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

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.

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

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

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

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

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

6. 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).

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

19. 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).

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

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

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

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

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

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

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

27. 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).

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

29. 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).

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

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

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

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

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

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