原子吸收法测定重金属

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1、原子吸收法测定重金属原子吸收法测定重金属原子吸收分光光度计原理及构造仪器参数设定及性能介绍仪器使用日常维护样品前处理方法 主要内容美国热电SOLAAR M6型原子吸收分光光度计原子吸收光谱分析（AAS）的基本原理 AAS是通过测量基态原子对共振辐射的吸收来确定被测组分浓度的分析方法 用一个与待测元素相同的纯金属或纯化合物制成的用一个与待测元素相同的纯金属或纯化合物制成的 光源，发出具有待测元素特征谱线的光，穿过样品光源，发出具有待测元素特征谱线的光，穿过样品 蒸气时，被蒸气中蒸气时，被蒸气中待测元素基态原子吸收而衰减待测元素基态原子吸收而衰减的的 程度来测定元素的含量程度来测定元素的含量仪器构

2、造仪器构造元素光源进样系统原子化系统光学系统及 检测器数据处理系 统火焰石墨炉光源功能基本要求发射被测元素的特征共振辐射能发射待测元素的共振线，并且具有足够 的强度。 发射锐线光谱，即发射线的半宽度比吸收 线的半宽度窄得多。 发射的光强度必须稳定且背景小。火焰原子吸收原理图空心阴极灯结构如图所示预混合型原子化器 预混合型原子化器由 三个互相独立的部分 组成：雾化器、雾化 室和燃烧头。目前商 品仪器多采用气动同 心雾化器。同全消耗型相比，预混合型原子 化器的优点是火焰燃烧稳定，噪 声小，有效吸收光程长。缺点是 试样利用率低；试样盐份高时， 易堵塞燃烧缝隙。 右图是预混合燃烧器的火焰分区右图是预混

3、合燃烧器的火焰分区 ，中间区用于火焰原子吸收分析，中间区用于火焰原子吸收分析 的主要区域。的主要区域。预混合型原子化器干燥 蒸发原子化电离、化合AAS对原子化器的要求AAS中最核心的问题是如何使试样原子 化，通常使用火焰，电加热和化学反应的办法 ，无论什么方法都要求有较高的温度和良好的 还原气氛，同时要求干扰少，原子停留时间长 。常用空气-乙炔焰简单，方便，干扰较少， 对很多元素适用；笑气-乙炔焰适合测定高温 元素。火焰原子化条件 火焰温度的选择：（a）保证待测元素充分离解为基态原子的前提下，尽 量采用低温火焰；（b）火焰温度越高，产生的热激发态原子越多；（c）火焰温度取决于燃气与助燃气类型，

4、常用空气- 乙炔，最高温度2600K能测35种元素。 火焰类型：化学计量火焰：温度高，干扰少，稳定，背景低，常 用。富燃火焰：还原性火焰，燃烧不完全，测定较易形成 难熔氧化物的元素Mo、Cr、稀土等。贫燃火焰：火焰温度低，氧化性气氛，适用于碱金属 测定。测定条件的选择(1) 分析线一般选待测元素的共振线作为分析线，测量高浓度时，也可选次灵敏线 (2) 狭缝宽度无邻近干扰线（如测碱及碱土金属）时，选较大的通带，反之（如测过渡 及稀土金属），宜选较小通带。 (3) 空心阴极灯电流太小，放电不稳定，太小，放电不稳定，信噪比低（衡量灵敏度）；信噪比低（衡量灵敏度）；太高可能自吸收，灯管寿太高可能自吸收

5、，灯管寿 命降低。测铁镍，灯电流大；测锌铅灯电流小。命降低。测铁镍，灯电流大；测锌铅灯电流小。在保证有稳定和足够的辐射光通量的情况下，尽量选较低的电流。 (4) 火焰依据不同试样元素选择不同火焰类型。 (5) 观测高度调节观测高度（燃烧器高度），可使元素通过自由原子浓度最大的火焰区 ，灵敏度高，观测稳定性好。石墨炉原子化石墨炉原子化 通过电加热技术实现目标元通过电加热技术实现目标元 素原子化，进行定量测定的素原子化，进行定量测定的 分析手段。分析手段。 以石墨管为电阻发热体，通以石墨管为电阻发热体，通 电后迅速升温。电后迅速升温。 升温速度快，最高可达升温速度快，最高可达 30003000。

6、自动进样器的调整、进样针自动进样器的调整、进样针 在石墨管中的深度。在石墨管中的深度。 选择合适的干燥、灰化、原选择合适的干燥、灰化、原 子化温度。子化温度。石墨炉原子化石墨炉原子化 石墨炉原子化器由电源、炉体、石墨管组成。用通电的方法加热石墨管。石墨炉原子化器由电源、炉体、石墨管组成。用通电的方法加热石墨管。 SOLAARSOLAAR采用纵向加热。采用纵向加热。 纵向加热石墨炉系统，石墨管中间开有一小孔，用于自动进样器加入样品。 充当载气的惰性气体从石墨管两端流入，从中间的孔流出，从而避免样品蒸 气经由石墨管两端的扩散，增加原子蒸气的停留时间。 石墨管通过固定在仪器上的左右两个石墨锥的压力使

7、得两者紧密接触。当在 两个石墨锥上加上一个数伏的电压时，由于石墨管电阻很小，产生很大的电 流，电能瞬间转换成热能，体现出温度的变化。 石墨管原子化温度不宜升得很高，不适用测高温元素。 横向加热的石墨管呈蝶状。纵向的呈圆柱状。 石墨管目前广泛使用的有：普通石墨管和热解涂层石墨管两类。两者区别在 于后者表面有涂层，孔隙小，少，减少原子蒸气损失，提高灵敏度，使得峰 形尖锐，延长石墨管寿命，适用日常分析中遇到的中温元素铜、锰、镍等。石墨炉原子吸收测定的升温程序石墨炉原子吸收测定的升温程序 干燥蒸发样品中的溶剂或水分。低温加热，在稍低于溶剂沸点的温干燥蒸发样品中的溶剂或水分。低温加热，在稍低于溶剂沸点的

8、温 度下进行，以防止试液飞溅。度下进行，以防止试液飞溅。 灰化目的是除去基体和局外组分，保证被测元素没有损失的前提下灰化目的是除去基体和局外组分，保证被测元素没有损失的前提下 应尽可能使用较高的灰化温度。应尽可能使用较高的灰化温度。 原子化目的是处于分子或离子状态的待测元素，通过热分解的作用原子化目的是处于分子或离子状态的待测元素，通过热分解的作用 使其变成处于基态的自由原子，温度选用达到最大吸收信号的最低使其变成处于基态的自由原子，温度选用达到最大吸收信号的最低 温度。原子化温度设定是否恰当将直接决定原子吸收信号能否检测温度。原子化温度设定是否恰当将直接决定原子吸收信号能否检测 得到，以及吸

9、收峰的尖锐程度。得到，以及吸收峰的尖锐程度。 除残是为了消除残留物产生的记忆效应，除残温度应高于原子化温除残是为了消除残留物产生的记忆效应，除残温度应高于原子化温 度。度。石墨炉加热参数的三条规则石墨炉加热参数的三条规则 A. A. 避免试样暴沸避免试样暴沸 假如试样暴沸，将飞溅出石墨管，明显降低分析精度。当试样假如试样暴沸，将飞溅出石墨管，明显降低分析精度。当试样 在石墨管中冒泡和扩散，灵敏度和精确度也会下降。不要试图在石墨管中冒泡和扩散，灵敏度和精确度也会下降。不要试图 使试样迅速干燥。试样应该慢慢地干燥，以使溶液不至于在加使试样迅速干燥。试样应该慢慢地干燥，以使溶液不至于在加 热中扩散。

10、热中扩散。 B. B. 防止待测元素在原子化前丢失防止待测元素在原子化前丢失 为降低原子化阶段的背景，往往设置较高的灰化温度。待测元为降低原子化阶段的背景，往往设置较高的灰化温度。待测元 素容易在灰化阶段丢失。素容易在灰化阶段丢失。 C. C. 选择适应于待测元素的原子化温度选择适应于待测元素的原子化温度 试样原子化不充分时，由于污染或共存物质的干扰，不仅使测试样原子化不充分时，由于污染或共存物质的干扰，不仅使测 定灵敏度降低，而且会使分析精度降低，假如原子化温度过高定灵敏度降低，而且会使分析精度降低，假如原子化温度过高 （尤其对于低熔点的元素如镉）检测记录系统跟不上原子化信（尤其对于低熔点的

11、元素如镉）检测记录系统跟不上原子化信 号，重现性和灵敏度也会下降。号，重现性和灵敏度也会下降。石墨炉分析中经验总结石墨炉分析中经验总结 自动进样器上按照自动进样器上按照ASLGASLG设置位置。设置位置。R1-R1-高浓度标液；高浓度标液；R2-R2-稀释液；稀释液；R3-R3- 空白。空白。 清洗清洗 净化净化调整光路调整光路准直进样针准直进样针 空烧，重复上述程序。空烧，重复上述程序。 先单溶液判断灵敏度（按菜谱），单标对应产生先单溶液判断灵敏度（按菜谱），单标对应产生X X吸光度。吸光度。 石墨管不能遇氧气，用氩气（保护气）吹走氧气，氩气流量不能太低石墨管不能遇氧气，用氩气（保护气）吹走

12、氧气，氩气流量不能太低 。 重复测样重复测样2 2次次-3-3次，次，RSDRSD若偏大，有可能进样针偏差，不在同心圆上。若偏大，有可能进样针偏差，不在同心圆上。 冷却水温度与室温一致。冷却水温度与室温一致。 峰形要很锐利的尖峰，否则就调灰化、原子化温度。峰形要很锐利的尖峰，否则就调灰化、原子化温度。 若进样针挂水珠，在水槽加若进样针挂水珠，在水槽加1 1滴硝酸。滴硝酸。 调节自动进样器的位置，前后、左右（支架台上的两个调节旋钮）调节自动进样器的位置，前后、左右（支架台上的两个调节旋钮） 调节自动进样器头到石墨管的深度，加样位置太高太低都不好。调节自动进样器头到石墨管的深度，加样位置太高太低都

13、不好。 基改剂足够纯，试剂中不含有被测元素。基改剂足够纯，试剂中不含有被测元素。火焰法和石墨炉法的区分火焰法和石墨炉法的区分 石墨炉是电热原子化器用电极加热石墨管，火焰用的是气石墨炉是电热原子化器用电极加热石墨管，火焰用的是气 体燃烧使试样原子化体燃烧使试样原子化 石墨炉所需样品极少，火焰法相对需要更多样品量石墨炉所需样品极少，火焰法相对需要更多样品量 石墨炉瞬间温度极高，最高到石墨炉瞬间温度极高，最高到30003000度，火焰的温度相对较度，火焰的温度相对较 低，所以石墨炉被用来测量痕量或者高温元素低，所以石墨炉被用来测量痕量或者高温元素 石墨炉的原子化效率接近100%，而火焰法的原子化效率

14、 只有1%左右，因此石墨炉法检测灵敏度高，火焰法稍低 火焰法测试元素较石墨炉多，且分析速度快 火焰原子吸收的检测范围是PPM级，石墨炉则是PPB级原子吸收光谱分析的特点原子吸收光谱分析的特点 A A 选择性强选择性强 原子吸收谱线仅发生在主线系，而且谱线很窄，线重叠几率较发射光谱原子吸收谱线仅发生在主线系，而且谱线很窄，线重叠几率较发射光谱 要小得多，所以光谱干扰较小。要小得多，所以光谱干扰较小。 B B 灵敏度高，灵敏度高，2020多种元素检出限优于多种元素检出限优于ICP-OES 12ICP-OES 12个数量级。个数量级。 C C 分析范围广，目前应用原子吸收法可测定的元素超过分析范围广

15、，目前应用原子吸收法可测定的元素超过7070种。种。 D D 精密度好精密度好 火焰原子吸收法的精密度较好。在日常的微量分析中，精密度为火焰原子吸收法的精密度较好。在日常的微量分析中，精密度为1-3%1-3%。 无火焰原子吸收法较火焰法的精密度低，一般在无火焰原子吸收法较火焰法的精密度低，一般在15%15%之内。之内。 E E 缺点缺点 （1 1）对于某些基体复杂的样品分析，某些干扰问题需要解决。）对于某些基体复杂的样品分析，某些干扰问题需要解决。（2 2）原子吸收光谱校准曲线线性范围窄，线性也比电感耦合等离子）原子吸收光谱校准曲线线性范围窄，线性也比电感耦合等离子 体原子发射光谱等测量技术差

16、。体原子发射光谱等测量技术差。（3 3）不能对高浓度样品直接进样，高浓度样品含有盐分颗粒会造成）不能对高浓度样品直接进样，高浓度样品含有盐分颗粒会造成 雾化器和燃烧器缝的堵塞，石墨炉产生记忆效应。应该进行适当的稀释雾化器和燃烧器缝的堵塞，石墨炉产生记忆效应。应该进行适当的稀释 。（4 4）测定高温元素不如等离子体发射光谱。）测定高温元素不如等离子体发射光谱。原子吸收光谱分析中的干扰及消除原子吸收光谱分析中的干扰及消除总的说干扰是较小的总的说干扰是较小的. .因为用的是锐线光源，应用的是共振吸收线，吸收线因为用的是锐线光源，应用的是共振吸收线，吸收线 的数目比发射线数目少得多，谱线相互重叠的几率较小，这是光谱干扰小的的数目比发射线数目少得多，谱线相互重叠的几率较小，