环境分析化学：（4）AAS-2环境分析化学

1、第二节 原子吸收分光光度计 AAS仪器结构 AAS仪器的主要部件 AA200原子吸收光谱仪原子吸收光谱仪AAS仪器的主要部件 光源 原子化系统 光学系统 检测系统 放大指示系统一、光源 作用： 辐射待测元素的共振线，作为AAS分析的入射光 要求：能发射待测元素的共振线，且强度要足够大谱线的半宽度要窄（锐线光），以保证测定灵敏度和峰值吸收的测量要求强度要稳定，背景发射要小 类型： 空心阴极灯；无极放电灯；蒸发放电灯 工作电流：谱线强度，使用寿命 供电方式：稳压、稳流窄脉冲供电 空心阴极灯构成：- 圆筒形空心阴极(待测金属或合金)- 金属阳极(W, Ti, Ta等)- 低压惰性气体(Ne, Ar等

2、) 工作原理： 二、原子化系统 作用： - 将试样中的待测元素由化合物状态转变成基态原子蒸气 方法： - 火焰原子化（简便快速，使用广泛） - 非火焰原子化（石墨炉原子化器、化学还原）1、火焰原子化 雾化器 - 作用：试样雾化。其性能决定分析的精密度和灵敏度 - 要求：雾化效率高，喷雾稳定，雾滴细小而均匀 - 结构：气动同轴型雾化器（目前性能最好） - 雾化原理：负压区形成 雾化效率 - 定义：单位时间内进入火焰的试样量与总消耗试液量之比，一般为5%-15%。 雾化效率越高，雾粒直径越小，进入火焰的雾滴量就越多，基态原子浓度越高，则灵敏度越高 - 影响因素：助燃气流速，溶液的粘度和表面张力，毛

3、细管与喷嘴口之间相对位置等 预混合室 - 作用： 进一步细化雾滴，并使之与燃料气均匀混合后，进入火焰 - 要求： 细化雾滴，混合均匀，“记忆效应”小，废液排出快 - 记忆效应： 残留效应。影响回零时间，分析误差 燃烧器 - 作用：使试样汽化，并进而离解成基态原子 - 规格：不锈钢材质，长狭缝型 100 x0.5mm（空气-乙炔火焰） 100 x0.4mm（N2O-乙炔火焰） 火焰 火焰温度明显影响原子化过程 - 易挥发、易电离的元素（碱金属、碱土金属、Cd, Pb, Sn等），应使用低温火焰 - 与氧易生成耐高温氧化物的元素（Al, V, Zr, Si, W等），应使用N2O-乙炔高温火焰 火

4、焰类型 - 贫燃型火焰：温度较低 - 中性火焰（化学计量火焰）：温度高 - 富燃型火焰：具有还原性，常用于Cr, Ba, Mo, Mn等测定2、非火焰原子化 火焰原子化法的局限性 - 雾化效率低，浪费试样 - 灵敏度较低(基态原子在火焰的原子化区停留时间短，10-3 S) - 不能用于固体试样测定 非火焰原子化方法 - 高温石墨炉原子化法 - 低温化学原子化法（1）高温石墨炉原子化法 优点： - 惰性气体保护：原子化效率高 - 基态原子停留时间长：提高了灵敏度(10-9 10-14 g) - 所需试样少：5 20uL 缺点： - 设备昂贵，操作复杂；较强的背景和基体效应；测定精密度不如火焰法-

5、 汞的冷原子化: HgCl2 + SnCl2 = Hg0 + SnCl4三、光学系统由聚光系统和分光系统组成。与SP不同点： - 设置在光源辐射被原子蒸气吸收之后，其作用是阻止非检测辐射进入检测系统 - 不要求太高的分辨率，能将共振线与相邻谱线分开即可光谱通带：单色器出射光谱所包含的波长范围，可通过调节入射狭缝实现。 光谱通带(nm) = 狭缝宽(mm)x线色散倒数(nm/mm）四、检测系统 作用：将单色器分出的光信号进行光电转换 检测器：广泛使用光电倍增管(PMT)，在进入指示系统前，尚需将此电压信号放大五、放大指示系统 放大器：一般采用同步检波放大器和相敏放大器等放大信号，以消除火焰中待测

6、元素原子发射光谱的影响 读数系统：检流计；自动记录仪；数字直读第三节 AAS的实验技术 测定条件的选择 定量分析方法 干扰及其抑制一、测定条件的选择1. 分析线的选择2. 光谱通带的选择3. 空心阴极灯工作电流的选择4. 火焰的选择5. 燃烧器高度的调节6. 试液提升量7. 光电倍增管负高压的选择1 、分析线的选择 一般选择共振线作为分析线（测定灵敏度） 选次灵敏线或其它谱线 - 共振线受到其它谱线干扰 测定Hg：253.7nm(共振线134.9nm) 测定Pb：283.3nm(共振线217.0nm) - 分析高浓度试样 2 、光谱通带的选择 光谱通带(nm)= 狭缝宽(mm)x线色散倒数(n

7、m/mm) 原则： - 将共振线与邻近谱线分开 - 保证单色器有一定的集光本领 实验确定： - 不引起A减小的最大狭缝宽度 - 0.1, 0.2, 0.5, 1.0mm（固定档）3 、空心阴极灯工作电流的选择 灯的辐射强度与工作电流有关 - 电流过小：强度低，放电不稳定 - 电流过大：工作曲线弯曲(谱线变宽)，影响灯的使用寿命 原则：在保证有足够强而稳定的光强输出条件下，尽量使用低工作电流 额定电流的40-60%；灯预热10-30min4 、火焰的选择 根据待测元素性质，选择火焰温度 - 高温火焰：难离解化合物、耐热氧化物的元素 - 低温火焰：易电离、易挥发元素 最佳助燃比 - 固定助燃气流量

8、，改变燃气流量，寻找最佳燃气流量5 、燃烧器高度的调节 使空心阴极灯光束从自由原子浓度最大的火焰区通过6 、试液提升量 一般选择在3-6ml/min范围内，具有最佳灵敏度 溶液提升量的调整：助燃气的流速，毛细管的直径和长短 尽量选择低粘度的试液7、 PMT负高压的选择 增大负高压：可提高灵敏度，但稳定性差、信噪比较小 降低负高压：改善测定的稳定性，提高信噪比，但灵敏度降低 一般选在最大工作电压的1/32/3范围内二、干扰及其抑制1. 光谱干扰2. 化学干扰3. 物理干扰1、 光谱干扰 谱线重叠：光谱通带内存在非分析线 选择合适的狭缝宽度消除 背景吸收： - 分子吸收：原子化过程中生成的气态分子

9、，氧化物及盐类分子，对辐射吸收而引起 - 光散射：火焰中固体微粒或未气化的溶剂液滴对光产生的散射造成的影响 - 消除方法：提高原子化温度；背景校正（氘灯、Zeeman效应扣背景）2 、化学干扰 选择性干扰（化学反应） 产生原因： - 待测元素与共存组分形成难完全离解的化合物 - 在火焰中生成热稳定氧化物 消除方法： - 加入释放剂或保护剂。如采用EDTA防止Ca2+与PO43-反应生成Ca2P2O7 - 采用高温还原性火焰，分解并阻止难熔氧化物的形成（如Al, Ti, V, Mo, Si, B, Ca, Ba等）3、物理干扰 非选择性干扰： - 对试样中各元素测定的影响基本相似 产生原因： -

10、 实验条件发生变化：气流速度；火焰温度；试样物理性质（如粘度、表面张力、密度等） 消除方法： - 控制实验条件尽量一致 - 配制与样品溶液组成相似的标液 - 采用标准加入法 - 若样品溶液中含有较高浓度的盐类和酸类物质，可适当采用稀释的方法消除三、定量分析方法1.标准曲线法2.标准加入法3.间接测定法1 、工作曲线法n标液与试液的基体要相似n待测组分浓度应在线性范围内n燃气和助燃气流量变化会引起工作曲线斜率变化，故每次分析都应重新绘制工作曲线n适用于大批量样品分析2 、标准加入法n标准曲线应是通过零点的直线，待测组分浓度应在此线性范围之内n首次加入标液的浓度应与试样浓度接近，以保证有良好的斜率