Quantification of Key Elements in Lithium Brines by ICP-OES

Význam tématu

Lithium je klíčovou složkou v moderních nabíjecích bateriích pro obnovitelné zdroje energie. Rostoucí poptávka po vysokokapacitních Li-ion bateriích vede k intenzivnímu získávání lithia ze solanek s vysokým obsahem rozpuštěných pevných látek. Přesná kvantifikace klíčových kovů a kontaminantů v těchto náročných vzorcích je nezbytná pro zajištění kvality suroviny a optimalizaci extrakce lithia.

Cíle a přehled studie

Hlavním cílem bylo vyvinout rychlou, spolehlivou a prakticky využitelnou metodu pro současné stanovení B, Ca, Li, Mg, Mn, Si, K a Sr v reálných solankách. Studie demonstrovala aplikaci Agilent 5800 ICP-OES s AVS 7 přepínacím ventilem na vzorcích s 15–25 % NaCl.

Použitá metodika a instrumentace

Pro analýzu byly vzorky solanky naředěny v poměrech 1:20 a 1:100 v 5 % HNO3. Prvky byly měřeny v režimu vertikálního Dual View ICP-OES (VDV) vybaveném:

• přepínacím ventilem AVS 7 pro omezení příjmu pevných částic,
• autosamplerem SPS 4,
• detektorem Vista Chip III s plným spektrem pro více vlnových délek,
• funkcí MultiCal pro rozšíření lineárního rozsahu u Mg a Ca,
• internaĺními standardy Sc, In a Rb podávanými in-line sedmým portem AVS 7.

Instrument byl navíc monitorován diagnostikou EMF (Early Maintenance Feedback) pro včasné upozornění na údržbu.

Hlavní výsledky a diskuse

Během kontinuálního měření 120 vzorků nebyly pozorovány jevy jako drift, ucpávání trubiček ani quenching plazmy. Reprodukovatelnost byla potvrzena relativními procentními odchylkami (RPD) v rozmezí 0,2–7,4 % pro všechny prvky a oba způsoby ředění. MultiCal umožnil zachytit celou šíři koncentrací od vysokých ppm až po jednotky ppb bez opakovaných měření.

Přínosy a praktické využití metody

Agilent 5800 ICP-OES s AVS 7 přináší:

• rychlost analýzy 73 s vzorek–vzorek,
• minimální údržbu díky omezenému přísunu pevných matric do plazmy,
• rozšířený lineární dynamický rozsah pomocí kombinace vlnových délek,
• vysoce spolehlivou kompenzaci viskozity a efektu snadno ionizovatelných prvků (EIE) díky interním standardům,
• konsistentní data bez nutnosti přípravy složitých matricově shodných standardů.

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekává se další rozvoj online monitoringu solanek ve výrobních provozech a integrace pokročilých diagnostických systémů pro automatizovanou údržbu. V kombinaci s dalším rozšířením lineárního rozsahu a minimalizací objemu vzorku může metoda sloužit i pro mobilní nebo v terénu provozovaná měření.

Závěr

Popsaná analýza na Agilent 5800 ICP-OES s AVS 7 prokázala vysokou robustnost, rychlost a přesnost stanovení klíčových prvků v lithium-bohatých solankách. Metoda zjednodušuje přípravu vzorku a snižuje nároky na údržbu, což je výhodné pro průmyslové i výzkumné aplikace.

Reference

1. Agilent Technologies, Inc. Quantification of Key Elements in Lithium Brines by ICP-OES, Application Brief, 2022.