6184-6191 (2003).

A. F. M. Y. Haider, M. H. Ullah, Z. H. Khan, F. Kabir, K. M. Abedin, Opt. Laser Technol., 56, 299-303 (2014).

A. C. Samuels, F. C. DeLucia, K. L. McNesby, A. W. Miziolek, Appl. Opt., 42, No. 30, 6205-6209 (2003).

A. R. Boyain-Goitia, D. C. Beddows, B. C. Griffiths, H. H. Telle, Appl. Opt., 42, No. 30, 6119-6132 (2003).

X. Fang, S. R. Ahmad, M. Mayo, S. Iqbal, Laser Med. Sci., 20, No. 3-4, 132-137 (2005).

Z. A. Arp, D. A. Cremers, R. C. Wiens, D. M. Wayne, B. Salle, S. Maurice, Appl. Spectrosc., 58, No. 8, 897-909 (2004).

A. K. Rai, F.-Y. Yueh, J. P. Singh, Appl. Opt., 42, No. 12, 2078-2084 (2003).

D. A. Cremers, L. J. Radziemski, T. R. Loree, Appl. Spectrosc., 38, No. 5, 721-729 (1984).

R. L. Vander Wal, T. M. Ticich, J. R. West, P. A. Householder, Appl. Spectrosc., 53, No. 10, 1226-1236 (1999).

G. Arca, A. Ciucci, V. Palleschi, S. Rastelli, E. Tognoni, Appl. Spectrosc., 51, No. 8, 1102-1105 (1997).

C. Chen, G. Niu, Q. Shi, Q. Lin, Y. Duan, Appl. Opt., 54, No. 28, 8318-8325 (2015).

J.-S. Huang, H.-T. Liu, K.-C. Lin, Anal. Chim. Acta, 581, No. 2, 303-308 (2007).

C. Janzen, R. Fleige, R. Noll, H. Schwenke, W. Lahmann, J. Knoth, P. Beaven, E. Jantzen, A. Oest, P. Koke, Spectrochim. Acta B, Atom. Spectrosc., 60, No. 7-8, 993-1001 (2005).

S. L. Lui, Y. Godwal, M. T. Taschuk, Y. Y. Tsui, R. Fedosejevs, Anal. Chem., 80, No. 6, 1995-2000 (2008).

D. Zhu, J. Chen, J. Lu, X. Ni, Anal. Methods, 4, No. 3, 819-823 (2012).

R. Knopp, F. Scherbaum, J. Kim, Fresenius' J. Anal. Chem., 355, No. 1, 16-20 (1996).

Z. Chen, H. Li, M. Liu, R. Li, Spectrochim. Acta B, Atom. Spectrosc., 63, No. 1, 64-68 (2008).

Q. Lin, Z. Wei, M. Xu, S. Wang, G. Niu, K. Liu, Y. Duan, J. Yang, RSC Adv., 4, No. 28, 14392-14399 (2014).

Z. Chen, H. Li, F. Zhao, R. Li, J. Anal. Atom. Spectrom., 23, No. 6, 871-875 (2008).

D. D. Pace, C. D'Angelo, D. Bertuccelli, G. Bertuccelli, Spectrochim. Acta B, Atom. Spectrosc., 61, No. 8, 929-933 (2006).

X. Liu, Q. Lin, Y. Tian, W. Liao, T. Yang, C. Qian, T. Zhang, Y. Duan, J. Anal. Atom. Spectrom., 35, No. 1, 188-197 (2020).

H. Loudyi, K. Rifai, S. Laville, F. Vidal, M. Chaker, M. Sabsabi, J. Anal. Atom. Spectrom., 24, No. 10, 1421-1428 (2009).

S. Ma, Y. Tang, Y. Ma, Y. Chu, F. Chen, Z. Hu, Z. Zhu, L. Guo, X. Zeng, Y. Lu, Opt. Express, 27, No. 10, 15091-15099 (2019).

https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/lead-poisoning-and-health.

http://www.epa.gov/OGWDW/standard.

A. F. M. Y. Haider, M. K. Ira, Z. Khan, K. Abedin, J. Anal. Atom. Spectrom., 29, No. 8, 1385-1392 (2014).

A. F. M. Y. Haider, B. Rahman, Z. H. Khan, K. M. Abedin, Environ. Eng. Sci., 32, No. 4, 284-291 (2015).

J. Wei, T. Zhang, J. Dong, L. Sheng, H. Tang, X. Yang, H. Li, Chem. Res. Chin. Univ., 31, No. 6, 909-913 (2015).

https://www.physics.nist.gov/PhysRefData/ASD/lines_form.html.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.