《儀器分析》課件-原子吸收光譜分析法

原子吸收光譜分析法實驗技術(shù)目錄CONTENTS010203樣品處理技術(shù)測定條件的選擇分配過程干擾及其消除樣品處理技術(shù)01PARTONE樣品前處理是原子吸收光譜法測定重金屬含量的關(guān)鍵步驟之一，尋找簡便有效的樣品處理技術(shù)一直是分析工作者的研究課題之一。目前土壤樣品的前處理方法主要有電熱板濕法消解、干灰化法、微波消解、懸浮液技術(shù)、超聲波輔助技術(shù)。樣品處理技術(shù)1、電熱板濕法消解稱取一定量土壤樣品于聚四氟乙烯消解罐中，加入混合酸消解體系在電熱板上加熱消解，常用的混合酸體系有鹽酸－硝酸－氫氟酸－高氯酸、硝酸－氫氟酸－高氯酸、硝酸－硫酸－磷酸等。該方法是較為普遍的傳統(tǒng)土壤前處理方法。該方法樣品稱樣量范圍較大，消化過程操作簡單、易于控制，但消化時間較長。樣品消化過程中需要使用數(shù)十毫升高純度的強酸試劑，因所加試劑體積較大易帶入較多雜質(zhì)影響測定結(jié)果，同時消化過程中產(chǎn)生的大量酸性氣體會給人體健康和周邊環(huán)境帶來危害。開放式消解過程中，樣品也可能會被空氣中漂浮的顆粒所污染。樣品處理技術(shù)2、干灰化法

準確稱取一定量的土壤樣品置于坩堝中，先小火在可調(diào)式電爐上碳化，然后移入馬弗爐中550℃左右灰化8～10h至樣品呈灰白色，冷卻后用稀酸溶解灰分。干灰化法可用來處理幾乎所有的樣品，相對于電熱板濕法消解，其優(yōu)點是加入的試劑種類少，引入的雜質(zhì)少，空白值低，缺點是消解時間長，稱樣量大，在灰化過程中易造成元素損失，同時因灰化時間長、操作不當容易造成樣品污染。樣品處理技術(shù)3、微波消解法微波溶樣技術(shù)是最近幾年發(fā)展起來并廣泛用于原子吸收分析樣品前處理的。微波消解是分析化學中一種快速溶樣技術(shù)，與傳統(tǒng)的傳導加熱方式相反，微波加熱是一種內(nèi)加熱，樣品與酸混合物通過吸收微波能產(chǎn)生即時深層加熱，在較短的時間內(nèi)達到較高的溫度，可以迅速分解樣品，縮短溶樣時間。同時，在密閉容器中的微波消解避免了樣品中分析目的物的損失，保證了測試結(jié)果的準確性。微波溶樣技術(shù)具有溶樣時間短、耗能低、污染少，尤其適合易揮發(fā)元素分析的優(yōu)點。樣品處理技術(shù)4、懸浮液技術(shù)懸浮液技術(shù)是一種固體直接進樣技術(shù)：將樣品搗碎、磨細后懸浮在溶液中直接進入原子化裝置。懸浮液技術(shù)是一種常用、方便的土壤樣品前處理手段。馮國剛等在用火焰原子吸收光譜法測土壤中銅時，采用了懸浮液進樣技術(shù)對土壤樣品進行了前處理。取適量的土壤樣品烘干、過篩，精確稱取0．1g于10ml容量瓶中，加入適量瓊脂溶液和濃硝酸，最后用瓊脂溶液定容，振動3min，直接進樣測定。樣品處理技術(shù)5、超聲波輔助技術(shù)

超聲波輔助消化的原理是當超聲波施加到分散在液體介質(zhì)中的細粉狀固體時，超聲波產(chǎn)生的空化效應(yīng)就會促進提取、溶解和消化過程?？栈瘹馀菰诠蹋航缑嫠莸耐瑫r產(chǎn)生大量的能量并且釋放，造成沖擊波以及局部非常高的溫度和壓力，從而加快樣品的消解。超聲波輔助消化的優(yōu)點為條件溫和（接近室溫和大氣壓力下）、污染最小、試劑消耗低、消化時間極短。樣品處理技術(shù)測定條件的選擇02PARTTWO

雖然原子吸收分析中的干擾比較少，并且容易克服，但在許多情況下還是不容忽視的。為了得到正確的分析結(jié)果，了解干擾的來源和消除方法是非常重要的。測定條件的選擇⒈分析線的選擇每種元素都有若干條分析線，通常選擇其中最靈敏線（共振吸收線）作為吸收線。但是，當測定的元素濃度很高，或是為了避免鄰近光譜線的干擾，也可以選擇次靈敏線作為吸收線。下表列出了常用各元素的分析線。測定條件的選擇⒉燈電流的選擇空心陰極燈的發(fā)射特征與燈電流有關(guān)，一般要預(yù)熱10min～30min才能達到穩(wěn)定的輸出。通常以空心陰極燈上標明的最大燈電流的一半至三分之二為工作電流。測定條件的選擇⒊燃燒器高度的選擇在火焰中進行原子化的過程是一種極為復(fù)雜的反應(yīng)過程。不同元素在火焰中形成的基態(tài)原子的最佳濃度區(qū)域高度不同，因而靈敏度也不同，應(yīng)選擇燃燒器高度使光束從原子濃度最大的區(qū)域通過。燃燒器高度影響測定靈敏度、穩(wěn)定性和干擾程度。一般，在燃燒器狹縫口上方2mm～5mm附近處火焰具有最大的基態(tài)原子密度，靈敏度最高。但對于不同測定元素和不同性質(zhì)的火焰有所不同。最佳的燃燒器高度，可通過繪制吸光度-燃燒器高度曲線來選擇。測定條件的選擇⒋光譜通帶寬度的選擇狹縫寬度直接影響光譜通帶寬度與檢測器接受能量。光譜通帶選擇原則是以吸收線附近無干擾譜線存在并能夠分開最靠近的非共振線。適當放寬狹縫寬度，以增加檢測的能量，提高信噪比和測定的穩(wěn)定性。過小的光譜通帶使可利用的光強度減弱，不利于測定。合適的狹縫寬度由實驗確定。測定每一種元素都需要選擇合適的通帶，對譜線復(fù)雜的元素，如鐵、鈷、鎳等就要采用較窄的通帶，否則，會使工作曲線線性范圍變窄。不引起吸光度減小的最大狹縫寬度，即為合適的狹縫寬度。測定條件的選擇⒌原子化條件的選擇火焰中燃燒氣由燃氣與助燃氣混合組成。不同類的火焰，其性質(zhì)各不同，應(yīng)根據(jù)測定需要，選擇合適種類的火焰，通常使用空氣-乙炔火焰。一般空氣-乙炔火焰的流量比在3∶1到4∶1之間。富燃性空氣-乙炔火焰：助燃氣與燃氣比3：1，火焰發(fā)亮，燃燒高度較高，溫度較低，信號噪聲較大，燃燒不完全，呈還原氣氛。適合于測定易形成氧化物的Ca、Sr、Ba、Cr、Mo、稀土等元素。測定條件的選擇貧燃性空氣-乙炔火焰：助燃氣與燃氣比6：1，火焰清晰不發(fā)亮，燃燒高度較低。燃燒充分，溫度高，還原氣氛差。適合于測定不易生成氧化物的Au、Ag、Cu、Fe、Co、Ni、Mg、Pb、Zn、Cd、Mn等元素。中性空氣-乙炔火焰：助燃氣與燃氣比4：1，溫度高，背景低，火焰穩(wěn)定，適合于測定多種元素。燃氣的流量根據(jù)實驗確定，即在不同燃氣流量下測定一個標準溶液的吸光度，繪制兩者的關(guān)系曲線。曲線中吸光度最大而相應(yīng)較小的燃氣流量為工作條件。改變?nèi)細饬髁繒r要注意，火焰穩(wěn)定后重新調(diào)零點測定。測定條件的選擇干擾及其消除03PARTTHREE1、物理干擾及其抑制

物理干擾是由于試液和標準溶液的物理性質(zhì)的差異，引起進樣速度、進樣量、霧化效率、原子化效率的變化所產(chǎn)生的干擾。屬于這一類干擾的因素有：溶液的黏度、表面張力、密度、溶劑的蒸汽壓和霧化氣體的壓力等。干擾及其消除消除物理干擾的方法：（1）配制與待測試樣溶液相似組成的標準溶液，并且在相同的實驗條件下進行測定。（2）盡可能避免使用黏度大的硫酸、磷酸來處理試樣；當試液濃度較高時，適當?shù)南♂屧囈阂部梢砸种莆锢砀蓴_。干擾及其消除2、化學干擾及其抑制

化學干擾是指試樣溶液在轉(zhuǎn)化為自由基態(tài)原子的過程中，待測元素和其他組分之間發(fā)生化學作用而引起的干擾效應(yīng)。它主要影響待測元素化合物的熔融、蒸發(fā)和解離過程。這種效應(yīng)可以是正效應(yīng)，增強原子吸收信號，也可以是負效應(yīng)，降低原子吸收信號。

化學干擾是火焰原子吸收分析中干擾的主要來源，其產(chǎn)生的原因是多方面的，在火焰中待分析元素氧化成難熔化合物是其中一個原因?；瘜W干擾比較復(fù)雜，須針對特定的樣品和實驗條件進行具體分析。

干擾及其消除消除化學干擾的方法主要有以下幾種：

⑴利用高溫火焰火焰溫度直接影響著樣品的熔融、蒸發(fā)和解離過程。許多在低溫火焰中出現(xiàn)的干擾，在高溫火焰中可以部分或完全的消除。⑵利用火焰氣氛對于易形成難熔、難揮發(fā)氧化物的元素，使用還原性強的火焰有利于這些元素的原子化。顯然，既提高火焰溫度又利用火焰氣氛，對于消除待測元素與共存元素之間因形成難熔、難揮發(fā)、難解離的化合物所產(chǎn)生的干擾更加有利。⑶加入釋放劑待測元素和干擾元素在火焰中生成穩(wěn)定的化合物時，加入另一種物質(zhì)使之與干擾元素生成更穩(wěn)定、更難揮發(fā)的化合物，從而使待測元素從干擾元素的化合物中釋放出來。干擾及其消除⑷加入保護劑加入一種試劑同被測元素生成穩(wěn)定但易揮發(fā)的化合物，可保護待測元素不受干擾，這種試劑叫保護劑。例如加入EDTA絡(luò)合鈣后，磷酸根就不再與鈣形成磷酸鈣而干擾測定。⑸加入緩沖劑 向試樣和標準溶液中加入過量的干擾元素，使干擾影響不再變化，進而抑制或消除干擾元素對測定結(jié)果的影響。這種干擾物質(zhì)稱為緩沖劑。需要指出的是，緩沖劑的加入量，必須大于吸收值不再變化的干擾元素的最低限量。應(yīng)用這種方法往往明顯地降低靈敏度。干擾及其消除3、電離干擾及其抑制

原子發(fā)生電離，即發(fā)生電離干擾。電離使參與原子吸收的基態(tài)原子數(shù)減少，導致吸光度下降?；鹧嬷性氐碾婋x度與火焰溫度和該元素的電離電位有密切關(guān)系，火焰溫度越高，元素的電離電位越低，則電離度越大。因此，電離干擾主要發(fā)生在電離電位較低的堿金屬和堿土金屬。提高火焰中離子的濃度、降低電離度是消除電離干擾的最基本途徑。最常用的方法是加入消電離劑，常用的是堿金屬元素，其電離電位一般較待測元素低；但有時加入的消電離劑的電離電位比待測元素的電離電位還高，由于加入的濃度較大，仍可抑制電離干擾。

干擾及其消除4、光譜干擾及其抑制 主要有譜線干擾和背景干擾兩種。（1）譜線干擾和抑制譜線干擾：它是指單色器光譜通帶內(nèi)除了元素吸收分析線外，還進入了發(fā)射線的臨近線或其它吸收線，使分析方法的靈敏度和準確度下降。譜線干擾的抑制：通常是減小單色器的光譜通帶寬度即減小狹縫寬度