原子熒光和石墨爐分析技術(shù)ppt課件

1、原子熒光和石墨爐分析技術(shù)原子熒光和石墨爐分析技術(shù)在檢測食品中砷、汞、鉛和鎘的在檢測食品中砷、汞、鉛和鎘的運用運用原子吸收和原子熒光光譜法的實際根底原子吸收和原子熒光光譜法的實際根底 對于特征波長，被基態(tài)原子所吸收的光強可由下式表示：對于特征波長，被基態(tài)原子所吸收的光強可由下式表示： I=I0A 1-e KLN 1 式中式中: I ：被吸收的光強：被吸收的光強 I0 ：光源輻射強度：光源輻射強度 A：光源照射的有效面積：光源照射的有效面積 L： 吸收光程吸收光程 N：單位長度內(nèi)基態(tài)原子數(shù)：單位長度內(nèi)基態(tài)原子數(shù) K： 峰值吸收系數(shù)峰值吸收系數(shù) 一、原子吸收和原子熒光光譜法原理一、原子吸收和原子熒光

2、光譜法原理 對于原子熒光,式1經(jīng)推導(dǎo)、展開后，當(dāng)基態(tài)原子的總密度N很小時，忽略第二項和更高次項，那么原子熒光強度If簡化為： If= I0AKLN 2 式中: ：原子的熒光量子效率 式2即為原子熒光光譜法定量分析的根底關(guān)系式。當(dāng)實驗條件固定時，原子熒光強度(If)與原子密度(N)成正比。當(dāng)原子化效率()固定時，原子熒光強度(If)便與試樣濃度(C)成正比。即： If=C 3 式中：為常數(shù)。式(3) 的線性關(guān)系，只需在待測元素濃度較低時才成立。因此，原子熒光光譜法是一種微量元素分析方法。氫化物發(fā)生氫化物發(fā)生-原子熒光光譜法原子熒光光譜法運用原理及范圍運用原理及范圍 As、Sb、Bi、Se、Te、

3、Pb、Sn、Ge 8個元素可構(gòu)成氣態(tài)氫化物，Cd、Zn可構(gòu)成氣態(tài)組分，Hg可以構(gòu)成原子蒸氣。 氣態(tài)氫化物、氣態(tài)組分經(jīng)過原子化器原子化構(gòu)成基態(tài)原子，基態(tài)原子蒸氣被激發(fā)而產(chǎn)生原子熒光。電熱高溫石墨爐原子化光譜法電熱高溫石墨爐原子化光譜法運用原理及范圍運用原理及范圍 石墨爐中溶液和固體試樣，經(jīng)過一系列階段升溫或斜坡升溫使待測元素經(jīng)過枯燥、熱解、灰化，直至原子化。 在農(nóng)產(chǎn)質(zhì)量檢領(lǐng)域，主要用以檢測飲用水及各類食品中的鉛、鎘和鉻等有害重金屬的含量。 氫化物發(fā)生體系氫化物發(fā)生體系-硼氫化物硼氫化物- -酸復(fù)原體系酸復(fù)原體系 酸化過的樣品溶液中的砷、鉛、硒等元素與酸化過的樣品溶液中的砷、鉛、硒等元素與復(fù)原劑復(fù)

4、原劑( (普通為硼氫化鉀普通為硼氫化鉀) )反響，在氫化物發(fā)生系反響，在氫化物發(fā)生系統(tǒng)中生成氫化物：統(tǒng)中生成氫化物： NaBH4+3H2O+HCl H3BO3+NaCl+8H NaBH4+3H2O+HCl H3BO3+NaCl+8H* *+Em+Em+ EHn+H2( EHn+H2(過量氣過量氣體體 式中：式中： Em+ Em+代表待測元素，代表待測元素， EHn EHn為氣態(tài)氫化物為氣態(tài)氫化物m m可以等于或不可以等于或不等于等于n n。石墨爐的原子化分析程序石墨爐的原子化分析程序枯燥：在低溫溶劑沸點下蒸發(fā)掉樣品中溶枯燥：在低溫溶劑沸點下蒸發(fā)掉樣品中溶劑劑 ，使液體變成固體，并能夠伴隨部分化

5、合，使液體變成固體，并能夠伴隨部分化合物轉(zhuǎn)化。物轉(zhuǎn)化。熱解：普通包括三類變化：化合物蒸發(fā)，化合熱解：普通包括三類變化：化合物蒸發(fā)，化合物轉(zhuǎn)化，熱分解。物轉(zhuǎn)化，熱分解?；一涸谳^高溫度下除去低沸點無機物及有機灰化：在較高溫度下除去低沸點無機物及有機物，減少基體干擾，保管分析元素。物，減少基體干擾，保管分析元素。原子化：快速升溫，分析元素原子吸收能量轉(zhuǎn)原子化：快速升溫，分析元素原子吸收能量轉(zhuǎn)化為蒸氣原子?；癁檎魵庠印艋荷粮叩臏囟?，除去石墨管中的殘留凈化：升至更高的溫度，除去石墨管中的殘留分析物，以減少和防止記憶效應(yīng)分析物，以減少和防止記憶效應(yīng) 。氫化物發(fā)生氫化物發(fā)生- -原子熒光光譜法用

6、于原子熒光光譜法用于AsAs、HgHg等重金屬等重金屬檢測的技術(shù)優(yōu)勢檢測的技術(shù)優(yōu)勢1.儀器構(gòu)造簡單，操作、運用和維護(hù)都很方便。2.液相關(guān)擾可以用絡(luò)合掩蔽等方法消除，氣相關(guān)擾和光譜干擾本身就很少。所以，普通樣品無須分別處置就可以直接測定。3.線性范圍寬，普通能到達(dá)23個數(shù)量級，多數(shù)樣品無須稀釋，減少操作步驟，同時也提高了測定準(zhǔn)確度。4.靈敏度高，精細(xì)度好，檢出限低。在As和Hg的測定上，和冷原子吸收光譜法比較有明然的優(yōu)勢。電熱高溫石墨爐原子化法的運用特點電熱高溫石墨爐原子化法的運用特點 原子化效率高，可得到比火焰大數(shù)百倍的原子化蒸氣濃度。絕對靈敏度可達(dá)1091013g，普通比火焰原子化法提高幾個

7、數(shù)量級。 比較突出的特點是液體和固體都可直接進(jìn)樣，而且試樣用量普通很少； 但精細(xì)度差，相對相差有的到達(dá)1025%。二、食品中二、食品中AsAs、HgHg、PbPb和和CdCd的檢測方法的檢測方法檢測方法根據(jù)規(guī)范：檢測方法根據(jù)規(guī)范： As GB/T 5009.112003 第一法第一法 氫花物原子熒光光氫花物原子熒光光度法度法 Hg GB/T 5009.172003 第一法第一法 原子熒光光譜分析原子熒光光譜分析法法 Pb GB/T 5009.122003 第一法第一法 石墨爐原子吸收光石墨爐原子吸收光度法度法 Cd GB/T 5009.152003 第一法石墨爐原子吸收光度第一法石墨爐原子吸收

8、光度法法原子熒光光譜儀參數(shù)的設(shè)置原子熒光光譜儀參數(shù)的設(shè)置 空心陰極燈燈電流空心陰極燈燈電流 光電倍增管負(fù)高壓光電倍增管負(fù)高壓 載氣載氣ArAr流量流量 原子化器高度原子化器高度 原子化器溫度原子化器溫度 泵速及采樣、注入、讀數(shù)、延時和停泵時間泵速及采樣、注入、讀數(shù)、延時和停泵時間 注：我單位的儀器型號：注：我單位的儀器型號：AF-610AAF-610A原子熒光光譜儀北京瑞原子熒光光譜儀北京瑞利分析儀器利分析儀器 公司公司空心陰極燈燈電流的選擇空心陰極燈燈電流的選擇 燈電流越大，光輻射越強，熒光 If強度(If)越大，靈敏度越高。 但是，燈電流太大會產(chǎn)生自吸，影響穩(wěn)定性，也會縮短燈的運用壽命。

9、燈電流mA 對于汞燈。我們普通運用2050mA，已足以滿足靈敏度需求。光電倍增管負(fù)高壓的選擇光電倍增管負(fù)高壓的選擇 原子熒光的光電檢測器普通采用日盲光電倍增管，高敏感度的波長范圍為：160320nm。 負(fù)高壓越大，光電倍增管的放大倍數(shù)越大，分析靈敏度也相應(yīng)提高。但是，在滿足檢測需求的情況下，不宜選擇太大負(fù)高壓，會影響結(jié)果的重現(xiàn)性。 普通應(yīng)該經(jīng)過實驗選用負(fù)高壓和燈電流兩者最正確配合的任務(wù)條件。載氣載氣ArAr流量及原子化器高度的選擇流量及原子化器高度的選擇 普通火焰法載氣流量為8001000ml/min，假設(shè)載氣流量太小，那么火焰較小且易擺動，反復(fù)性極差；當(dāng)太大時火焰那么變細(xì)，原子被稀釋，使靈敏

10、度下降。 冷蒸氣時雖察看不到火焰，實踐上也同樣有氣流，這時普通選擇600800ml/min。 載氣流量的大小也直接影響到原子化器的最正確高度的選擇。 樣品前處置步驟樣品前處置步驟As As 見見GB/T 5009.112003GB/T 5009.112003中中“5.1.1 5.1.1 濕濕 消解消解 消化混酸：消化混酸：HNO3HNO3HClO4HClO44 41 1 樣品復(fù)原劑：硫脲樣品復(fù)原劑：硫脲VCVC5 55 5 載流：載流：2 2HClHCl 載流復(fù)原劑：載流復(fù)原劑：KBH4KBH4KOH=1KOH=10.20.2 樣品前處置步驟樣品前處置步驟Hg Hg 稱取適量樣品于三角瓶或比色

11、管中，加稱取適量樣品于三角瓶或比色管中，加5ml HNO35ml HNO3，瓶口加蓋小曲徑漏斗，放置過，瓶口加蓋小曲徑漏斗，放置過夜。第二天，首先在電熱板或水浴鍋以夜。第二天，首先在電熱板或水浴鍋以100100加熱加熱1h1h，接著參與，接著參與2ml H2O22ml H2O2，加熱，加熱1h1h，最后再參與最后再參與2ml H2O22ml H2O2，加熱，加熱1h1h。冷卻后用。冷卻后用10% HNO310% HNO3定容。定容。 載流：載流：2 2 HNO3 HNO3 載流復(fù)原劑：載流復(fù)原劑：KBH4KBH4KOH=0.05KOH=0.050.20.2樣品前處置步驟樣品前處置步驟Pb、Cd

12、 稱取適量樣品于微波消解消化罐中，參與5ml HNO3和2ml HCl，裝入儀器，放置過夜。第二天，啟動微波消解安裝，設(shè)置斜坡升溫加熱程序。消化終了后冷卻，卸下安裝，于100 的電熱板上加熱趕酸30min，定容。 注：加熱程序如下： 10min80，15min120， 15min160，10min200。測定測定AsAs、Hg Hg 、Pb Pb 和和CdCd的線性范圍和檢出限的線性范圍和檢出限As 濃度范圍：1.080ng/mL 檢出限：0.2ng/mLHg 濃度范圍：0.0515ng/mL 檢出限：0.005ng/mLPb 濃度范圍：5.050ng/mL 檢出限：0.2ng/mLCd 濃度范圍：0.510ng/mL 檢出限：0.02ng/mL 原子熒光測定原子熒光測定AsAs和和HgHg時的回收率時的回收率工程稱號 添加濃度ng/ml反復(fù)測定值 ng/ml 回收率 %平均回收率 % 砷 5.00 4.85 97.0 98.1 4.98 99.6 4.88 97.6汞 6.00 6.22 104 106 6.38 106 6.46