原子熒光法檢測汞

1、LOGO原子熒光法（原子熒光法（AFS）檢測汞）檢測汞內(nèi)容內(nèi)容簡介原子熒光測汞簡介原子熒光測汞1.原子熒光測汞的應(yīng)用原子熒光測汞的應(yīng)用2.原子熒光測汞時存在的問題原子熒光測汞時存在的問題3.原子熒光技術(shù)的發(fā)展原子熒光技術(shù)的發(fā)展4.原子熒光技術(shù)相關(guān)專利原子熒光技術(shù)相關(guān)專利5.簡介：簡介： 原理原理v原子熒光光譜分析法(AFS) 是基于物質(zhì)基態(tài)原子吸收輻射光后，本身被激發(fā)成激發(fā)態(tài)原子，不穩(wěn)定而以熒光形式放出多余能量，根據(jù)產(chǎn)生特征熒光強度進行分析的方法。v原子熒光法測汞基本原理:在常溫下,使氣化了的汞原子蒸汽受汞燈共振幅射后,吸收一定的能量而由基態(tài)躍遷到高能態(tài)(激發(fā)態(tài)),高能態(tài)原子返回到基態(tài)時,伴隨

2、著能量的釋放,發(fā)射出與激發(fā)光束相同波長的共振熒光,此熒光經(jīng)光點倍增管接收而轉(zhuǎn)變成電信號后被測定。當(dāng)原子蒸汽濃度很低時,測得的熒光強度與汞原子蒸汽濃度成正比,因而可用于汞的測定。原理圖原理圖特點特點 它通常被認為具有以下特點：譜線簡單，干擾少；靈敏度高，檢出限低，線性范圍寬，精密度好；儀器簡單價廉，可用非色散儀器；精確度類似于原子吸收光譜AAS，優(yōu)于原子發(fā)射光譜AES。 近年來, 隨著國產(chǎn)原子熒光光譜儀的普及,原子熒光光譜法在食品、醫(yī)藥、化妝品、環(huán)境、尿液、電池、涂料、礦產(chǎn)品等領(lǐng)域汞的檢測中得到了廣泛的應(yīng)用。影響因素影響因素v原子熒光光譜法一般采用KBH4或NaBH4作還原劑。v濃度過高時：產(chǎn)生

3、過多的氫, 靈敏度降低, 并引起液相、氣相干擾v濃度過低時：氣態(tài)物難以形成。v通過研究發(fā)現(xiàn): 汞在KBH4濃度小于10 gL- 1時有較高的熒光強度值, 其后隨硼氫化鉀濃度的增大而減小并趨于穩(wěn)定。影響因素影響因素v另外一個影響因素是酸及酸度。v酸度較低時：影響較小。溶液中某些共存的金屬離子可能產(chǎn)生干擾, 且容易產(chǎn)生固態(tài)氫化物或泡沫狀氧的衍生物, 干擾測定v酸度太高時：會產(chǎn)生抑制信號干擾, 還會產(chǎn)生熒光猝滅而影響靈敏度。v通過研究鹽酸、硝酸、硫酸、高氯酸等常用酸作為反應(yīng)介質(zhì), 結(jié)果表明鹽酸為介質(zhì)效果最佳, 而且鹽酸濃度在0. 06 0. 60 mol /L時熒光強度最大且穩(wěn)定, 一般選擇0. 2

4、4 0. 60 mol /L的鹽酸溶液 。原子熒光法測汞的條件 原子熒光測汞的關(guān)鍵是優(yōu)化選擇分析條件、選好試劑、正確配制試劑和搞好儀器維護。光電倍增管負高壓300320VNaBH4濃度0.20.4%石英爐溫度300800NaBH4進樣量0.8ml燈電流30mA讀數(shù)時間10s載氣流量（As氣）0.6L/min延遲時間1s屏蔽氣流量（As氣）1.0L/min測量方式峰面積注意事項注意事項v(1) 痕量汞的測定，要求實驗用水和試劑具有較高的純度，以盡量降低試劑空白。此外，要求容器和實驗室環(huán)境也應(yīng)有較高的潔凈度。v(2) 還原瓶內(nèi)溶液的體積一般以不超過6mL 為宜，當(dāng)試樣含汞量較高時，可適當(dāng)少取。但要

5、求測標(biāo)準(zhǔn)和測試樣時各次還原瓶內(nèi)溶液的體積要一致。v(3) 進樣時還原瓶蓋要盡量開小，露出只夠注射器針頭伸入的小縫，盡量不要讓空氣進去，以免產(chǎn)生熒光猝滅。注意事項注意事項v(4) 每次進樣后，還原瓶必須先后分別用固定液和去離子水清洗，否則還原瓶內(nèi)若殘留少量液體，能提前還原下一個測量試樣中的汞離子，致使在初次通氣時造成吹出而損失，造成測定結(jié)果偏低。v(5) 測量操作要小心，不要使樣品溶液流進管道，萬一不慎將溶液吹進，應(yīng)用濾紙將各處溶液吸干，再用電吹風(fēng)吹干各部分。此外，工作一段時期后，熒光池可能被汞污染，也應(yīng)打開光路室蓋用電吹風(fēng)吹各部分。v(6) 注意防止汞對實驗環(huán)境的污染。排廢氣要通到高錳酸鉀吸收

6、液內(nèi)或通出室外。原子熒光光譜法監(jiān)測汞的應(yīng)用原子熒光光譜法監(jiān)測汞的應(yīng)用原子熒光法測定燃氣中的汞原子熒光法測定燃氣中的汞v實驗儀器實驗儀器 雙道原子熒光光度計AFS-2100( 北京科創(chuàng)海光)原子熒光法測定燃氣中的汞原子熒光法測定燃氣中的汞v原子熒光光度計條件原子熒光光度計條件 負高壓240 V, 燈電流10 mA, 氬氣載氣流量300 mL/min, 屏蔽氣流量800 mL/ min, 讀數(shù)時間20 s,延遲時間1.0 s。v實驗結(jié)果實驗結(jié)果 在設(shè)定的測定條件下, 元素汞濃度在0 20 ng/ L 范圍符合朗伯- 比爾定律, 檢出限為0.0094ng/ L, 相對標(biāo)準(zhǔn)偏差小于1% , 加標(biāo)回收率

7、在96.85% 101.78%范圍內(nèi)。v本檢測方法具有操作簡便本檢測方法具有操作簡便, 快速快速, 精密度和回收率高等精密度和回收率高等優(yōu)點優(yōu)點, 適合在線檢測燃煤煙氣中的元素汞濃度。適合在線檢測燃煤煙氣中的元素汞濃度。原子熒光法測定水中的汞原子熒光法測定水中的汞v原理原理： 水樣中的汞離子被還原為單質(zhì)汞，形成汞蒸氣，其基態(tài)汞原子被波長為253.7nm 的紫外光激發(fā)而產(chǎn)生共振熒光，在一定的測量條件下和較低的濃度范圍內(nèi)，熒光強度與汞濃度成正比。原子熒光法測定水中的汞原子熒光法測定水中的汞v實驗儀器實驗儀器 AFS - 2201 型雙道原子熒光光度計原子熒光法測定水中的汞原子熒光法測定水中的汞儀器

8、參數(shù)指標(biāo)燈電流（mA）8負高壓（V）200原子化高度(mm)8載氣流量(mL/min)400屏蔽流量（mL/min）800測量方式標(biāo)準(zhǔn)曲線法讀數(shù)方式峰面積讀數(shù)時間（S）10延遲時間（S）1進樣體積（mL）0.5儀儀器器工工作作條條件件原子熒光法測定水中的汞原子熒光法測定水中的汞v實驗結(jié)果實驗結(jié)果 在設(shè)定的測定條件下, 元素汞濃度在2 10g/ L 范圍符合朗伯- 比爾定律,得到的標(biāo)準(zhǔn)曲線的線性相關(guān)系數(shù)r=0.9996。檢出限為0.01g/ L, 相對標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.6% , 加標(biāo)回收率在96.5% 102.5%范圍內(nèi)。v此分析方法相對標(biāo)準(zhǔn)偏差和準(zhǔn)確度均很好此分析方法相對標(biāo)準(zhǔn)偏差和準(zhǔn)確度均很好,操

9、作簡便操作簡便,靈敏度高靈敏度高,儀器價格相對低廉儀器價格相對低廉,便于推廣便于推廣,適用于環(huán)境水適用于環(huán)境水樣中汞的日常監(jiān)測。樣中汞的日常監(jiān)測。原子熒光法測定土壤中的汞原子熒光法測定土壤中的汞v實驗儀器實驗儀器 AFS- 230E型原子熒光光度計原子熒光法測定土壤中的汞原子熒光法測定土壤中的汞儀器條件及測量條件儀器條件及測量條件原子熒光法測定土壤中的汞原子熒光法測定土壤中的汞v實驗結(jié)果實驗結(jié)果測定汞的回收率為90% 105%, 檢出限為510m g /L,精密度為1.8滿足種植地土壤痕量汞檢測的要求。v本方法具有操作簡單、快速、靈敏度高、基體干擾少、本方法具有操作簡單、快速、靈敏度高、基體干

10、擾少、分析結(jié)果穩(wěn)定等特點。分析結(jié)果穩(wěn)定等特點。原子熒光監(jiān)測汞存在的問題原子熒光監(jiān)測汞存在的問題v在原子熒光測量過程中，無論是否測量汞元素，均會有汞蒸氣生成，而且是樣品中100%的汞蒸氣生成。原子化器上方排除的原子態(tài)的汞蒸氣是一個潛在的污染源，需格外注意。由于汞蒸氣密度較大，最好的通風(fēng)裝置也僅能將30%的汞蒸氣排除實驗室，其余70%存留在原子化室中，長期積累，逐漸向?qū)嶒炇覂?nèi)部擴散，危害操作人員身體健康。針對上述情況，汞蒸氣的捕集裝置為首選解決方案，分為主動式和被動式兩種，主動式為采用氣體循環(huán)的方式主動吸附、捕集汞蒸氣，被動式為捕集靜止固定于某一位置，僅僅依靠氣體自由擴散進行吸附。主動式捕集裝置主

11、動式捕集裝置v北京瑞利分析儀器公司申請了一項專利“主動式捕集裝置”。該裝置采用流量為25L的大流量抽氣泵和大容量高效能汞吸附劑，能夠使容積為3.9L的原子化室中的氣體在1分鐘內(nèi)循環(huán)6次之多，捕集效率高達70%。其汞蒸氣的捕集效果遠遠高于被動式捕集裝置。原子熒光技術(shù)的發(fā)展原子熒光技術(shù)的發(fā)展原子熒光原子熒光技術(shù)的發(fā)技術(shù)的發(fā)展的主要展的主要研究方向研究方向應(yīng)該應(yīng)該4.以以ICP 作為原子化器的原子熒光光譜儀作為原子化器的原子熒光光譜儀3.激發(fā)光源和原子化器的研究激發(fā)光源和原子化器的研究2.與其它分離技術(shù)聯(lián)用的原子熒光光譜儀器的研究與其它分離技術(shù)聯(lián)用的原子熒光光譜儀器的研究1.以激光作為激發(fā)光源的原子

12、熒光技術(shù)的進一步研究以激光作為激發(fā)光源的原子熒光技術(shù)的進一步研究以激光作為激發(fā)光源的原子熒光技術(shù)的以激光作為激發(fā)光源的原子熒光技術(shù)的進一步研究進一步研究v大部分原子熒光的前沿工作都集中在這個課題上。目前，如何使這項技術(shù)實用化是重要的課題。應(yīng)當(dāng)特別注意二極管激光的發(fā)展，目前，其發(fā)射波長還太長，今后，如能短至紫外部分將對原子熒光技術(shù)的發(fā)展起到重要的作用。與其它分離技術(shù)聯(lián)用的原子熒光光譜儀與其它分離技術(shù)聯(lián)用的原子熒光光譜儀器的研究器的研究v充分發(fā)揮原子熒光儀器裝置簡單、檢出限低、具有多元素測定能力的優(yōu)點。與先進的分離抹術(shù)聯(lián)用組成專用的分析儀器是一個值得注意的方向。v目前聯(lián)用技術(shù)多為原子熒光光譜與氣相

13、色譜（GC）、液相色譜（HOLC）、毛心管電泳（CE）聯(lián)用。聯(lián)用聯(lián)用技術(shù)的發(fā)展技術(shù)的發(fā)展v針對元素形態(tài)分析，我國開發(fā)了獨特的原子熒光光譜儀（AFS），它是中國特有的儀器，對于特征譜線于原子熒光最佳檢測波長范圍的As、Hg、Se、Pb等元素，采用高效的蒸氣發(fā)生進樣技術(shù)（有效分離待測組分與基體，具有極強的耐高鹽組分和有機組分的能力），AFS 分析檢測能力得到明顯提高，可以獲得與電感耦合等離子體質(zhì)譜（ICP-MS）相當(dāng)?shù)臋z出限和靈敏度。是由于缺乏理想的商品化AFS儀器，聯(lián)用技術(shù)一直沒有太大進展。隨著國內(nèi)原子熒光技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，AFS在各項性能上都得到了很大提高，具備了與色譜聯(lián)用的條件。聯(lián)用聯(lián)用

14、技術(shù)的發(fā)展技術(shù)的發(fā)展v 氣相色譜（GC）與原子熒光光譜（AFS）聯(lián)用測定汞化合物形態(tài)的研究比較少，氣相色譜法用于元素形態(tài)分析的主要目標(biāo)分析物為揮發(fā)性或穩(wěn)定性的物質(zhì)或可以通過衍生物反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)閾]發(fā)性物質(zhì)，因此聯(lián)用適合測定有機汞，因為其沸點較低且熱穩(wěn)定性好。GCAFS聯(lián)用系統(tǒng)如下圖 激發(fā)光源和原子化器的研究激發(fā)光源和原子化器的研究v利用汞與硼氫化鉀的化學(xué)反應(yīng)在水溶液中將汞還原為元素狀態(tài)，用載氣將汞的原子蒸汽帶入溫度較低的原子化器中，并用冷原子熒光技術(shù)來檢測。汞的檢出極限可達pg / ml 數(shù)量級，測定精度可達，測量線性范圍可達到三個數(shù)量級。 v這是美國EPA 的標(biāo)準(zhǔn)方法。v利用氫化物發(fā)生-原子熒光光

15、譜儀作為冷原子熒光測汞儀使用 以以ICP 作為原子化器的原子熒光光譜儀作為原子化器的原子熒光光譜儀v 80 年代，美國Baird 公司推出了以空心陰極燈為光源，高頻電感耦合等離子體（1.0kw , 40.8MHz RF 發(fā)生器）作為原子化器的原子熒光光譜儀，最近的型號為PLASMA / AFS-2000 。這種儀器采用以空心陰極燈、干涉濾光片以及光電倍增管組成的檢測單元。儀器不采用單色器，以ICP 原子化器作為中心，在其周圍安裝多個檢測單元（每一分析元素配一個檢測單元），形成了多元素分析系統(tǒng)。ICP 作為原子化器的最大優(yōu)點在于原子化器具有很高的溫度，多種元素都可以得到很好地原子化，散射干擾的問

16、題也得到了較好的克服。由計算機控制，燈電源順序地向各檢測單元的空心陰極燈供電（2000次秒），所產(chǎn)生的熒光由相應(yīng)的光電倍增管檢測，光電轉(zhuǎn)換后的電信號在放大后由計算機處理，并報出各元素的分析結(jié)果。以以ICP 作為原子化器的原子熒光光譜儀作為原子化器的原子熒光光譜儀v儀器原理結(jié)構(gòu)圖以以ICP 作為原子化器的原子熒光光譜儀作為原子化器的原子熒光光譜儀原子熒光技術(shù)的發(fā)展原子熒光技術(shù)的發(fā)展 繼續(xù)研究其它新型的激發(fā)光源及原子化器。與此同時，改進原有的光源及其供電方式，改進各種原子化器，使其更為實用化也是重要的工作。 原子熒光技術(shù)相關(guān)專利原子熒光技術(shù)相關(guān)專利v目前在用原子熒光光譜檢測汞時常用汞阱對氣體中的單質(zhì)汞進行富集。v華中科技大學(xué)的羅光前等采用化學(xué)方法結(jié)合熱還原方法利用氣相沉積( CVD) 生成的納米碳管( CNT ) 表面產(chǎn)生銀顆粒, 制成一種新型的汞阱即載銀納米碳管( Ag-CN T) ，并申請了專利。汞阱專利說明汞阱專利說明v本發(fā)明公開了一種單質(zhì)汞吸附劑及其制備方法和應(yīng)用。單質(zhì)汞吸附劑由表面均勻分布銀簇的多壁納米碳管組成，所述多壁納米碳管的直徑，長度，所述銀簇直徑小于，銀質(zhì)量含量為到。將分散的納米碳管和硝酸銀溶液超聲波攪拌混合、過濾、干燥、熱還原生成載銀納米碳管。該納米碳管因為具有汞齊反應(yīng)的能力而具有良好的單質(zhì)汞吸附能力，脫附的汞完全以單質(zhì)汞形態(tài)存在。可以