Speciační analýza arsenu s využitím generování těkavých specií a atomizací v plazmovém výboji s dielektrickou bariérou

• Název práce v češtině: Speciační analýza arsenu s využitím generování těkavých specií a atomizací v plazmovém výboji s dielektrickou bariérou
• Název v anglickém jazyce: Speciation analysis of arsenic based on volatile species generation and dielectric barrier discharge plasma atomization
• Klíčová slova: speciační analýza, generování těkavých specií, plazmový atomizátor s dielektrickou bariérou (DBD), arsen
• Klíčová slova anglicky: speciation analysis, volatile species generation, dielectric barrier discharge atomizer (DBD), arsenic
• Akademický rok vypsání: 2021/2022
• Typ práce: diplomová práce
• Jazyk práce: čeština
• Ústav: Katedra analytické chemie (31-230)
• Vedoucí / školitel: RNDr. Jan Kratzer, Ph.D.
• Řešitel: skrytý - zadáno a potvrzeno stud. odd.
• Datum přihlášení: 04.11.2021
• Datum zadání: 04.11.2021
• Datum potvrzení stud. oddělením: 04.11.2021
• Datum odevzdání elektronické podoby: 15.05.2024
• Datum proběhlé obhajoby: 27.05.2024
• Oponenti: doc. Ing. Antonín Kaňa, Ph.D.
• Konzultanti: RNDr. Mgr. Tomáš Matoušek, Ph.D.

Zásady pro vypracování

MC230P13 Metody atomové spektrometrie
MC230C17 Praktikum z pokročilých spektrometrických metod

Seznam odborné literatury

[1] J.Dědina, D.L.Tsalev, Hydride Generation Atomic Absorption Spectrometry, John Wiley & Sons, Inc., Chichester, (1995).
[2] J. Dědina, Generation of Volatile Compounds for Analytical Atomic Spectroscopy. John Wiley and Sons Ltd., Chichester, 2010.
[3] J. Dědina, Atomization of volatile compounds for atomic absorption and atomic fluorescence spectrometry: On the way towards the ideal atomizer, Spectrochim. Acta Part B 62 (2007) 846-872.
[4] S. Brandt, A. Schütz, F.D. Klute, J. Kratzer, J. Franzke, Dielectric barrier discharges applied for optical spectrometry, Spectrochim. Acta Part B 123 (2016) 6-32.
[5] G. Niu, A. Knodel, S. Burhenn, S. Brandt, J. Franzke, Review: Miniature dielectric barrier discharge (DBD) in analytical spectrometry. Anal. Chim. Acta 1147 (2021) 211-239.
[6] P. Novák, J. Dědina, J. Kratzer, Preconcentration and atomization of arsane in a dielectric barrier discharge with detection by atomic absorption spectrometry Anal. Chem., 88 (11) (2016), pp. 6064-6070.
[7] S. Burhenn, J. Kratzer, F.D. Klute, J. Dědina, J. Franzke, Atomization of arsenic hydride in a planar dielectric barrier discharge: Behavior of As atoms studied by temporally and spatially resolved optical emission spectrometry, Spectrochim. Acta Part B 152 (2019) 68-73.
[8] Z. Zhu, S. Zhang, Y. Lv, X. Zhang Atomization of hydride with a low-temperature, atmospheric pressure dielectric barrier discharge and its application to arsenic speciation with atomic absorption spectrometry, Anal. Chem., 78 (2006), 865-872.
[9] A. Hernandez-Zavala, T. Matoušek, Z. Drobná, D.S. Paul, F.S. Walton, B.M. Adair, J. Dědina, D.J. Thomas, M. Stýblo: Speciation Analysis of Arsenic in Biological Matrices by Automated Hydride Generation-Cryotrapping-Atomic Absorption Spectrometry with Multiple Microflame Quartz Tube Atomizer (Multiatomizer), J. Anal. Atomic Spectrom. 23 (2008) 342-351.
[10] M. Svoboda, J. Kratzer, M. Vobecký, J. Dědina, A miniaturized cryogenic trap design for collection of arsanes, Spectrochim. Acta Part B 111 (2015) 46-51.

Předběžná náplň práce

Cílem projektu je ověřit možnost atomizace vybraných specií (hydridů a alkyl-substituovaných hydridů) v plazmovém výboji s dielektrickou bariérou (DBD), následně určit analytické charakteristiky tohoto přístupu a aplikačně ho využít. Studovanými analyty budou specie As, Hg nebo Ge, které budou převedeny na příslušné těkavé sloučeniny technikou chemického generování těkavých specií (C-VSG). Nejprve budou jednotlivě optimalizovány podmínky atomizace vybraných specií v DBD atomizátoru, přičemž podmínky generování jsou již známy. Následně bude kvantifikována, absolutně či relativně, účinnost atomizace specií v DBD atomizátoru a určeny analytické charakteristiky. Pro účely speciační analýzy je nutné jednotlivé specie před jejich zavedením do DBD atomizátoru/detektoru separovat. Toho bude dosaženo technikami C-VSG s kryogenní separací (CT), HPLC s postkolonovým C-VSG nebo bude využita technika selektivního C-VSG. Vyvinuté postupy budou validovány s použitím certifikovaných referenčních materiálů a použity na reálné vzorky. Mechanismus atomizace vybraných těkavých specií bude v případě potřeby studován pokročilými spektrometrickými technikami, např. laserem indukovanou fluorescencí (LIF) či hmotnostní spektrometrií v proudové trubici s vybranými ionty (SIFT-MS)

Předběžná náplň práce v anglickém jazyce

The project is focused on feasibility of atomization of selected species (hydrides and their alkylated analogues) in a dielectric barrier plasma discharge (DBD) employing As, Hg or Ge as model analytes to be converted to gas phase by chemical volatile species generation (C-VSG). Firstly, atomization conditions of individual volatile species in the DBD atomizer will be optimized while using already known experimental conditions for their generation. Subsequently, atomization efficiency of selected volatile species will be quantified either relatively, or even absolutely. Analyte species have to be separated prior to their introduction into the DBD atomizer/detector. This will be achieved by means of C-VSG followed by cryogenic focusing (CT), HPLC with post-column C-VSG or employing selective C-VSG. The methods developed will be validated by analysis of certified reference materials and applied to real samples. If useful, the atomization mechanism of selected volatile species in the DBD atomizer will be xplored by advanced spectrometric methods including laser induced fluorescence (LIF) or selected ion flow tube mass spectrometry (SIFT-MS).