Elemental Analysis of Aqueous Process Samples with Wavelength Dispersive X-ray Fluorescence Spectrometry - Heikkilä, Jenni (2022)
Tämän pro gradu -työn kirjallisessa osassa perehdyttiin vesinäytteiden kvantitatiiviseen röntgenfluoresenssianalytiikkaan (XRF) liittyviin teemoihin. XRF on nopea, stabiili ja tarkka analyysimenetelmä, joka soveltuu useiden alkuaineiden mittaamiseen laajalla pitoisuusalueella. XRF-tekniikoilla on useita sovelluskohteita tutkimuksessa ja teollisuudessa. Kirjallisuuskatsauksen perusteella XRF-tekniikkaa ei yleisesti sovelleta vesinäytteiden mittaamiseen, ja useat tutkijat ovat hyödyntäneet näytteiden konsentrointia suoran nestefaasimittauksen sijaan. XRF-analytiikassa näytematriisin kemialliset ja fysikaaliset ominaisuudet vaikuttavat voimakkaasti mitattavaan signaaliin, ja matriisivaikutusten korjaamiseen on kehitetty lukuisia menetelmiä. Taustasäteilyn voimakas sironta on tyypillistä vesipohjaisilla näytteillä. Työn kokeellisessa osassa kehitettiin mittausmenetelmä vesipohjaisten prosessinäytteiden ja jätevesien mittaamiseen aallonpituus-dispersiivisellä XRF-tekniikalla (WDXRF). Kalibrointi tehtiin vesipohjaisilla standardiliuoksilla kymmenelle alkuaineelle (Na, Mg, Si, P, S, Cl, K, Ca, Mn, Fe). Näytteet mitattiin nestefaasissa käyttäen nestenäytteille tarkoitettuja näytekuppeja. Kalibroinnit olivat lineaarisia, ja määritysrajat asettuivat alkuaineesta riippuen 3,4–24,6 ppm tasolle. Menetelmän toimivuutta testattiin mittaamalla standardiliuoksia sekä näytteitä, joissa alkuaineiden pitoisuuksia oli kasvatettu lisäämällä standardiliuosta näytteeseen. XRF-menetelmän tuloksia verrattiin referenssimenetelmien tuloksiin. Saantoprosentit olivat natriumille 70–90 %, ja muille alkuaineille yleisesti 100–120 %. XRF-menetelmän tulokset olivat yleisesti suurempia kuin referenssimenetelmien tulokset, lukuun ottamatta natriumia. Tulosten suhteellinen hajonta XRF menetelmällä oli 2–16 %. Hajonta oli suurempaa natriumilla ja kloorilla kuin muilla alkuaineilla. Esikäsittelytesteihin valittiin kaksi erilaista näytetyyppiä, joista toinen oli öljy vedessä -emulsio ja toisessa oli kirkas vesifaasi. Esikäsittelyinä testattiin erotusta erotussuppilossa, suodatusta ja sentrifugointia. XRF-menetelmällä mitatut tulokset olivat lähellä referenssimenetelmien tuloksia molemmilla näytetyypeillä. Esikäsittelyillä ei ollut vaikutusta näytteistä mitattuihin alkuainepitoisuuksiin, eikä näytteen lämpötila vaikuttanut mittaukseen.