Selecting the OptimumSample Introduction System  for ICP‐OES

AAPFCO 2017 ANNUAL MEETINGFebruary 21st, New Orleans , LA

Dr. Sergei Leikin, Texas Scientific Products LLC

ICP-AE Spectrometer$70,000-100,000

ICP Nebulizer $400-1500

Investing into ICP Technology

Analytical  Nebulizers 

Analytical Nebulizers:Are these THE SAME TYPE? 

CONCENTRIC NONCONCENTRIC

SL1

Slide 4

SL1 Sergei Leikin, 6/22/2016

What is the “Industry Standard”?  

Concentric Nebulizer – still the most commonly used 

Why ‐ it “comes” with an instrument

Is it the best for  your  application? 

What are the Fertilizer Samples ? 

0.11 M Ammonium Citrate and 0.033 M Disodium EDTA pH neutral Solution

High Particulate Content !

Concentric Nebulizer Configuration:Meinhard, Conikal, Seaspray, Aerosalt

Good nebulization efficiency and precision 

Low tolerance to particles of  only < 75 m

Small Sample Channel  ID (a):  0.15-0.25 mm

Concentric Nebulizer Configuration:Typical Blockages 

Blocked Gas Channel 

Sample material deposits at the  orifice (José‐Luis Todoli, Jean‐Michel Mermet, Liquid Sample Introduction in ICP Spectrometry: A Practical Guide, 2011). 

What is an Alternative to  an “Industry Standard?” 

A NonConcentric Design    

Babington V‐Groove Type

Parallel Path 

V‐Groove Type Nebulizers 

Glass or Quartz

Inert

Vee Spray

What are the Performance  Challengesfor NonConcentric Nebulizers?  

Sensitivity and 

Precision!

Opti‐Series Nebulizers:Design Details

Gas

Liquid Sample

Mist 

Sample Orifice 

Gas Orifice

OptiSolids XL™ Nebulizer Nonconcentric Configuration

Sample ChannelID = 1.0-2.0 mml

Gas Channel

Handles  VERY large particulates  over 1000 μm and high amount of  TDS up to 30% 

Good precision and sensitivity comparable to Concentric 

High Salts/High TDS 

OptiSolids XL™ Nebulizer: Sample Introduction

1.0 mm ID 0.5–0.75 mm

Sample Introduction System Setup for the ICP-OES Fertilizer Extracts Analysis

OptiSolids XL™ Nebulizer     Cyclonic Spray Chamber

High Salt Sample Analysis Data 

Dilution Factor – 1:10

0.0720.163RSD, %

Data is a courtesy  of an Oilfield Labs of America

Data is a courtesy ofUniversity of KY, Division of Regulatory Services Fertilizer Program  

Represented by analyses of 210 fertilizer extracts over two months period

Concentration ranges, mg/L :K 20 -1000; P 2 – 500

Spectro BLUE SOP (Radial) ICPOptiSolids XL and Concentric Nebulizers

Calibration Curve for K 769.89 nm Analytical Line

Calibration Curve for K 769.89 nm Analytical Line

0.999968

Calibration Data for K 769.89 nm Analytical Line

Precision Comparison

0

0.5

1

1.5

2

2.5

K 766.4 K 769.9 P 177.5 P 178.2 P 213.6 P 214.9

RSD, % 

OptiSolids XLConcentric

Precision Comparison forSc Internal Standard

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

Sc 361 nm

RSD, %OptiSolids XL Concentric

Cost Comparison: OptiSolids XL™ ‐ Concentric 

Lifetime:Concentric  ‐ 2 per  1 year OptiSolids XL™ ‐ 1 over 2 years

Cost estimation over 2 years: 

Concentric  $750x2x2= $3000OptiSolids XL™ $565 

Analytical Benefits of the OptiSolids XL™Nebulizer for Fertilizer Extracts Analysis

Robust  handling  of samples with  large particulates content without clogging  Higher productivity (less interruptions and maintenance required) Precision comparable to or exceeding Concentric type

THANK YOU FOR YOUR TIME

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