環(huán)境監(jiān)測常用儀器分析方法課件

環(huán)境監(jiān)測常用儀器分析方法環(huán)境監(jiān)測常用儀器分析方法1.分光光度法2.原子吸收分光光度法3.離子交換法4.離子交換色譜法5.氣相色譜法6.高效液相色譜法21.分光光度法21.分光光度法（但BP89，奚BP76）spectrophotometry（SP）31.分光光度法（但BP89，奚BP76）spectropho1.分光光度法（但BP89，奚BP76）基于物質(zhì)分子對光的選擇性吸收而建立起來的分析方法使用儀器：分光光度計41.分光光度法（但BP89，奚BP76）基于物質(zhì)分子對光的選1.分光光度法（但BP89，奚BP76）應用光區(qū)：紫外光區(qū)（200~400nm）——紫外分光光度法——多用于有機物的定量和結(jié)構(gòu)分析可見光區(qū)（400~780nm）——可見分光光度法——廣泛用于水中金屬污染物的定量分析紅外光區(qū)（780nm~300μm）——紅外光譜法——多用于有機物的定量和結(jié)構(gòu)分析51.分光光度法（但BP89，奚BP76）應用光區(qū)：51.分光光度法定性分析的基礎(chǔ)（但P89）物質(zhì)不同，其分子結(jié)構(gòu)（如價電子結(jié)構(gòu)、鍵型、官能團等）不同，當不同波長的光照射時，產(chǎn)生選擇性吸收，并形成獨具不同最大吸收波長的吸收光譜。分子吸收光譜上的吸收峰值波長、吸收峰數(shù)目及形狀與物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)緊密相關(guān)定量分析的基礎(chǔ)（但P89）吸收峰峰值波長處的吸光度與被測物質(zhì)的濃度之間的關(guān)系符合朗伯-比爾定律（光的吸收定律），即在一定的實驗條件下二者呈線性關(guān)系61.分光光度法定性分析的基礎(chǔ)（但P89）61.分光光度法在最大吸收波長處的吸光度（A）與被測物質(zhì)的濃度（c）之間符合光的吸收定律，即朗伯－比爾定律（Lambert-Beer），其數(shù)學表達式為：71.分光光度法在最大吸收波長處的吸光度（A）與被測物質(zhì)的濃度1.分光光度法分光光度計單光束分光光度計、雙光束分光光度計基本結(jié)構(gòu)：光源、單色器、吸收池、檢測器和信號指示系統(tǒng)。光源：通常在可見光區(qū)用6~12V鎢絲燈或鹵鎢燈發(fā)出波長為320~2500nm的連續(xù)光譜作為光源。在近紫外區(qū)常采用氫燈或氘（dao2）燈發(fā)出180~375nm的連續(xù)光譜作為光源。81.分光光度法分光光度計81.分光光度法分光光度計單色器：核心：色散元件作用：將光源發(fā)出的連續(xù)光譜分解成為單色光的裝置，分為棱鏡和光柵，也可用濾光片。吸收池比色皿，是由透明、無色、耐腐蝕的玻璃制成，使用時應注意保持清潔、透明、避免磨損透光面。在紫外區(qū)應使用石英比色皿。91.分光光度法分光光度計91.分光光度法定量分析方法（但P93）（1）標準曲線法（2）標準加入法101.分光光度法定量分析方法（但P93）10定量分析方法（1）標準曲線法（但P93）配制含不同濃度待測元素的系列標準溶液，分別測其吸收值，以扣除空白值后的吸收值與濃度繪制工作曲線。在同樣操作條件下測定試樣的吸收值，從標準曲線查得試樣溶液的濃度。11定量分析方法（1）標準曲線法（但P93）11定量分析方法（2）標準加入法（但P93）如果試樣的基體組成復雜且對測定有明顯干擾時，則在標準曲線線性范圍內(nèi)，可使用這種方法。在環(huán)境樣品中，各種污染物的含量一般在10-6或10-9甚至10-12級水平，而大量存在的其他物質(zhì)則稱為基體。（但P391）12定量分析方法（2）標準加入法（但P93）12定量分析方法（2）標準加入法（但P93）取四份？相同體積的試樣溶液。從第二份起按比例加入不同量的待測元素的標準溶液，稀釋至一定體積。分別測得吸收值。以吸光度對加入的標準溶液濃度作圖，得到一條不通過原點的直線，外延此直線與橫坐標交于c點，讀數(shù)即為試樣溶液中待測元素的濃度值。13定量分析方法（2）標準加入法（但P93）13消除物理干擾的方法：1、配置相似組成的標準樣品；2、采用標準加入法：C0 C1 C2 C3 C4 C5AC0C1C2 C3 C4 C5Cx14消除物理干擾的方法：C0 C1 C2 C3 C4 C5AC02.原子吸收分光光度法（但P91）atomicabsorptionspectrometry，AAS別名：原子吸收光譜法簡稱：原子吸收法使用儀器：原子吸收分光光度計優(yōu)點：可測定70多種元素，測定快速、準確、干擾少、可用同一試樣分別測定多種元素等缺點：測定不同元素時需更換光源燈（空心陰極燈），不利于多種元素的同時分析152.原子吸收分光光度法（但P91）atomicabsorp2.原子吸收分光光度法（但P91）分類火焰原子吸收法（FAAS）測定廢水和受污染的水中鎘、銅、鉛、鋅等元素對于含量低的清潔地面水或地下水，用萃取或離子交換法富集后再用火焰原子吸收法測定，也可以用石墨爐原子吸收法測定石墨爐原子吸收法（GFAAS）含量低的地表水或地下水測定靈敏度高于火焰原子吸收法，但基體干擾較火焰原子化法嚴重162.原子吸收分光光度法（但P91）分類162.原子吸收分光光度法（但P91）火焰原子吸收法測定原理將含待測元素的溶液通過原子化系統(tǒng)噴成細霧，隨載氣進入火焰，并在火焰中解離成基態(tài)原子。當空心陰極燈輻射出待測元素的特征波長光通過火焰時，因被火焰中待測元素的基態(tài)原子吸收而減弱。在一定實驗條件下，特征波長光強的變化與火焰中待測元素基態(tài)原子的濃度有定量關(guān)系，從而與試樣中待測元素的濃度（C）有定量關(guān)系172.原子吸收分光光度法（但P91）火焰原子吸收法測定原理172.原子吸收分光光度法（但P91）火焰原子吸收法測定原理A=kC式中：A——待測元素的吸光度；k——與實驗條件有關(guān)的系數(shù)；當實驗條件一定時為常數(shù)；C——待測元素的濃度。因此，只要測得吸光度，就可以求出試樣中待測元素的濃度。182.原子吸收分光光度法（但P91）火焰原子吸收法測定原理182.原子吸收分光光度法（但P91）原子吸收分光光度計構(gòu)成：光源、原子化系統(tǒng)、分光系統(tǒng)及檢測系統(tǒng)空心陰極燈火焰棱鏡光電管火焰原子吸收分光光度計示意圖192.原子吸收分光光度法（但P91）原子吸收分光光度計構(gòu)成：空原子吸收分光光度計光源作用：發(fā)射被測元素的特征共振輻射最常用光源：空心陰極燈（低壓輝光放電管）陰極：被測元素純金屬或其合金制成，空心圓筒形陽極：由鈦（Ti）或鉭（Ta，tan2）、鋯（Zr，gao4）等金屬制成燈內(nèi)充入氖氣（Ne）或氬（ya4）氣（Ar）作用：當兩極間加上一定電壓時，因陰極表面濺射出來的待測金屬原子被激發(fā)，便發(fā)射出特征光。空心陰極燈為銳線光源：特征光譜線寬度窄，干擾少20原子吸收分光光度計光源20原子吸收分光光度計21原子吸收分光光度計21原子吸收分光光度計原子化系統(tǒng)作用：提供能量，使試樣干燥、蒸發(fā)并將被測元素轉(zhuǎn)變成原子蒸氣分類：火焰原子化系統(tǒng)和無火焰原子化系統(tǒng)火焰原子化系統(tǒng)包括噴霧器、霧化室、燃燒器和火焰及氣體供給部分?；鹧媸菍⒃嚇屿F滴蒸發(fā)、干燥并經(jīng)過熱解離或還原作用產(chǎn)生大量基態(tài)原子的能源常用火焰：空氣-乙炔火焰氧化亞氮-乙炔火焰（最高溫度可達3300K）：用于空氣-乙炔火焰難以解離的元素，如Al、鈹（Be）、釩（V）、鈦（Ti）等22原子吸收分光光度計原子化系統(tǒng)22原子吸收分光光度計無火焰原子化系統(tǒng)常用：電熱高溫石墨管原子化器原子化效率比火焰原子化器高得多，可大大提高測定靈敏度。氫化物原子化器無火焰原子化法的測定精密度比火焰原子化法差。23原子吸收分光光度計無火焰原子化系統(tǒng)23原子吸收分光光度計分光系統(tǒng)別名：單色器組件：色散元件（棱鏡、光柵）、凹面鏡、狹縫等作用：將被測元素的特征譜線與鄰近譜線分開在原子吸收分光光度計中，單色器放在原子化系統(tǒng)之后狹縫光柵反射鏡檢測元件24原子吸收分光光度計分光系統(tǒng)狹縫光柵反射鏡檢測元件24原子吸收分光光度計檢測系統(tǒng)構(gòu)成：光電倍增管、放大器、對數(shù)轉(zhuǎn)換器、指示器（表頭、數(shù)顯器、記錄儀及打印機等）和自動調(diào)節(jié)、自動校準等作用：將光信號轉(zhuǎn)變成電信號并進行測量①檢測器：將單色器分出的光信號轉(zhuǎn)變成電信號。②放大器：將光電倍增管輸出的較弱信號，經(jīng)電子線路進一步放大。③對數(shù)變換器：光強度與吸光度之間的轉(zhuǎn)換。④顯示、記錄現(xiàn)在生產(chǎn)的中、高檔原子吸收分光光度計都配有微型電子計算機，用于控制儀器操作和進行數(shù)據(jù)處理。25原子吸收分光光度計檢測系統(tǒng)252626原子吸收分光光度計單光束原子吸收分光光度計雙光束或多光束原子吸收分光光度計與單光束型儀器的主要區(qū)別為光源輻射的特征光被旋轉(zhuǎn)斬光器分成參比光束和測量光束參比光束不通過火焰，光強不變；測量光束通過火焰，光強減弱。用半透半反射鏡將兩束光交替通過分光系統(tǒng)并送入檢測系統(tǒng)測量，測定結(jié)果是兩信號的比值，可大大減小光源強度變化的影響，克服了單光束型儀器因光源強度變化導致的基線漂移現(xiàn)象。缺點：結(jié)構(gòu)復雜，外光路能量損失大27原子吸收分光光度計單光束原子吸收分光光度計272828石墨爐原子吸收法（但P93）將清潔水樣和標準溶液直接注入電熱石墨爐內(nèi)石墨管進行測定。每次進樣量10—20μL（視元素含量而定）。測定時，石墨爐分三階段加熱升溫：干燥階段：首先以低溫（小電流）干燥試樣，使溶劑完全揮發(fā)，但以不發(fā)生劇烈沸騰為宜；灰化階段：用中等電流加熱，使試樣灰化或碳化，在此階段應有足夠長的灰化時間和足夠高的灰化溫度，使試樣基體完全蒸發(fā)，但又不使被測元素損失；原子化階段：用大電流加熱，使待測元素迅速原子化（原子化階段），通常選擇最低原子化溫度。測定結(jié)束后，將溫度升至最大允許值并維持一定時間，以除去殘留物，消除記憶效應，做好下一次進樣的準備。29石墨爐原子吸收法（但P93）將清潔水樣和標準溶液直接注入電熱3.離子交換法（但P81）原理：利用離子交換劑與溶液中的離子發(fā)生交換反應進行分離。離子交換劑分類：無機離子交換劑有機離子交換劑（別名：離子交換樹脂；廣泛應用）303.離子交換法（但P81）原理：303.離子交換法（但P81）有機離子交換劑（離子交換樹脂）是一種具有滲透性的三維網(wǎng)狀高分子聚合物小球，在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的骨架上含有可電離的活性基團，與水樣中的離子發(fā)生交換反應。分類（依據(jù)：官能團）陽離子交換樹脂陰離子交換樹脂特殊離子交換樹脂313.離子交換法（但P81）有機離子交換劑（離子交換樹脂）31強酸性陽離子交換樹脂特種樹脂螯合樹脂大孔樹脂萃淋樹脂纖維素交換劑負載螯合劑樹脂陽離子交換樹脂陰離子交換樹脂弱酸性陽離子交換樹脂強堿性陰離子交換樹脂弱堿性陰離子交換樹脂R-SO3H樹脂,如國產(chǎn)732R-COOH,R-OH樹脂R4N+Cl-

樹脂-NH2,-NHR,-NR2

樹脂無機離子交換劑有機離子交換劑

(離子交換樹脂)32強酸性陽離子交換樹脂特種樹脂螯合樹脂陽離子交換樹脂陰離子交換3.離子交換法（但P81）陽離子交換樹脂分類（依據(jù)：所含活性基團酸性強弱）強酸型陽離子交換樹脂（水樣預處理中常用）弱酸型陽離子交換樹脂陰離子交換樹脂分類（依據(jù)：所含活性基團堿性強弱）強堿性陰離子交換樹脂（水樣預處理中常用）弱堿性陰離子交換樹脂333.離子交換法（但P81）陽離子交換樹脂分類（依據(jù)：所含活性色譜法（但P136）別名：層析分析法分離測定多組分混合物原理：不同物質(zhì)在相對運動的兩相中具有不同的分配系數(shù)（吸附系數(shù)，滲透系數(shù)等），當這些物質(zhì)隨流動相移動時，就在兩相之間進行反復多次分配，使原來分配系數(shù)只有微小差異的各組分得到很好地分離，依次送入檢測器測定，達到分離、分析各組分的目的。34色譜法（但P136）別名：層析分析法34色譜法（但P136）分類依據(jù)：流動相及固定相的物態(tài)氣相色譜法：流動相為氣態(tài)（氮氣、氫氣、氦氣）氣固色譜法：流動相為氣態(tài)，固定相為固態(tài)（固體吸附劑）氣液色譜法：流動相為氣態(tài)，固定相為液態(tài)（液體涂漬于惰性載體作為固定相）液相色譜法：流動相為液態(tài)（甲醇，乙腈（jing1））液固色譜法液液色譜法35色譜法（但P136）分類依據(jù)：流動相及固定相的物態(tài)35色譜法（但P136）氣固色譜法根據(jù)固體吸附劑對試樣中各組分的吸附能力不同而進行分離氣液色譜法根據(jù)固定液（高沸點有機物）對試樣中各組分的溶解度不同而進行分離36色譜法（但P136）氣固色譜法36色譜法的分類分類依據(jù)：固定相的形式柱色譜法紙層析法薄層色譜法分類依據(jù)：分離機制吸附色譜法、分配色譜法、離子色譜法等37色譜法的分類分類依據(jù)：固定相的形式37色譜法（但P136）應用色譜法是現(xiàn)代分析中最有效、用得最多的分離分析方法痕量分析的主要手段環(huán)境監(jiān)測中，色譜法是有機污染物分離分析的主要手段氣相色譜法、液相色譜法、高壓液相色譜法、離子色譜法使用較多38色譜法（但P136）應用384.離子交換色譜法（但P112，奚P101）IC，ionchromatographyionchromatography394.離子交換色譜法（但P112，奚P101）IC，ionc4.離子交換色譜法（但P112，奚P101）IC，ionchromatography原理：利用離子交換原理，連續(xù)對共存多種陰離子或陽離子進行分離與測定的方法。分離機制：依據(jù)被測組分與離子交換劑交換能力（親和力）不同而實現(xiàn)儀器：離子色譜儀404.離子交換色譜法（但P112，奚P101）IC，ionc4.離子交換色譜法（但P112，奚P101）要求：固定相→離子交換樹脂流動相→水為溶劑的緩沖溶液（酸或堿液）被分離組分→離子型的有機物或無機物不能測定電離常數(shù)很小、電導率低的酸（如碳酸、硅酸、氰根等）不能測定在抑制柱內(nèi)能形成氫氧化物沉積的重金屬離子等414.離子交換色譜法（但P112，奚P101）要求：414.離子交換色譜法（但P112，奚P101）分類（依據(jù)：分離方式）高效離子色譜（HPIC）分離機制：離子交換F-、Cl-、NO3-、NO2-、SO42-、Na+、NH4+、K+、Mg2+、Ca2+、Fe3+、Zn2+、Ni2+（親水性陰、陽離子）離子排斥色譜（HPICE）分離機制：離子排斥有機酸、無機弱酸、醇類流動相離子色譜（MPIC）分離機制：吸附和離子對的形成疏水性陰、陽離子的分離，金屬絡(luò)合物的分離424.離子交換色譜法（但P112，奚P101）分類（依據(jù)：分離離子色譜儀組件：洗提液貯罐、輸液泵、進樣閥、分離柱、抑制柱、電導測量裝置和數(shù)據(jù)處理器、記錄儀等分離柱填充低容量離子交換樹脂由于液體流過時阻力大，故需使用高壓輸液泵；抑制柱填充另一類型高容量離子交換樹脂作用：削減洗提液造成的本底電導；提高被測組分的電導檢測器電導型檢測器、紫外-可見光度型、熒光型和安培型等檢測器，用非電導型檢測器一般不需使用抑制柱。43離子色譜儀組件：洗提液貯罐、輸液泵、進樣閥、分離柱、抑制柱、離子交換色譜法當流動相將樣品帶進分離柱，由于各種離子對離子交換樹脂的親和性不同，樣品在分離柱上分離成不連續(xù)的譜帶，然后再流經(jīng)抑制柱，使充當流動相的強電解質(zhì)溶液變成低電導的溶液，并依次被洗脫檢測。分析陰離子分離柱填充低容量陰離子交換樹脂抑制柱填充強酸性陽離子交換樹脂洗提液：氫氧化鈉稀溶液或碳酸鈉-碳酸氫鈉溶液當將水樣注入洗提液并流經(jīng)分離柱時，基于不同陰離子對低容量陰離子交換樹脂的親和力不同而彼此分開，在不同時間隨洗提液進入抑制柱，轉(zhuǎn)換成高電導型酸，而洗提液被中和轉(zhuǎn)為低電導的水或碳酸，使水樣中的陰離子得以依次進入電導測量裝置測定，根據(jù)電導峰的峰高（或峰面積），與混合標準溶液相應陰離子的峰高（或峰面積）比較，即可得知水樣中各陰離子的濃度。44離子交換色譜法當流動相將樣品帶進分離柱，由于各種離子對離子交泵電導儀記錄儀樣品注入閥分離柱抑制柱電導池廢液離子色譜分析流程淋洗液槽45泵電導儀記錄儀樣品注入閥分離柱抑制柱電導池廢液離子色譜分析流離子交換色譜法分離機制（見圖示）陽離子交換樹脂

RSO3-H+

+X+

→RSO3-X+

+H+

固定離子可交換離子待測離子陰離子交換樹脂R-N+HCO3-十Na+X-

→R-N+X-+NaHCO3固定離子可交換離子待測離子46離子交換色譜法分離機制（見圖示）陽離子交換樹脂固定離子可離子色譜儀47離子色譜儀47離子色譜連續(xù)抑制裝置圖48離子色譜連續(xù)抑制裝置圖48離子交換色譜法以陰離子交換樹脂（R-OH）作固定相，分離陰離子（如Br-）為例：當待測陰離子Br-隨流動相（NaOH）進入色譜柱時，發(fā)生如下交換反應（洗脫反應為交換反應的逆過程）：

R-OH+Na＋Br-→R-

Br-+Na+OH-抑制柱上發(fā)生的反應：

R-H++Na+OH-→R-Na+

+H2O

R-H++Na+Br-→

R-Na+

+H+Br-

可見，通過抑制柱將洗脫液轉(zhuǎn)變成了電導值很小的水，消除了本底電導的影響；試樣陰離子Br-則被轉(zhuǎn)化成了相應的酸H+Br-，可用電導法靈敏的檢測。49離子交換色譜法以陰離子交換樹脂（R-OH）作固定相，分離陰離離子交換色譜法應用用IC法測定水樣中F-、Cl-、NO2-、PO43-、Br-、NO3-、SO42-等陰離子時，分離柱選用R-N+HCO3-型陰離子交換樹脂，抑制柱選用RSO3H型陽離子交換樹脂，以0.0024mol/L碳酸鈉與0.0031mol/L碳氫鈉混合溶液為淋洗液。50離子交換色譜法應用505.氣相色譜法（但P136）儀器：氣相色譜儀構(gòu)造：載氣系統(tǒng)、進樣系統(tǒng)、分離系統(tǒng)（色譜柱）、檢測系統(tǒng)、記錄系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)流程：載氣由高壓鋼瓶供給，經(jīng)減壓、干燥、凈化和測量流量后進入氣化室，攜帶由氣化室進樣口注入并迅速氣化為蒸氣的試樣進入色譜柱（內(nèi)裝固定相），經(jīng)分離后的各組分依次進入檢測器，將濃度或質(zhì)量信號轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)阻抗轉(zhuǎn)化和放大，送入記錄儀記錄色譜峰。515.氣相色譜法（但P136）儀器：氣相色譜儀51別名：色譜流出曲線當載氣載帶著各組分依次通過檢測器時，檢測器響應信號隨時間變化曲線如果分離完全，每個色譜峰代表一種組分。根據(jù)色譜峰出峰時間可進行定性分析；根據(jù)色譜峰高或峰面積可進行定量分析。色譜圖52別名：色譜流出曲線色譜圖52包括色譜柱內(nèi)徑及柱長、固定相、氣化溫度及柱溫、載氣及其流速、進樣時間和進樣量等色譜柱內(nèi)徑越小，柱效越高，一般為2—6mm。增加柱長可提高柱效，但分析時間增長，一般在0.5—6m之間選擇。固定相是色譜柱的填充劑，可分為氣固色譜固定相和氣液色譜固定相。色譜柱分離條件的選擇53包括色譜柱內(nèi)徑及柱長、固定相、氣化溫度及柱溫、載氣及其流速、氣化溫度：應以能將試樣迅速氣化而不分解為準，一般高于色譜柱溫度30—70℃。柱溫：提高色譜柱溫度，可加速氣相和液相的傳質(zhì)過程，縮短分離時間，但過高將會降低固定液的選擇性，增加其揮發(fā)流失，一般選擇近似等于試樣中各組分的平均沸點或稍低溫度。色譜柱分離條件的選擇54氣化溫度：應以能將試樣迅速氣化而不分解為準，一般高于色譜柱溫載氣應根據(jù)所用檢測器類型，對柱效能的影響等因素選擇。如對熱導檢測器，應選氫氣或氬氣；對氫火焰離子化檢測器，一般選氮氣。載氣流速小，宜選用分子量較大和擴散系數(shù)小的載氣，如氮氣和氬氣，反之，應選用分子量小，擴散系數(shù)大的載氣，如氫氣，以提高柱效。載氣最佳流速需要通過實驗確定。色譜柱分離條件的選擇55載氣應根據(jù)所用檢測器類型，對柱效能的影響等因素選擇。如對熱導進樣量色譜分析要求進樣時間在1秒鐘內(nèi)完成。否則，將造成色譜峰擴張，甚至改變峰形。進樣量應控制在峰高或峰面積與進樣量成正比的范圍內(nèi)。液體試樣一般為0.5—5μL；氣樣一般為0.1—10mL。色譜柱分離條件的選擇56進樣量色譜柱分離條件的選擇56檢測器（但P139）要求靈敏度高、檢測限（反映噪音大小和靈敏度的綜合指標）低，響應快、線性范圍寬常用檢測器熱導檢測器氫火焰離子化檢測器電子捕獲檢測器火焰光度檢測器57檢測器（但P139）要求57氣相色譜的定性分析依據(jù)：色譜峰的保留時間直接對照法已知標準物質(zhì)與未知峰對比當某一純物質(zhì)的保留時間與未知色譜峰的保留時間相同時，可初步確定該未知峰所代表的組分。利用保留值的經(jīng)驗規(guī)律定性利用化學方法或其他儀器分析手段配合定性58氣相色譜的定性分析依據(jù)：色譜峰的保留時間58氣相色譜的定量分析常用的定量方法：標準曲線法、內(nèi)標法和歸一化法。標準曲線法（外標法）用被測組分純物質(zhì)配制系列標準溶液，分別定量進樣，記錄不同濃度溶液的色譜圖，測出峰面積，用峰面積對相應的濃度作圖，應得到一條直線，即標準曲線。有時也可用峰高代替峰面積，作峰高-濃度標準曲線。在同樣條件下，進同量被測試樣，測出峰面積或峰高，從標準曲線上查知試樣中待測組分的含量。59氣相色譜的定量分析常用的定量方法：標準曲線法、內(nèi)標法和歸一化氣相色譜的定量分析內(nèi)標法選擇一種試樣中不存在，其色譜峰位于被測組分色譜峰附近的純物質(zhì)作為內(nèi)標物，以固定量（接近被測組分量）加入標準溶液和試樣溶液中，分別定量進樣，記錄色譜峰，以被測組分峰面積與內(nèi)標物峰面積的比值對相應濃度作圖，得到標準曲線。根據(jù)試樣中被測與內(nèi)標兩種物質(zhì)峰面積的比值，從標準曲線上查知被測組分濃度。這種方法可抵消因?qū)嶒灄l件和進樣量變化帶來的誤差。60氣相色譜的定量分析內(nèi)標法60氣相色譜的定量分析歸一化法外標法和內(nèi)標法適用于試樣中各組分不能全部出峰，或多組分中只測量一種或幾種組分的情況。如果試樣中各組分都能出峰，并要求定量，則使用歸一化方法比較簡單。61氣相色譜的定量分析歸一化法61氣相色譜的定量分析歸一化法設(shè)試樣中各組分的重量分別為W1、W2、…Wn，則各組分的百分含量（Pi）按照下式計算：fw可由文獻查知，也可通過實驗測定。各組分的重量（Wi）可由重量校正因子（fw）和峰面積（Ai）求得62氣相色譜的定量分析歸一化法fw可由文獻查知，也可通過實驗測定6.高效液相色譜法（但P141）highperformanceliquidchromatography，HPLC與氣相色譜的主要差別氣相色譜的流動相是惰性氣體，分離主要取決于組分分子與固定相之間的作用力，而高效液相色譜的流動相是液體，分離過程的實現(xiàn)是組分、流動相和固定相三者間相互作用的結(jié)果高效液相色譜一般可在室溫下進行分離，固定相顆粒很細，流動相受到的阻力大，加上本身粘度高，必須用高壓泵輸送636.高效液相色譜法（但P141）highperforman高效液相色譜法優(yōu)點可分離難揮發(fā)性、熱不穩(wěn)定性、離子型和分子量大的有機化合物，是分離、分析多環(huán)芳烴類化合物的理想方法儀器：高效液相色譜儀構(gòu)造輸液系統(tǒng)、進樣系統(tǒng)、分離系統(tǒng)（色譜柱）、檢測器、記錄及輔助系統(tǒng)64高效液相色譜法優(yōu)點64高效液相色譜法分析流程樣品由進樣器注入由高壓泵輸送來的流動相中，隨流動相（載液）進入色譜柱，將樣品中各組分分離，分離后的各組分依次進入檢測器，將質(zhì)量信號轉(zhuǎn)換成電信號，再經(jīng)放大送入記錄儀記錄各組分的色譜峰65高效液相色譜法分析流程65環(huán)境監(jiān)測常用儀器分析方法環(huán)境監(jiān)測常用儀器分析方法1.分光光度法2.原子吸收分光光度法3.離子交換法4.離子交換色譜法5.氣相色譜法6.高效液相色譜法671.分光光度法21.分光光度法（但BP89，奚BP76）spectrophotometry（SP）681.分光光度法（但BP89，奚BP76）spectropho1.分光光度法（但BP89，奚BP76）基于物質(zhì)分子對光的選擇性吸收而建立起來的分析方法使用儀器：分光光度計691.分光光度法（但BP89，奚BP76）基于物質(zhì)分子對光的選1.分光光度法（但BP89，奚BP76）應用光區(qū)：紫外光區(qū)（200~400nm）——紫外分光光度法——多用于有機物的定量和結(jié)構(gòu)分析可見光區(qū)（400~780nm）——可見分光光度法——廣泛用于水中金屬污染物的定量分析紅外光區(qū)（780nm~300μm）——紅外光譜法——多用于有機物的定量和結(jié)構(gòu)分析701.分光光度法（但BP89，奚BP76）應用光區(qū)：51.分光光度法定性分析的基礎(chǔ)（但P89）物質(zhì)不同，其分子結(jié)構(gòu)（如價電子結(jié)構(gòu)、鍵型、官能團等）不同，當不同波長的光照射時，產(chǎn)生選擇性吸收，并形成獨具不同最大吸收波長的吸收光譜。分子吸收光譜上的吸收峰值波長、吸收峰數(shù)目及形狀與物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)緊密相關(guān)定量分析的基礎(chǔ)（但P89）吸收峰峰值波長處的吸光度與被測物質(zhì)的濃度之間的關(guān)系符合朗伯-比爾定律（光的吸收定律），即在一定的實驗條件下二者呈線性關(guān)系711.分光光度法定性分析的基礎(chǔ)（但P89）61.分光光度法在最大吸收波長處的吸光度（A）與被測物質(zhì)的濃度（c）之間符合光的吸收定律，即朗伯－比爾定律（Lambert-Beer），其數(shù)學表達式為：721.分光光度法在最大吸收波長處的吸光度（A）與被測物質(zhì)的濃度1.分光光度法分光光度計單光束分光光度計、雙光束分光光度計基本結(jié)構(gòu)：光源、單色器、吸收池、檢測器和信號指示系統(tǒng)。光源：通常在可見光區(qū)用6~12V鎢絲燈或鹵鎢燈發(fā)出波長為320~2500nm的連續(xù)光譜作為光源。在近紫外區(qū)常采用氫燈或氘（dao2）燈發(fā)出180~375nm的連續(xù)光譜作為光源。731.分光光度法分光光度計81.分光光度法分光光度計單色器：核心：色散元件作用：將光源發(fā)出的連續(xù)光譜分解成為單色光的裝置，分為棱鏡和光柵，也可用濾光片。吸收池比色皿，是由透明、無色、耐腐蝕的玻璃制成，使用時應注意保持清潔、透明、避免磨損透光面。在紫外區(qū)應使用石英比色皿。741.分光光度法分光光度計91.分光光度法定量分析方法（但P93）（1）標準曲線法（2）標準加入法751.分光光度法定量分析方法（但P93）10定量分析方法（1）標準曲線法（但P93）配制含不同濃度待測元素的系列標準溶液，分別測其吸收值，以扣除空白值后的吸收值與濃度繪制工作曲線。在同樣操作條件下測定試樣的吸收值，從標準曲線查得試樣溶液的濃度。76定量分析方法（1）標準曲線法（但P93）11定量分析方法（2）標準加入法（但P93）如果試樣的基體組成復雜且對測定有明顯干擾時，則在標準曲線線性范圍內(nèi)，可使用這種方法。在環(huán)境樣品中，各種污染物的含量一般在10-6或10-9甚至10-12級水平，而大量存在的其他物質(zhì)則稱為基體。（但P391）77定量分析方法（2）標準加入法（但P93）12定量分析方法（2）標準加入法（但P93）取四份？相同體積的試樣溶液。從第二份起按比例加入不同量的待測元素的標準溶液，稀釋至一定體積。分別測得吸收值。以吸光度對加入的標準溶液濃度作圖，得到一條不通過原點的直線，外延此直線與橫坐標交于c點，讀數(shù)即為試樣溶液中待測元素的濃度值。78定量分析方法（2）標準加入法（但P93）13消除物理干擾的方法：1、配置相似組成的標準樣品；2、采用標準加入法：C0 C1 C2 C3 C4 C5AC0C1C2 C3 C4 C5Cx79消除物理干擾的方法：C0 C1 C2 C3 C4 C5AC02.原子吸收分光光度法（但P91）atomicabsorptionspectrometry，AAS別名：原子吸收光譜法簡稱：原子吸收法使用儀器：原子吸收分光光度計優(yōu)點：可測定70多種元素，測定快速、準確、干擾少、可用同一試樣分別測定多種元素等缺點：測定不同元素時需更換光源燈（空心陰極燈），不利于多種元素的同時分析802.原子吸收分光光度法（但P91）atomicabsorp2.原子吸收分光光度法（但P91）分類火焰原子吸收法（FAAS）測定廢水和受污染的水中鎘、銅、鉛、鋅等元素對于含量低的清潔地面水或地下水，用萃取或離子交換法富集后再用火焰原子吸收法測定，也可以用石墨爐原子吸收法測定石墨爐原子吸收法（GFAAS）含量低的地表水或地下水測定靈敏度高于火焰原子吸收法，但基體干擾較火焰原子化法嚴重812.原子吸收分光光度法（但P91）分類162.原子吸收分光光度法（但P91）火焰原子吸收法測定原理將含待測元素的溶液通過原子化系統(tǒng)噴成細霧，隨載氣進入火焰，并在火焰中解離成基態(tài)原子。當空心陰極燈輻射出待測元素的特征波長光通過火焰時，因被火焰中待測元素的基態(tài)原子吸收而減弱。在一定實驗條件下，特征波長光強的變化與火焰中待測元素基態(tài)原子的濃度有定量關(guān)系，從而與試樣中待測元素的濃度（C）有定量關(guān)系822.原子吸收分光光度法（但P91）火焰原子吸收法測定原理172.原子吸收分光光度法（但P91）火焰原子吸收法測定原理A=kC式中：A——待測元素的吸光度；k——與實驗條件有關(guān)的系數(shù)；當實驗條件一定時為常數(shù)；C——待測元素的濃度。因此，只要測得吸光度，就可以求出試樣中待測元素的濃度。832.原子吸收分光光度法（但P91）火焰原子吸收法測定原理182.原子吸收分光光度法（但P91）原子吸收分光光度計構(gòu)成：光源、原子化系統(tǒng)、分光系統(tǒng)及檢測系統(tǒng)空心陰極燈火焰棱鏡光電管火焰原子吸收分光光度計示意圖842.原子吸收分光光度法（但P91）原子吸收分光光度計構(gòu)成：空原子吸收分光光度計光源作用：發(fā)射被測元素的特征共振輻射最常用光源：空心陰極燈（低壓輝光放電管）陰極：被測元素純金屬或其合金制成，空心圓筒形陽極：由鈦（Ti）或鉭（Ta，tan2）、鋯（Zr，gao4）等金屬制成燈內(nèi)充入氖氣（Ne）或氬（ya4）氣（Ar）作用：當兩極間加上一定電壓時，因陰極表面濺射出來的待測金屬原子被激發(fā)，便發(fā)射出特征光?？招年帢O燈為銳線光源：特征光譜線寬度窄，干擾少85原子吸收分光光度計光源20原子吸收分光光度計86原子吸收分光光度計21原子吸收分光光度計原子化系統(tǒng)作用：提供能量，使試樣干燥、蒸發(fā)并將被測元素轉(zhuǎn)變成原子蒸氣分類：火焰原子化系統(tǒng)和無火焰原子化系統(tǒng)火焰原子化系統(tǒng)包括噴霧器、霧化室、燃燒器和火焰及氣體供給部分?；鹧媸菍⒃嚇屿F滴蒸發(fā)、干燥并經(jīng)過熱解離或還原作用產(chǎn)生大量基態(tài)原子的能源常用火焰：空氣-乙炔火焰氧化亞氮-乙炔火焰（最高溫度可達3300K）：用于空氣-乙炔火焰難以解離的元素，如Al、鈹（Be）、釩（V）、鈦（Ti）等87原子吸收分光光度計原子化系統(tǒng)22原子吸收分光光度計無火焰原子化系統(tǒng)常用：電熱高溫石墨管原子化器原子化效率比火焰原子化器高得多，可大大提高測定靈敏度。氫化物原子化器無火焰原子化法的測定精密度比火焰原子化法差。88原子吸收分光光度計無火焰原子化系統(tǒng)23原子吸收分光光度計分光系統(tǒng)別名：單色器組件：色散元件（棱鏡、光柵）、凹面鏡、狹縫等作用：將被測元素的特征譜線與鄰近譜線分開在原子吸收分光光度計中，單色器放在原子化系統(tǒng)之后狹縫光柵反射鏡檢測元件89原子吸收分光光度計分光系統(tǒng)狹縫光柵反射鏡檢測元件24原子吸收分光光度計檢測系統(tǒng)構(gòu)成：光電倍增管、放大器、對數(shù)轉(zhuǎn)換器、指示器（表頭、數(shù)顯器、記錄儀及打印機等）和自動調(diào)節(jié)、自動校準等作用：將光信號轉(zhuǎn)變成電信號并進行測量①檢測器：將單色器分出的光信號轉(zhuǎn)變成電信號。②放大器：將光電倍增管輸出的較弱信號，經(jīng)電子線路進一步放大。③對數(shù)變換器：光強度與吸光度之間的轉(zhuǎn)換。④顯示、記錄現(xiàn)在生產(chǎn)的中、高檔原子吸收分光光度計都配有微型電子計算機，用于控制儀器操作和進行數(shù)據(jù)處理。90原子吸收分光光度計檢測系統(tǒng)259126原子吸收分光光度計單光束原子吸收分光光度計雙光束或多光束原子吸收分光光度計與單光束型儀器的主要區(qū)別為光源輻射的特征光被旋轉(zhuǎn)斬光器分成參比光束和測量光束參比光束不通過火焰，光強不變；測量光束通過火焰，光強減弱。用半透半反射鏡將兩束光交替通過分光系統(tǒng)并送入檢測系統(tǒng)測量，測定結(jié)果是兩信號的比值，可大大減小光源強度變化的影響，克服了單光束型儀器因光源強度變化導致的基線漂移現(xiàn)象。缺點：結(jié)構(gòu)復雜，外光路能量損失大92原子吸收分光光度計單光束原子吸收分光光度計279328石墨爐原子吸收法（但P93）將清潔水樣和標準溶液直接注入電熱石墨爐內(nèi)石墨管進行測定。每次進樣量10—20μL（視元素含量而定）。測定時，石墨爐分三階段加熱升溫：干燥階段：首先以低溫（小電流）干燥試樣，使溶劑完全揮發(fā)，但以不發(fā)生劇烈沸騰為宜；灰化階段：用中等電流加熱，使試樣灰化或碳化，在此階段應有足夠長的灰化時間和足夠高的灰化溫度，使試樣基體完全蒸發(fā)，但又不使被測元素損失；原子化階段：用大電流加熱，使待測元素迅速原子化（原子化階段），通常選擇最低原子化溫度。測定結(jié)束后，將溫度升至最大允許值并維持一定時間，以除去殘留物，消除記憶效應，做好下一次進樣的準備。94石墨爐原子吸收法（但P93）將清潔水樣和標準溶液直接注入電熱3.離子交換法（但P81）原理：利用離子交換劑與溶液中的離子發(fā)生交換反應進行分離。離子交換劑分類：無機離子交換劑有機離子交換劑（別名：離子交換樹脂；廣泛應用）953.離子交換法（但P81）原理：303.離子交換法（但P81）有機離子交換劑（離子交換樹脂）是一種具有滲透性的三維網(wǎng)狀高分子聚合物小球，在網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的骨架上含有可電離的活性基團，與水樣中的離子發(fā)生交換反應。分類（依據(jù)：官能團）陽離子交換樹脂陰離子交換樹脂特殊離子交換樹脂963.離子交換法（但P81）有機離子交換劑（離子交換樹脂）31強酸性陽離子交換樹脂特種樹脂螯合樹脂大孔樹脂萃淋樹脂纖維素交換劑負載螯合劑樹脂陽離子交換樹脂陰離子交換樹脂弱酸性陽離子交換樹脂強堿性陰離子交換樹脂弱堿性陰離子交換樹脂R-SO3H樹脂,如國產(chǎn)732R-COOH,R-OH樹脂R4N+Cl-

樹脂-NH2,-NHR,-NR2

樹脂無機離子交換劑有機離子交換劑

(離子交換樹脂)97強酸性陽離子交換樹脂特種樹脂螯合樹脂陽離子交換樹脂陰離子交換3.離子交換法（但P81）陽離子交換樹脂分類（依據(jù)：所含活性基團酸性強弱）強酸型陽離子交換樹脂（水樣預處理中常用）弱酸型陽離子交換樹脂陰離子交換樹脂分類（依據(jù)：所含活性基團堿性強弱）強堿性陰離子交換樹脂（水樣預處理中常用）弱堿性陰離子交換樹脂983.離子交換法（但P81）陽離子交換樹脂分類（依據(jù)：所含活性色譜法（但P136）別名：層析分析法分離測定多組分混合物原理：不同物質(zhì)在相對運動的兩相中具有不同的分配系數(shù)（吸附系數(shù)，滲透系數(shù)等），當這些物質(zhì)隨流動相移動時，就在兩相之間進行反復多次分配，使原來分配系數(shù)只有微小差異的各組分得到很好地分離，依次送入檢測器測定，達到分離、分析各組分的目的。99色譜法（但P136）別名：層析分析法34色譜法（但P136）分類依據(jù)：流動相及固定相的物態(tài)氣相色譜法：流動相為氣態(tài)（氮氣、氫氣、氦氣）氣固色譜法：流動相為氣態(tài)，固定相為固態(tài)（固體吸附劑）氣液色譜法：流動相為氣態(tài)，固定相為液態(tài)（液體涂漬于惰性載體作為固定相）液相色譜法：流動相為液態(tài)（甲醇，乙腈（jing1））液固色譜法液液色譜法100色譜法（但P136）分類依據(jù)：流動相及固定相的物態(tài)35色譜法（但P136）氣固色譜法根據(jù)固體吸附劑對試樣中各組分的吸附能力不同而進行分離氣液色譜法根據(jù)固定液（高沸點有機物）對試樣中各組分的溶解度不同而進行分離101色譜法（但P136）氣固色譜法36色譜法的分類分類依據(jù)：固定相的形式柱色譜法紙層析法薄層色譜法分類依據(jù)：分離機制吸附色譜法、分配色譜法、離子色譜法等102色譜法的分類分類依據(jù)：固定相的形式37色譜法（但P136）應用色譜法是現(xiàn)代分析中最有效、用得最多的分離分析方法痕量分析的主要手段環(huán)境監(jiān)測中，色譜法是有機污染物分離分析的主要手段氣相色譜法、液相色譜法、高壓液相色譜法、離子色譜法使用較多103色譜法（但P136）應用384.離子交換色譜法（但P112，奚P101）IC，ionchromatographyionchromatography1044.離子交換色譜法（但P112，奚P101）IC，ionc4.離子交換色譜法（但P112，奚P101）IC，ionchromatography原理：利用離子交換原理，連續(xù)對共存多種陰離子或陽離子進行分離與測定的方法。分離機制：依據(jù)被測組分與離子交換劑交換能力（親和力）不同而實現(xiàn)儀器：離子色譜儀1054.離子交換色譜法（但P112，奚P101）IC，ionc4.離子交換色譜法（但P112，奚P101）要求：固定相→離子交換樹脂流動相→水為溶劑的緩沖溶液（酸或堿液）被分離組分→離子型的有機物或無機物不能測定電離常數(shù)很小、電導率低的酸（如碳酸、硅酸、氰根等）不能測定在抑制柱內(nèi)能形成氫氧化物沉積的重金屬離子等1064.離子交換色譜法（但P112，奚P101）要求：414.離子交換色譜法（但P112，奚P101）分類（依據(jù)：分離方式）高效離子色譜（HPIC）分離機制：離子交換F-、Cl-、NO3-、NO2-、SO42-、Na+、NH4+、K+、Mg2+、Ca2+、Fe3+、Zn2+、Ni2+（親水性陰、陽離子）離子排斥色譜（HPICE）分離機制：離子排斥有機酸、無機弱酸、醇類流動相離子色譜（MPIC）分離機制：吸附和離子對的形成疏水性陰、陽離子的分離，金屬絡(luò)合物的分離1074.離子交換色譜法（但P112，奚P101）分類（依據(jù)：分離離子色譜儀組件：洗提液貯罐、輸液泵、進樣閥、分離柱、抑制柱、電導測量裝置和數(shù)據(jù)處理器、記錄儀等分離柱填充低容量離子交換樹脂由于液體流過時阻力大，故需使用高壓輸液泵；抑制柱填充另一類型高容量離子交換樹脂作用：削減洗提液造成的本底電導；提高被測組分的電導檢測器電導型檢測器、紫外-可見光度型、熒光型和安培型等檢測器，用非電導型檢測器一般不需使用抑制柱。108離子色譜儀組件：洗提液貯罐、輸液泵、進樣閥、分離柱、抑制柱、離子交換色譜法當流動相將樣品帶進分離柱，由于各種離子對離子交換樹脂的親和性不同，樣品在分離柱上分離成不連續(xù)的譜帶，然后再流經(jīng)抑制柱，使充當流動相的強電解質(zhì)溶液變成低電導的溶液，并依次被洗脫檢測。分析陰離子分離柱填充低容量陰離子交換樹脂抑制柱填充強酸性陽離子交換樹脂洗提液：氫氧化鈉稀溶液或碳酸鈉-碳酸氫鈉溶液當將水樣注入洗提液并流經(jīng)分離柱時，基于不同陰離子對低容量陰離子交換樹脂的親和力不同而彼此分開，在不同時間隨洗提液進入抑制柱，轉(zhuǎn)換成高電導型酸，而洗提液被中和轉(zhuǎn)為低電導的水或碳酸，使水樣中的陰離子得以依次進入電導測量裝置測定，根據(jù)電導峰的峰高（或峰面積），與混合標準溶液相應陰離子的峰高（或峰面積）比較，即可得知水樣中各陰離子的濃度。109離子交換色譜法當流動相將樣品帶進分離柱，由于各種離子對離子交泵電導儀記錄儀樣品注入閥分離柱抑制柱電導池廢液離子色譜分析流程淋洗液槽110泵電導儀記錄儀樣品注入閥分離柱抑制柱電導池廢液離子色譜分析流離子交換色譜法分離機制（見圖示）陽離子交換樹脂

RSO3-H+

+X+

→RSO3-X+

+H+

固定離子可交換離子待測離子陰離子交換樹脂R-N+HCO3-十Na+X-

→R-N+X-+NaHCO3固定離子可交換離子待測離子111離子交換色譜法分離機制（見圖示）陽離子交換樹脂固定離子可離子色譜儀112離子色譜儀47離子色譜連續(xù)抑制裝置圖113離子色譜連續(xù)抑制裝置圖48離子交換色譜法以陰離子交換樹脂（R-OH）作固定相，分離陰離子（如Br-）為例：當待測陰離子Br-隨流動相（NaOH）進入色譜柱時，發(fā)生如下交換反應（洗脫反應為交換反應的逆過程）：

R-OH+Na＋Br-→R-

Br-+Na+OH-抑制柱上發(fā)生的反應：

R-H++Na+OH-→R-Na+

+H2O

R-H++Na+Br-→

R-Na+

+H+Br-

可見，通過抑制柱將洗脫液轉(zhuǎn)變成了電導值很小的水，消除了本底電導的影響；試樣陰離子Br-則被轉(zhuǎn)化成了相應的酸H+Br-，可用電導法靈敏的檢測。114離子交換色譜法以陰離子交換樹脂（R-OH）作固定相，分離陰離離子交換色譜法應用用IC法測定水樣中F-、Cl-、NO2-、PO43-、Br-、NO3-、SO42-等陰離子時，分離柱選用R-N+HCO3-型陰離子交換樹脂，抑制柱選用RSO3H型陽離子交換樹脂，以0.0024mol/L碳酸鈉與0.0031mol/L碳氫鈉混合溶液為淋洗液。115離子交換色譜法應用505.氣相色譜法（但P136）儀器：氣相色譜儀構(gòu)造：載氣系統(tǒng)、進樣系統(tǒng)、分離系統(tǒng)（色譜柱）、檢測系統(tǒng)、記錄系統(tǒng)、輔助系統(tǒng)流程：載氣由高壓鋼瓶供給，經(jīng)減壓、干燥、凈化和測量流量后進入氣化室，攜帶由氣化室進樣口注入并迅速氣化為蒸氣的試樣進入色譜柱（內(nèi)裝固定相），經(jīng)分離后的各組分依次進入檢測器，將濃度或質(zhì)量信號轉(zhuǎn)換成電信號，經(jīng)阻抗轉(zhuǎn)化和放大，送入記錄儀記錄色譜峰。1165.氣相色譜法（但P136）儀器：氣相色譜儀51別名：色譜流出曲線當載氣載帶著各組分依次通過檢測器時，檢測器響應信號隨時間變化曲線如果分離完全，每個色譜峰代表一種組分。根據(jù)色譜峰出峰時間可進行定性分析；根據(jù)色譜峰高或峰面積可進行定量分析。色譜圖117別名：色譜流出曲線色譜圖52包括色譜柱內(nèi)徑