石墨爐原子吸收光譜分析懸浮進樣技術(shù)

1、第28卷第2期2006年4月艦船科學(xué)技術(shù)SH I P SC I E NCE AND TECHNOLOGY Vol .28,No .2Ap r .,2006文章編號:1672-7649(200602-0083-03石墨爐原子吸收光譜分析懸浮進樣技術(shù)原霞1,2,孫漢文1,趙明2,王曉利2,王文林2(1.河北大學(xué)化學(xué)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院,河北保定071002;2.中國船舶重工集團公司第七一八研究所,河北邯鄲056027摘要:石墨爐原子吸收光譜法對于測定樣品中微量金屬元素具有靈敏、快速、選擇性高等特點,但測定前必需進行樣品前處理。根據(jù)前處理的樣品特性選擇不同的進樣技術(shù)。本文對懸浮進樣技術(shù)的特性和特點進行了概

2、述,分析比較了與其他進樣技術(shù)的不同。關(guān)鍵詞:石墨爐;原子吸收光譜法;懸浮進樣中圖分類號:T Q016.1文獻標(biāo)識碼:AThe techn i que of slurry s ampli n g with graphite furnace a to m absorpti on spectru m ana lysisY UAN Xia1,2,S UN Han 2wen 1,ZHAO M ing 2,WANG Xiao 2li 2,WANG W en 2lin2(1.School of Che m istry and Envir onment Science,Hebei University,Bao

3、ding 071002,China;2.The 718Research I nstitute of CSI C,Handan 056027,China Abstract:The graphite furnace at om abs or p ti on s pectru m method have intelligent,fleetness,high selectivity characteristics in measure ment sa mp le inside trace ele ment .But bef ore measure ment,sa mp le must be ex 2p

4、 r ocessed .According t o the ex 2p r ocessed sa mp le characteristic,you can choice different sa m 2p ling technique .This paper discussed the technique characteristic of slurry sa mp ling,analysis and compared the difference with the other sa mp ling technique .Key words:graphite furnace;at om abs

5、 or p ti on s pectru m method;technique characteristic of slurry sa mp ling收稿日期:2006-03-200引言石墨爐原子吸收法對于測定各種樣品中的微量金屬元素具有靈敏、快速、選擇性高等特點。隨著樣品前處理設(shè)備和技術(shù)的不斷更新,檢測手段和技術(shù)得以快速發(fā)展,石墨爐進樣方式和技術(shù)也發(fā)生了巨大變化,為提高元素的檢測精密度、準(zhǔn)確度以及檢測下限提供了有利條件。樣品前處理技術(shù)從最初的手動進樣到目前的自動進樣;從最初的液體進樣發(fā)展到現(xiàn)在液體、固體或氣體方式的進樣技術(shù)。進樣技術(shù)的快速發(fā)展,降低了檢測方法對樣品的限制程度,提高了檢測方法的

6、應(yīng)用范圍。1石墨爐原子吸收法進樣技術(shù)1.1液體進樣技術(shù)液體進樣屬于最常用的進樣技術(shù),即將預(yù)處理得到的液體樣品直接采用微量進樣器手動進樣或自動進樣器進樣,將樣品加入到原子化器中進行分析。手動進樣方式,因人為操作因素,可能出現(xiàn)精確度差的現(xiàn)象,但在控制進樣速度、進樣順序等方面具有很大的自由度;自動進樣方式,其精確度較高,進樣時間、順序均為預(yù)先設(shè)定,如改變,需采取強制停止程序。液體進樣方式進樣量準(zhǔn)確、測量誤差小、精密度高。1.2氣體進樣技術(shù)對于易形成揮發(fā)性氫化物的元素,通常在適當(dāng)酸度條件下,以硼氫化鈉(鉀將其還原成氣態(tài)氫化物艦船科學(xué)技術(shù)第28卷而直接導(dǎo)入石磨爐原子化器。氣體進樣技術(shù)使用范圍較小,一般局

7、限在固定的幾種元素,如汞,砷,硒等。1.3固體進樣技術(shù)1971年Kerber,J.D1首次報導(dǎo)了使用固體進樣技術(shù),利用固體樣品直接進樣可使待測樣品不需要化學(xué)預(yù)處理,這樣極大地簡化了分析過程。固體進樣技術(shù)有以下優(yōu)點:(1縮短樣品預(yù)處理時間,提高整個分析過程的速度;(2進行痕量分析時玷污較低;(3減少了分析物在預(yù)處理時的損失和不溶物的殘留;(4避免了腐蝕性和危險性化學(xué)藥品的使用。固體直接進樣技術(shù)與液體進樣相比雖然有很多優(yōu)點,但也存在一些很棘手的問題,比如:(1固體進樣量較少,需要微量天平稱量;在稱量和從天平轉(zhuǎn)移到原子化器的過程中,容易帶來樣品損失和玷污;進樣方式比較困難,要求操作人員極其細心且經(jīng)驗

8、豐富。(2固體進樣不如液體進樣重復(fù)性好,且對微量樣品的稱量精度要求高。(3需使用經(jīng)鑒定過的、與樣品具有相似的基體及相近含量的參考物作為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)進行標(biāo)定,而尋找合適的標(biāo)準(zhǔn)物比較困難。若以標(biāo)準(zhǔn)溶液校準(zhǔn),又會因固體樣品的峰型與基體有關(guān)而帶來測定誤差。若采用標(biāo)準(zhǔn)加入法,當(dāng)加入的標(biāo)準(zhǔn)與樣品基體間的作用有別于固體樣品中的分析物與其基體間的作用時,則標(biāo)準(zhǔn)加入法也是不可靠的。(4由于化學(xué)基體改進劑不能很好地與固體分析物相互作用,分析物被禁錮在樣品顆粒中,因此化學(xué)基體改進劑對固體直接進樣后原子化的改善不像在液體進樣時那么明顯。(5分析樣品含量很高時,需用合適的固體緩釋劑預(yù)先稀釋,但與液體樣品相比精度較差。(6樣

9、品原子化之后,部分基體殘留物會引起原子化器的退化,而且有時能阻礙光束的通過而影響分析。為避免這個問題的發(fā)生,在一系列測量以后需進行一個清掃過程。(7當(dāng)固體樣品直接原子化時光譜干涉更顯著,嚴(yán)重的背景信號可引起大的分析誤差。欲獲得精確的結(jié)果,需要使用校正能力強的背景校正系統(tǒng)。(8對難溶的金屬,在原子化期間不能完全釋放而閉固在固體基體中,需要更高的原子化溫度。2懸浮進樣技術(shù)在液體進樣技術(shù)、氣體進樣技術(shù)以及固體進樣技術(shù)的基礎(chǔ)上,Belarra2等人首先提出了懸浮進樣技術(shù),這種進樣技術(shù)是以固體細粉和漿料在合適的溶劑中以懸浮狀態(tài)進樣的技術(shù),綜合了液體進樣和固體進樣的優(yōu)點。2.1懸浮進樣技術(shù)的優(yōu)點懸浮進樣技

10、術(shù)吸取了液體進樣和固體進樣技術(shù)的某些長處,具有諸多優(yōu)點:(1允許使用微量手動進樣器和自動進樣器,能像液體一樣方便進樣,克服了固體進樣所遇到的問題。(2懸浮樣品的濃度能按要求的范圍像液體那樣稀釋和改變。(3懸浮進樣可以使用基體改進劑,因為樣品顆粒能與基體改進劑良好接觸,能使基體改進劑起作用,使灰化溫度提高,降低基體干擾和背景吸收,提高測量靈敏度。2.2懸浮進樣技術(shù)存在的問題懸浮進樣技術(shù)雖有很多優(yōu)點但也有不足之處:(1首要問題是在測定期間懸浮樣品的穩(wěn)定性。若以水作為分散稀釋劑制備懸浮樣品,因大部分粉狀物會迅速沉積,所以較難制備穩(wěn)定的水懸浮液。顆粒沉積的速度與固體和稀釋劑的密度、稀釋劑的黏度、固體顆

11、粒物的大小等因素有關(guān)。(2若制備成穩(wěn)定劑濃度高的粘性介質(zhì)懸浮物樣品,在使用微量進樣器或自動進樣器進樣時,則存在樣品粘附問題,明顯影響測定精密度。(3使用穩(wěn)定劑過多,又需要增加高溫分解過程予以除去過量的穩(wěn)定劑,且穩(wěn)定劑的部分灰化殘留物會降低原子化器的壽命和阻擋光線的通過,進而影響正常的測定。2.3固體懸浮液的制備懸浮進樣技術(shù)最棘手的問題是測定期間懸浮樣品的穩(wěn)定性。其穩(wěn)定性涉及到固體和稀釋劑的密度、粘度、顆粒物大小等諸多因素。近年來,國外提出了各種懸浮液的制備方法,一般可分為兩類:一是機械攪拌法,即將樣品粉碎后,利用機械攪拌使之懸浮,并在懸浮過程中動態(tài)進樣;二是利用某種懸浮劑使樣品穩(wěn)定均勻地懸浮在

12、介質(zhì)中。在固體懸浮進樣原子吸收分析中,樣品的粒度對48第2期原霞,等:石墨爐原子吸收光譜分析懸浮進樣技術(shù)測定結(jié)果的影響很大。有些文獻雖然報道了對一些物質(zhì)的測定粒度可達到300m 。在一般情況下,大顆粒物體使懸浮液均質(zhì)和穩(wěn)定困難,進樣缺乏代表性,測定結(jié)果精密度差,被測成分從大顆粒固體中釋放很困難,化學(xué)基體改進劑對大顆粒也失去了其效應(yīng)。降低顆粒度可使這些問題得到一定的改善,為了使懸浮液均勻,一般要求樣品粒度小于80m ,樣品顆粒度越小測定的精度和準(zhǔn)確度越高。文獻2 報道,最常用的是20%的乙醇和非離子表面活性劑Trit on X -100,其使用都有比較滿意的結(jié)果。但有些文獻報道,Trit on

13、X -100在攪拌過程中易產(chǎn)生氣泡而產(chǎn)生誤差。國外也有人采用甘油作為懸浮劑,雖然不用攪拌,懸浮效果也較好,但要引入50%的甘油,當(dāng)經(jīng)過干燥或灰化過程揮發(fā)后,僅剩下顆粒樣品,這是因為其和液體樣品的熱力學(xué)性質(zhì)不同,使標(biāo)準(zhǔn)溶液曲線法和加入法不能有效定量。此外,由于沒有前處理過程,灰化溫度高時煙霧大,樣品易損失;灰化溫度低又會造成原子化時基體中產(chǎn)生分子吸收而干擾測定,降低原子化效率和測定精度。懸浮穩(wěn)定劑用量太大,若灰化不能蒸發(fā),在原子化階段會干擾原子吸收。文獻4對不同懸浮劑進行了性能測試,懸浮劑種類有:瓊脂、黃原膠、Trit on X -100、CBP -1樹脂、50%甘油。性能分析測試結(jié)果發(fā)現(xiàn):(1

14、黃原膠在低濃度下,懸浮效果很好,濃度增大時雖然效果略有增加,但由于該物質(zhì)由微生物發(fā)酵而成,容易酸敗,所以長效維持穩(wěn)定性不好。黃原膠粘度較低,但在短時間內(nèi)懸浮效果較好,取樣重復(fù)性較好。(2CBP 21樹脂效果和黃原膠現(xiàn)象類同。(3瓊脂相對能長時間穩(wěn)定,效果較好,但瓊脂在小于0.15%時懸浮能力較弱,樣品易沉淀,使取樣不具代表性;瓊脂濃度在0.15%以上時,懸浮能力較好,但由于懸浮也粘度過大,使取樣發(fā)生困難。(4甘油濃度較小時沒有懸浮力,濃度大于或等于50%時才有懸浮力,但濃度過高時又易使灰化和原子化階段產(chǎn)生較多的殘留物,影響測定。有最新的文獻報道,穩(wěn)定效果最好的懸浮劑是黃原膠和CBP 21樹脂。

15、二者作為懸浮劑具有很強的懸浮力,不污染樣品,其殘留物對原子化器的壽命影響較小,不僅不影響測定,且可以提高灰化溫度,是比較理想的懸浮穩(wěn)定劑。3結(jié)語石墨爐原子吸收光譜檢測法在各個領(lǐng)域的應(yīng)用非常廣泛,懸浮進樣技術(shù)的使用,有利于提高石墨爐原子吸收光譜法的靈敏度和準(zhǔn)確度,同時減少樣品前處理過程和其他化學(xué)試劑的使用量,消除樣品玷污和損失。但懸浮進樣技術(shù)也存在一定的缺點,比如懸浮劑的穩(wěn)定性和用量問題等。隨著新型分析設(shè)備和手段的更新?lián)Q代,將會出現(xiàn)更加先進的進樣技術(shù),方便操作人員的使用,減少前處理過程,提高分析測定的靈敏度和準(zhǔn)確度。參考文獻:1KERBER J D.A t om ic abs or p ti o

16、n and flame phot ometry:Techniques and uses in s oil,p lant,and water analysis of s oils and p lant tissue J .I nstru mental method for analy 2sis,1971:17237.2BE LARRA M A,RES ANO M ,G ARC I A 2RU I Z E,CRES 2P O C,VANHAECKE F .Solid sa mp ling 2graphite furnace at om ic abs or p ti on s pectr ometry f or palladiu mdeter m inati on at trace and ultra