Spectral aspects of the determination of Si in organic and aqueous solutions using high-resolution continuum source or line source flame atomic absorption spectrometry

Zofia Kowalewska , Łukasz Gościniak , Janusz Pilarczyk

Abstract

High-resolution continuum source flame atomic absorption spectrometry (HR-CS FAAS) was applied to reveal and investigate spectral interference in the determination of Si. An intensive structured background was observed in the analysis of both aqueous and xylene solutions containing S compounds. This background was attributed to absorption by the CS molecule formed in the N2O–C2H2 flame. The lines of the CS spectrum at least partially overlap all five of the most sensitive Si lines investigated. The 251.611 nm Si line was demonstrated to be the most advantageous. The intensity of the structured background caused by the CS molecule significantly depends on the chemical form of S in the solution and is the highest for the most-volatile CS2. The presence of O atoms in an initial S molecule can diminish the formation of CS. To overcome this S effect, various modes of baseline fitting and background correction were evaluated, including iterative background correction (IBC) and utilization of correction pixels (WRC). These modes were used either independently or in conjunction with least squares background correction (LSBC). The IBC + LSBC mode can correct the extremely strong interference caused by CS2 at an S concentration of 5% w:w in the investigated solution. However, the efficiency of this mode depends on the similarity of the processed spectra and the correction spectra in terms of intensity and in additional effects, such as a sloping baseline. In the vicinity of the Si line, three lines of V were recorded. These lines are well-separated in the HR-CS FAAS spectrum, but they could be a potential source of overcorrection when using line source flame atomic absorption spectrometry (LS FAAS). The expected signal for the 251.625 nm Fe line was not registered at 200 mg L−1 Fe concentration in the solution, probably due to the diminished population of Fe atoms in the high-temperature flame used. The observations made using HR-CS FAAS helped to establish a “safe” level of the matrix components S, V, and Fe in the determination of Si using both HR-CS FAAS and LS FAAS. Under the best conditions, the instrumental detection limits for LS FAAS and for HR-CS FAAS, as well as the characteristic concentration values, were similar. Unusual calibration curves were observed in HR-CS FAAS. The curves showed an inflexion point that divided them into two linear parts with distinctly different slopes.
Author Zofia Kowalewska IB
Zofia Kowalewska,,
- Insitute of Civil Engineering
, Łukasz Gościniak ICh
Łukasz Gościniak,,
- The Institute of Chemistry
, Janusz Pilarczyk
Janusz Pilarczyk,,
-
Journal seriesSpectrochimica Acta Part B-Atomic Spectroscopy, ISSN 0584-8547
Issue year2016
Vol120
Pages45-56
Publication size in sheets0.55
Keywords in PolishOznaczanie krzemu; Wysoko-rozdzielcza płomieniowa absorpcyjna spektrometria atomowa z ciągłym źródłem promieniowania; Interferencje spektralne; Korekcja metodą najmniejszych kwadratów; Specjacja
Keywords in EnglishSilicon determination , High-resolution continuum source flame atomic absorption spectrometry, Spectral interferences, Least squares background correction, Speciation
Abstract in PolishWysoko-rozdzielcza płomieniowa absorpcyjna spektrometria atomowa z ciągłym źródłem promieniowania została zastosowana w celu wykrycia i zbadania interferencji spektralnych w oznaczeniach krzemu. Intensywne tło strukturalne było obserwowane zarówno podczas analiz roztworów wodnych, jak i organicznych, zawierających związki siarki. Obserwowane tło przypisano absorpcji przez cząsteczki CS istniejące w płomieniu N2O–C2H2 podczas analizy. Stwierdzono, że linie widma molekularnego CS pojawiają się w obszarze wszystkich 5-ciu najbardziej czułych linii Si. Najbardziej korzystna jest linia 252.611 nm. Intensywność tła strukturalnego powodowanego przez cząsteczki CS znacznie zależy od formy chemicznej S w badanym roztworze i jest największa dla najbardziej lotnego CS2. Obecność atomów tlenu w początkowej cząsteczce S istniejącej w roztworze może zmniejszyć powstawanie cząsteczki CS w płomieniu. Aby wyeliminować wpływ siarki na oznaczenia krzemu wypróbowano różne sposoby dopasowania linii bazowej i korekcji tła, w tym korekcję metodą iteracyjną (IBC) i korekcję z zastosowaniem pixeli korekcyjnych (WCR). Te metody były stosowane zarówno niezależnie, jaki z połączeniu z korekcją tła metodą najmniejszych kwadratów (LSBC). Okazało się, że metoda IBC+LSBC może skorygować ekstremalnie silną interferencję przy stężeniu siarki w roztworze 5% w:w w postaci CS2. Jednak okazało się także, że wydajność korekcji IBC+LSBC zależy od podobieństwa widm korygowanego i korekcyjnego pod względem intensywności i dodatkowych efektów, jak wznoszące się/opadająca linia bazowa. Stwierdzono, że w pobliżu badanej linii Si występują 3 linie wanadu. Te linie są bezpiecznie oddalone od linii Si w HR-CS FAAS, ale stanowią potencjalne źródło interferencji w LS FAAS. Oczekiwano wpływu Fe na oznaczanie Si, jednak linia 251.625 nm Fe nie była rejestrowana przy stężeniu 200 mg L−1 Fe w roztworze, prawdopodobnie z powodu zmniejszonej populacji wolnych atomów Fe w wysokiej temperaturze stosowanego płomienia. Badania wykonane z zastosowaniem HR-CS FAAS umożliwiły ustalenie „bezpiecznego” poziomu składników matrycy (S, V, Fe) w oznaczeniach zarówno metodą HR-CS FAAS, jak i metodą LS FAAS. W dobranych, najlepszych warunkach instrumentalne granice wykrywalności i stężenie charakterystyczne w HR-CS FAAS i LS FAAS były podobne. W HR-CS FAAS zaobserwowano nietypowy przebieg krzywej kalibracyjnej: pojawianie się punktu przegięcia, który dzielił krzywą na dwa obszary liniowości o wyraźnie różnych nachyleniach.
DOIDOI:10.1016/j.sab.2016.04.002
Languageen angielski
Score (nominal)35
ScoreMinisterial score = 35.0, 28-11-2017, ArticleFromJournal
Ministerial score (2013-2016) = 35.0, 28-11-2017, ArticleFromJournal
Publication indicators WoS Impact Factor: 2016 = 3.241 (2) - 2016=3.091 (5)
Citation count*0
Cite
Share Share



* presented citation count is obtained through Internet information analysis and it is close to the number calculated by the Publish or Perish system.
Back