无机元素测定技术

关于无机元素测定技术第1页，共23页，2022年，5月20日，0点16分，星期五背景

日常食品中都含有不同含量的无机组分。其中包括铅、砷、镉、汞等重金属污染物，溴酸盐、亚硝酸盐等添加剂，也包括了钙、锌、铁等营养强化剂。因此，无机元素的测定是食品检测中比较重要的一个部分。现就无机检测中涉及的前处理方法及分析手段的应用进行简要的介绍。第2页，共23页，2022年，5月20日，0点16分，星期五一、前处理方法1.湿法消解在加热条件下，用氧化性强酸或混合酸，破坏和分解有机物，使样品中的待测离子分离出来的方法。根据样品和待测离子的不同，常用的混酸种类有：HNO3-HClO4，HNO3-H2SO4，HNO3-HF，HNO3-HCl等第3页，共23页，2022年，5月20日，0点16分，星期五2.干法灰化将样品置于坩埚中，在电炉上灼烧炭化，然后在马弗炉中使其灰化，直至样品中的有机物全部分解成为白色残渣，再加少量酸溶解。第4页，共23页，2022年，5月20日，0点16分，星期五3.微波消解样品与酸置于密闭容器中，在微波电场的作用下，样品分子间高速运动摩擦，产生热能，使样品发生分解。第5页，共23页，2022年，5月20日，0点16分，星期五湿法消解干法灰化微波消解优点●应用广泛，易于操作；●适于多种类型样品；●样品中有机物完全破坏，基体干扰小。●称样量大，降低方法的检出限；●试剂用量少，空白较低；●适用于脂肪含量较高的食品●避免了目标元素的污染和损失；●消解快速；●减少试剂用量和废气排放缺点●酸使用量较大，易造成外源性污染；●Hg等元素容易挥发；●环境污染严重；●分析元素挥发导致结果偏低；●处理时间较长；●称样量少，方法检出限高；●消解的样品中存在大量的氮氧化物，有基体干扰；●赶酸时间较长；第6页，共23页，2022年，5月20日，0点16分，星期五二、检测方法原子吸收光谱法（AtomicAbsorptionSpectroscopy，AAS）被测元素基态原子在蒸汽状态下吸收其共振辐射，外层电子由基态跃迁至激发态而产生原子吸收光谱。第7页，共23页，2022年，5月20日，0点16分，星期五第8页，共23页，2022年，5月20日，0点16分，星期五2.原子荧光光谱法（AtomicFluorescenceSpectroscopy，AFS）气态自由原子吸收特征辐射后跃迁到较高能级，然后又跃迁回到基态或较低能级，同时发射出与原激发辐射波长相同或不同的辐射即原子荧光。荧光强度与原子的量呈正比。第9页，共23页，2022年，5月20日，0点16分，星期五

消化后的样品与KBH4反应，生成不稳定的氢化物，被载气Ar带到炉口，受热分解成原子蒸汽，受激发后发出荧光，荧光强度被检测器检测。第10页，共23页，2022年，5月20日，0点16分，星期五3.等离子体发射光谱法（InductivelyCoupledPlasmaAtomicEmissionSpectroscopy，ICP-AES）第11页，共23页，2022年，5月20日，0点16分，星期五原子发射光谱法包括了三个主要的过程：（1）由等离子体提供能量使样品蒸发、形成气态原子，并进一步使气态原子激发而产生光辐射；（2）将原子发射光经单色器分解成按波长顺序排列的谱线，形成光谱；（3）用检测器检测光谱中谱线的波长和强度。第12页，共23页，2022年，5月20日，0点16分，星期五4.等离子体质谱法（InductivelyCoupledPlasmaMassSpectrometry，ICP-MS）第13页，共23页，2022年，5月20日，0点16分，星期五样品以水溶液的气溶胶形式进入等离子体中心区，被高温去溶剂、气化和电离；等离子体进入真空系统，正离子被拉出并按其质合比分离；检测器将离子转化为电子脉冲，电子脉冲的大小与样品中分析离子的浓度相关。第14页，共23页，2022年，5月20日，0点16分，星期五三、常规无机元素的测定1.Pb检测方法：AAS：检出限低，若样品中盐分过高会造成背景干扰，无法准确测量；AFS：检出限低，但酸度对结果影响非常大，标液与样品的酸度必须保持一致ICP-MS：检出限低，选择性好ICP-AES：灵敏度差第15页，共23页，2022年，5月20日，0点16分，星期五Pb测定应注意的事项：样品在分解过程中极易污染，特别是硝酸中往往含有微量Pb，因此应选用优级纯的硝酸；采用干式灰化分解样品时，要严格控制灰化温度；酸度对Pb的氢化反应会产生明显的影响，分解后的样液酸度应与标液严格保持一致，一般以为2%（v/v）HCl介质；样品分解时，避免使用硫酸，过量的SO42-会使Pb2+共沉淀。第16页，共23页，2022年，5月20日，0点16分，星期五2.As检测方法：AFS：检出限低，样品处理后加硫脲或Vc等还原剂ICP-MS：检出限低，但基体影响，如CL-ICP-AES：灵敏度差，精密度差第17页，共23页，2022年，5月20日，0点16分，星期五As测定应注意的事项：As化合物具有挥发性，因此样品不应该灼烧，灰化过程中加入氧化镁、硝酸镁可以减少As的挥发；三价As氯化物容易挥发，在分解样品时必须有氧化剂存在，使它们呈高价状态；在用AFS测定As时，通常要用还试剂将As预还原为三价，因此通常要将样品分解过程中残留的氧化性酸驱赶干净。第18页，共23页，2022年，5月20日，0点16分，星期五3.Hg检测方法：AFS：检出限低ICP-MS：检出限低，Hg记忆效应强，且易有基体干扰ICP-AES：灵敏度差第19页，共23页，2022年，5月20日，0点16分，星期五Hg测定应注意的事项：Hg极易挥发，因此样品分解通常在密闭体系中进行；无论采取何种方式分解样品，切勿将溶液蒸干；在食品、水等样品中，Hg的含量通常很低，因此在样品分解过程中严防污染；微量Hg易被器皿吸附，分解好的样品不能常时间放置。第20页，共23页，2022年，5月20日，0点16分，星期五4.Cd检测方法：AAS：检出限低，但线性范围小；AFS：干扰严重，只适合单纯样品含量测定；ICP-MS：检出限低；ICP-AES：灵敏度好，但有光谱干扰第21