XRF-menetelmän kehitys ja validointi rauta- ja natriumpitoisuuden määrittämiseksi katalyytistä
Korhonen, Kari (2018)
Korhonen, Kari
Metropolia Ammattikorkeakoulu
2018
All rights reserved
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2018113019277
https://urn.fi/URN:NBN:fi:amk-2018113019277
Tiivistelmä
Työn tavoitteena oli kehittää ja validoida kvantitatiivinen röntgenfluoresenssi-menetelmä (XRF) natrium- ja rautapitoisuuksien määrittämiselle käytetystä katalyytistä. Uudella XRF-menetelmällä pyritään korvaamaan käytössä oleva liekkiatomiabsorptiospektrofotometrinen (FAAS) -menetelmä. Koska samoista näytteistä analysoidaan XRF-tekniikalla joka tapauksessa muita metalleja, nähtiin menetelmän siirto FAAS-tekniikalta XRF-tekniikalle hyödyllisenä työnä. Työ tehtiin Neste Oyj:lle Kilpilahden Teknologiakeskuksessa, tutkimus- ja kehitysyksikön XR-laboratoriossa.
Työn tavoitteena oli lisäksi uuden puriste- ja sulatelaitteen käyttöönotto XRF-näytteiden valmistukseen sekä optimoida puristelaitteen käyttöä näytteenvalmistuksessa.
Puristelaitteen parametrien optimoinnin lisäksi näytteenkäsittelyssä verrattiin näytteen hehkutusta eri lämpötiloissa ja selvitettiin, haihtuuko näytteestä natriumia tai rautaa.
Menetelmänkehityksessä päädyttiin käyttämään sulatemenetelmää, jonka mittausepävarmuutta arvioitiin MUkit-ohjelmalla ja oikeellisuutta vertaamalla FAAS- ja XRF-menetelmiä parittaisella kahden otoksen t-testillä 95 %:n luottamustasolla. Lisäksi XRF-menetelmälle laskettiin toistettavuus.
Uuden XRF-menetelmän laajennetuksi epävarmuudeksi 95 %:n luottamustasolla natriumille saatiin 13 % pitoisuusalueella 0,7–1,4 paino-% ja raudalle 13 % pitoisuusalueella 0,08–0,24 paino-%.
FAAS- ja XRF-menetelmiä verrattaessa todettiin, että mitattujen natriumpitoisuuksien keskiarvot eivät eronneet tilastollisesti merkitsevästi 95 %:n luottamustasolla. Mitattujen rautapitoisuuksien keskiarvot sen sijaan erosivat tilastollisesti merkitsevästi 95 %:n luottamustasolla. Kaikki XRF-menetelmällä saadut rautapitoisuudet olivat hieman FAAS-tuloksia korkeampia.
Menetelmän toistettavuudeksi 95 %:n luottamustasolla natriumille laskettiin ±0,014 paino-% pitoisuusalueella 0,7–1,4 paino-% ja raudalle ±0,003 paino-% pitoisuusalueella 0,08–0,24 paino-%.
Työn tavoitteena oli lisäksi uuden puriste- ja sulatelaitteen käyttöönotto XRF-näytteiden valmistukseen sekä optimoida puristelaitteen käyttöä näytteenvalmistuksessa.
Puristelaitteen parametrien optimoinnin lisäksi näytteenkäsittelyssä verrattiin näytteen hehkutusta eri lämpötiloissa ja selvitettiin, haihtuuko näytteestä natriumia tai rautaa.
Menetelmänkehityksessä päädyttiin käyttämään sulatemenetelmää, jonka mittausepävarmuutta arvioitiin MUkit-ohjelmalla ja oikeellisuutta vertaamalla FAAS- ja XRF-menetelmiä parittaisella kahden otoksen t-testillä 95 %:n luottamustasolla. Lisäksi XRF-menetelmälle laskettiin toistettavuus.
Uuden XRF-menetelmän laajennetuksi epävarmuudeksi 95 %:n luottamustasolla natriumille saatiin 13 % pitoisuusalueella 0,7–1,4 paino-% ja raudalle 13 % pitoisuusalueella 0,08–0,24 paino-%.
FAAS- ja XRF-menetelmiä verrattaessa todettiin, että mitattujen natriumpitoisuuksien keskiarvot eivät eronneet tilastollisesti merkitsevästi 95 %:n luottamustasolla. Mitattujen rautapitoisuuksien keskiarvot sen sijaan erosivat tilastollisesti merkitsevästi 95 %:n luottamustasolla. Kaikki XRF-menetelmällä saadut rautapitoisuudet olivat hieman FAAS-tuloksia korkeampia.
Menetelmän toistettavuudeksi 95 %:n luottamustasolla natriumille laskettiin ±0,014 paino-% pitoisuusalueella 0,7–1,4 paino-% ja raudalle ±0,003 paino-% pitoisuusalueella 0,08–0,24 paino-%.