Avio 220 Max ICP発光分光分析装置

Avio 220 Max ICP-OES を用いた高純度石英中の不純物測定

高純度石英（通常はSiO₂ が99.99%以上）は、優れた光学特性と熱特性を持つため、主に高性能光学デバイスや、太陽光パネル・半導体産業におけるさまざまなハイテク製品（半導体ウェーハ処理用の石英るつぼやシリコン金属など）の製造に使用されます。しかし、石英の純度は極めて重要であり、微量元素（Al、Fe、Na、B など）が含有されると、最終製品の電気特性や性能に大きな影響を与えます。そのため、高純度石英中の微量元素含有量を正確に測定し、品質管理を行うことが必要です。
本報では、パーキンエルマーのAvio 220 Max ICP-OESを用いて、GB/T 32649-2016に準拠した不純物測定の実例を紹介します。信頼性の高い品質管理をさせる分析ソリューションとしての活用方法を詳しく解説しています。

リチウムイオン電池のリサイクル：Avio 220 Max ICP-OES による正極活物質の深共晶溶媒浸出

電池産業における金属需要は、適切な廃棄物管理による二次原料のリサイクルと回収による循環型経済への移行によって支えることができます。この目的のために、EU バッテリー指令は加盟国と業界に対し、使用済み電池の回収を最大化し、適切なリサイクル処理を設定することを求めています。使用済みLIBs は、LiCoO₂、LiMn₂O₄、LiNiO₂ などの有毒な酸化物が存在するため、有害廃棄物と見なされます。金属浸出（Co、Li、Ni）の現在の回収方法は、高温冶金と湿式製錬であり、どちらも大量のエネルギーを消費し、過酷な条件を必要とし、有毒な廃棄物を生成します。代替として、深共晶溶媒（deep eutectic solvents：DESs）（ルイス酸またはブロンステッド酸と独自の特性を持つ塩基の混合物）に基づくソフトソルブ冶金は、高い回収効率の組み合わせにより注目を集めています。
本報では、LiMn₂O₄（LMO）、LiNi_0.8Co_0.2O₂（LNCO）、LiMn_1.5Ni_0.5O₄（LMNO）に着目し、LIB に使用される純粋な正極材料から重要な金属（Li、Co、Ni、Mn）を浸出するための深共晶溶媒の使用の第一歩を踏み出しました。Avio 220 Max ハイブリッド型ICP-OES は、深共晶溶媒（DES）で浸出された金属を測定するために使用されます。

ASTM D4951 に準拠したAvio 220 Max ICP-OES によるオイル添加剤の分析

潤滑油として使用するためにベースオイルと添加剤をブレンドする場合、最適な性能とより長いエンジン寿命のために、特定の元素の濃度を知り、制御することが重要です。このプロセスは非常に重要であるため、ASTM はこの手順を監視する方法を開発しました。測定対象元素は、バリウム（Ba）、ホウ素（B）、カルシウム（Ca）、銅（Cu）、マグネシウム（Mg）、モリブデン（Mo）、リン（P）、硫黄（S）、および亜鉛（Zn）です。ただし、これらすべての元素を常に測定する必要はありません。ブレンドと添加剤は、最終的な用途に応じてオイルタイプによって異なる可能性のある特定の性能仕様を満たすように指定されています。
本報では、他のICP-OES やX 線分析の欠点を克服することができるパーキンエルマーAvio 220 Max ハイブリッド型ICP-OES を使用したオイル中の添加剤の分析を紹介します。

Avio 220 Max ICP-OES による銅-金鉱石の分析

鉱山プラントで鉱石から金属を抽出するには、様々なサンプルのルーチン分析が必要です。これらには、砕鉱、処理後の廃鉱石、および濃縮物（最終製品）が含まれます。銅- 金鉱山の場合、分析が必要な金属には、銅（Cu）と金（Au）だけでなく、含有量によっては銀（Ag）も含まれます。鉄（Fe）やヒ素（As）など、鉱石に関連する可能性のある他の元素も測定する必要がある場合もあります。
本報では、パーキンエルマーAvio 220 Max ICP-OESを使用して、銅、鉄、銀、ヒ素の標準物質を分析しました。Avio 220 Max は、通常フレームAAS で行われる分析の生産性を向上させたいラボに最適です。

Avio 220 Max ICP-OES を使用したヘキサフルオロリン酸リチウム電池電解液中の不純物の直接分析

グリーンエネルギーの電源としてのリチウムイオン電池（lithium-ion batteries：LiBs）は、ラップトップ、タブレット、携帯電話、電気自動車など、多くの分野で広く使用されています。LiBs の性能と安全性の向上は、LiBs のメーカーや研究者にとって新たな課題になりつつあります。電池のすべてのコンポーネントの中で、電解質は、その役割が正極と負極の間で陽イオンのリチウムイオンを輸送することであるため、最も重要です。ただし、電解液中の不純物は、バッテリーの安全性と寿命に強く影響する可能性があります。電解液中の不純物濃度を監視し、それらが低レベルで存在することを確認することは、製造中に非常に重要です。
本報では、LiPF₆ 電池電解質の日常的な品質管理分析のための信頼できる方法が検証されました。適切なサンプル導入システムと簡素化されたサンプル調製により、電解質サンプルはパーキンエルマーのAvio 220 Max ICP-OES を使用して直接分析することができます。

減衰モードを使用したAvio 220 Max ICP-OES によるめっき浴溶液の分析

めっき浴の分析には、微粒子の存在や、日間で様々な元素グループを監視する必要性、高濃度を正確に測定する必要性など、いくつかの課題があります。通常、フレーム原子吸光法（FAA）および誘導結合プラズマ発光分光法（ICP-OES）は、めっき浴サンプルの分析に使用されます。ただし、ICP-OES には、FAA に比べて、多元素分析機能とより広いダイナミックレンジという2 つの利点があります。異なるめっき浴で異なる元素グループを監視するのが一般的であるため、ICP-OES はFAA よりもこの要件に容易に対応できます。さらに、ICP-OES のより広いダイナミックレンジは、めっき浴を再生する時期を決定するために監視する必要がある高濃度のめっき元素を測定するために重要です。
本報では、Avio 220 Max ICP-OESが、高濃度めっき浴元素を正確に測定できることを実証しました。自動積分機能と減衰モード機能を組み合わせることで、直線範囲が大幅に拡大し、希釈の必要性を最小限に抑えることで、高濃度の分析対象元素を容易かつ正確に測定できます。これにより、複数回の希釈を必要とせずに、同一サンプル中の主要元素、微量元素、または微量元素を分析できるため、汚染が低減し、効率が向上します。

ロンドン金属取引所のガイドラインに準拠したAvio 220 Max ICP-OES によるアルミニウムの不純物分析

アルミニウムは多様な用途と人気を博しているため、多くのグレードが存在します。ロンドン金属取引所（LME）は、一般的に使用される2 つのAl 純度（99.5% と99.7%1）の仕様をリストしており、それぞれに最大6 つの無機元素不純物が指定されています。ICP-OES は、高マトリックスサンプルを簡単に分析できる能力と操作性の良さにより、これら不純物を測定するための最良の手法です。
本報では、Avio 220 Max ICP-OES を使用して、LME 仕様の Al 内の不純物を分析する方法について説明します。

Avio 220 Max ICP-OESを使用した再生可能ディーゼル原料中の無機元素汚染分析

再生可能燃料の生産、例えばバイオディーゼルは、世界的に成長している産業です。再生可能ディーゼルは、植物や植物性材料、動物脂肪から作ることができます。ASTM® International と欧州連合は、純粋な再生可能ディーゼルのための標準試験方法と仕様を公表しています。これらの仕様には、再生可能ディーゼルの特性、化学成分、および汚染物質に関する詳細な要件が含まれており、これらの要件を満たさなければ、再生可能製品を他の石油ディーゼル燃料とブレンドするか、直接燃焼エンジンに使用することはできません。
特定の金属（例えば、鉄やカリウムなど）を含む原料のテストは、再生可能ディーゼルの製造初期において非常に重要です。一般的に、再生可能ディーゼルの製造プロセスは主に2 つの大きな段階から成り立っています。それは、前処理ユニットと再生可能ディーゼルユニットです。
本報では、ASTM D5185 リストの元素と最新世代のAvio 220 Max ICP-OES システムを使用して、リンおよびヒ素を含む元素の実用的な定量下限を1 mg/kg 以下に達成するためにいくつかの元素について候補となる発光線の選択について報告します。

Avio 220 Max ハイブリッド型ICP-OES を使用した飲料水中の主要元素の分析

飲料水の水質は、地質、地理、汚染、水の輸送に使用されるパイプからの浸出など、多くの要因の影響を受けます。したがって、水質に関する知識は、消費と産業利用の両方にとって重要です。監視する主な元素には、アルミニウム（Al）、銅（Cu）、鉄（Fe）、マンガン（Mn）、亜鉛（Zn）のほか、カルシウム（Ca）、マグネシウム（Mg）、カリウム（K）、ナトリウム（Na）などのミネラルが含まれます。
本報では、Avio 220 Max ハイブリッド型ICP-OES を使用した飲料水の分析に焦点を当て、AAS、IC、およびFIA で通常分析される元素を必要なレベルで測定できることを紹介します。

Avio 220 Max ICP-OES による海水淡水化排出ブライン中のセシウム、リチウム、ルビジウムの測定

従来より、元素と鉱物の主な供給源は、地球の地質学的鉱床からの採掘でした。これは多くの元素にとって効果的な戦略ではありますが、自然に豊富ではない元素にとっては非効率です。さらに、需要の高い元素については、他の供給源を見つける必要があります。比較的新しいミネラル源は、海水を濃縮する海水淡水化プラントからの排出ブライン（塩水）です。飲料水に対する世界的な需要の高まりに対応するために、海水淡水化はますます重要な淡水源となっています。採掘よりも経済的に実現可能な場合、海水淡水化ブラインから様々な元素を回収できます。たとえば、バッテリー技術の普及に伴い、リチウム（Li）の量を増やす必要があります。現在、Li は塩水から採掘および回収されていますが、海水淡水ブラインからも回収できます。ルビジウム（Rb）とセシウム（Cs）は、採掘が難しい他の元素ですが、淡水化ブラインから抽出することができます。これらの元素を回収することの経済的実現可能性を決定するために、それらの濃度は塩水中で正確に決定されなければなりません。
本報では、Avio 220 Max ICP-OES を使用した海水淡水化排出ブライン中のCs、Li、およびRb の測定を紹介します。

単一の予備還元処理を用いた水素化物発生ICP-OES 法による飲料水中のヒ素とセレンの定量

ICP-OES でのヒ素（As）とセレン（Se）の測定は、いずれも感度が低く、低濃度の測定が困難です。多くの分析目的においては、低濃度As とSe の両方を測定する必要があります。水素化物を発生させ最高感度を得るためには、As とSe はAs（III）とSe（IV）といった低い酸化状態でなければなりません。長年に渡り、これまで以上に低い濃度を測定できるように、発光強度を高くするためのAs とSe の還元方法について多くの調査がなされてきました。しかし残念ながらAs とSe の還元挙動は異なります。つまり、低濃度のAsとSe を水素化物発生法で測定する必要がある場合、2 つの異なる予備還元操作をする必要があり、測定も2 つ別々に実施する必要があり、多くの場面ではとても煩雑となっています。
本報では、パーキンエルマーAvio 220 Max を使用し、単一の予備還元操作で飲料水中のAs とSe を測定する方法について紹介します。

Avio 220 MaxICP-OES によるブライン（塩水）の分析

ブライン（塩水）は塩化ナトリウム（NaCl）ベースでいくつかの形態で利用されています。主にブラインは、電気分解とメンブランを併用したメンブレンセルプロセスによる塩素ガス（Cl₂）の製造に利用されます。このメンブレンセルプロセスは、他のCl₂ 製造プロセスと比較して必要なエネルギー量が最も少ないため、Cl₂ を製造する手段として広く利用されています。製造効率を最大限に高めるためには、メンブランを汚染なくクリーンな状態に保つ必要があります。メンブランは高価であるため、必要なときにのみ交換することが望まれます。この交換のタイミングは、ブライン中の元素濃度、特にメンブランの性能に影響を与える元素を監視することによって判断することができます。ブライン分析の課題は、総溶解固形分（TDS：Total Dissolved Solids）が20 ～ 30% と非常に高く、測定対象元素が微量濃度域の測定であることです。ICP-OES はこのような高濃度の塩類を含むサンプルを測定することができる能力を持っています。
本報では、パーキンエルマーAvio 220 Max ICP-OES を利用しブライン中の管理すべき元素の測定について検証を行いました。

Avio 220 Max ICP-OESを用いたペットフード中の主要栄養素の分析

私たちのペットの食事は、正しい量で必須栄養素を提供し、適切な栄養を確保する必要があります。これらの栄養素には、ビタミン、必須脂肪酸、タンパク質、アミノ酸、およびミネラルが含まれ、ペットの健全な成長や体調維持に欠かせません。
誘導結合プラズマ発光分光分析（ICP-OES）は、栄養分析に適した検出能力を持ち、広いダイナミックレンジ、迅速な多元素スループット、堅牢な測定条件を提供する多元素分析環境で一般的に好まれています。本報では、Avio 220 Max ICP-OESを使用して、市販のさまざまなペットフード製品に含まれる必須栄養素とミネラルの分析に焦点を当て、マイクロウェーブ分解と乾式灰化の両方のサンプル調製法を比較します。

Avio 220 Max ICP-OESを用いた植物サンプル中の塩化物の測定

塩素（Cl）は土壌および植物において重要な微量必須元素であり、主に塩化物イオン（Cl-）の形で存在しています。その重要性は、植物の成長と発達に不可欠な様々な生理的代謝過程に関与していることにより強調されています。適切な供給量であれば、Cl は多くの作物の収量と品質を向上させます。しかし、過剰になると、Cl は塩分ストレスの主要な要因となり、植物にとって毒性を持つことがあります。塩化物濃度の評価には、硝酸銀滴定法が一般的に使用されており、硝酸銀と塩化物イオンの正確な反応に依存しています。ただし、高濃度の他のイオンが試料中に存在する場合、硝酸銀との反応を妨げ、塩化物濃度の測定に誤差をもたらす可能性があります。正確な滴定と塩化物レベルの正確な決定を保証するためには、特に塩化物を含まないデンプン指示薬を使用して試薬を慎重かつ正確に取り扱うことが重要です。試薬に含まれる汚染物質や不純物は誤った結果を招く可能性があるため、管理された実験室環境の維持が重要です。
代替手段として、誘導結合プラズマ発光分光分析法（ICP-OES）は、サンプル中の原子を励起するために高温の誘導結合プラズマを使用し、より包括的で堅牢な分析方法です。励起された原子は各元素特有の光を放出し、この発光を検出し分析します。この方法により、複数の元素の分析が可能となり、硝酸銀滴定における塩化物の手作業に比べて時間の節約と生産性の向上が実現できます。
本報では、従来の塩化物分析法を基にAvio 220 Max ICPOESを用いた植物材料中の塩化物の測定を検証します。

Avio 220 Max ICP-OES を使用した肥料中の微量元素の分析

肥料の生産は、国の農業部門にとって重要な産業であり、作物の生産性を高めるという主な利点があります。肥料で関心のある主な元素は、一次要素、二次要素、微量要素、微量元素の4 つのクラスに分類されます。現在、化学肥料は農業で広く使用されているため、需要が増加していますが、この需要により、品質の悪い肥料も生産されています。一次および二次要素、ならびに微量元素の分析および監視は、肥料の品質が地域の規制に準拠していることを確認するために必要です。肥料中の微量元素の測定には様々な技術を使用できますが、ICP-OES は、コスト、シンプルさ、堅牢性、精度といった最良の組み合わせを提供し、肥料サンプルで予想される濃度に適したダイナミックレンジも備えています。
本報では、標準物質の分析を通じて、Avio 220 Max ハイブリッド型ICP-OES が肥料中の微量元素に関するタイの規制値を満たす能力を実証します。

Avio 220 Max ICP-OES を用いたパーム油中の3-MCPD 前駆体に含まれる塩素の早期検出

パーム油の製造中に3-MCPD（3- モノクロロプロパン-1,2- ジオール）は、アシルグリセロールと塩化物イオン（Cl-）の反応によって形成されます。3-MCPD は、健康リスクのある可能性があるとされており、1 日あたりの摂取許容量は2 μg/kg体重/ 日とされています（国、規制によって異なる）。そのため、パーム油業界は、3-MCPD 濃度を10 mg/kg未満に制限しています。3-MCPD はCl- の存在下でのみで形成されるため、フリーのCl- の除去が重要となります。塩化物は、土壌、水、肥料からの取り込みによってCl- を蓄積する生のパームフルーツから供給されます。しかしながら、全てのCl が除去されない場合、3-MCPD は次の製造ステップで形成されてしまいます。そのため、初期処理後、粗パーム油（CPO：Crude palm oil）は塩化物含有量を監視する必要があります。
本報では、Avio 220 Max ICP-OES を用いた粗パーム油中のCl 分析について紹介します。