《项目三+原子吸收光谱法及其在食品分析中的应用》课件.ppt

,项目三 原子吸收光谱法及其在食品分析中的应用,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,食品仪器分析技术,谢 昕 主编,目 录,绪 论,项目一 紫外-可见吸收光谱法及其在食品分析中的应用,项目二 红外吸收光谱法及其在食品分析中的应用,项目三 原子吸收光谱法及其在食品分析中的应用,项目四 电位分析法法及其在食品分析中的应用,项目五 气相色谱法及其在食品分析中的应用,项目六 高效液相色谱法及其在食品分析中的应用,项目七 质谱法及其在食品分析中的应用,项目三 原子吸收光谱法及其在食品分析中的应用,【,知识目标,】,1,、理解原子吸收光谱分析的基本原理；,2,、认知原子吸收分光光度计的基本结构及各部件的作用；,3,、熟悉原子吸收光谱法测定过程中的主要干扰因素及其消除方法；,4,、掌握原子吸收光谱分析中常用的定量方法；,5,、了解原子吸收光谱法在食品分析中的应用及实验技术。,项目三 原子吸收光谱法及其在食品分析中的应用,【,技能目标,】,1,、能熟练使用原子吸收分光光度计，并能对其进行日常维护与保养，能排除简单的故障；,2,、能根据待测样品和实验室现有条件进行最佳实验条件的选择；,3,、能正确配置标准溶液，能对样品进行恰当的预处理；,4,、能对实验数据进行正确分析和处理，准确表述分析结果；,5,、能利用原子吸收光谱法对食品项目进行定量测定。,项目三 原子吸收光谱法及其在食品分析中的应用,原子吸收光谱（,Atomic Absorption Spectrometry,，,AAS,）分析是利用元素的基态原子蒸气对特征谱线的吸收来进行分析的一种仪器分析法。原子吸收分光光度计是基于原子吸收光谱分析的原理而进行工作的分析仪器，由,4,个基本部分组成，即光源、原子化器、单色器、检测器。,原子吸收光谱法适用于微量和痕量组分的测定，而不适用于中、高含量组分的测定。,采用原子吸收光谱法测量吸光物质的吸光度时，测量准确度往往受多方面因素影响。如样品的制备、仪器原子化效率、光源的稳定性、原子化条件、背景吸收、测量组分的浓度范围等都会对分析结果的准确度产生影响，必须加以控制。,项目三 原子吸收光谱法及其在食品分析中的应用,一、原子吸收光谱的发现与发展,原子吸收光谱作为一种实用的分析方法是从,1955,年开始的。这一年澳大利亚的物理学家瓦尔西,(A.Walsh),发表了著名论文“原子吸收光谱在化学分析中的应用”，奠定了原子吸收光谱法的基础。,20,世纪,50,年代末和,60,年代初，市场上出现了供分析用的商品原子吸收光谱仪。,1959,年俄罗斯学者里沃夫开创了石墨炉电热原子吸收光谱法，大大提高了原子吸收分析的灵敏度。,1965,年威里斯,(J.B.Willis),将氧化亚氮,-,乙炔火焰成功的应用于火焰原子吸收光谱法中，使测定元素由近,30,个增加到,70,个之多，扩大了其应用范围。,项目三 原子吸收光谱法及其在食品分析中的应用,二、共振线和共振吸收,原子由原子核和围绕原子核运动的核外电子组成。这些电子按其能量的高低分层分布，因此具有不同能级，也就是说，一个原子可以具有多种能级状态。根据能量最低原理，在通常情况下，原子处于能量最低状态（此时最稳定）称为基态，能量为,E,0,。处于基态的原子称为基态原子。当基态原子得到能量（如光能）后受到激发，外层电子可以跃迁到较高的能级状态称为激发态，能量为,E,j,。这时候就产生吸收光谱。另一方面，处于较高能级状态的电子不稳定，可以释放出能量又回到基态。如果它以光辐射的形式释放能量，就产生发射光谱。当电子吸收一定能量从基态跃迁到最低（第一）激发态时所产生的吸收谱线，称为共振吸收线。同样，当电子从第一激发态回到基态时，则发射出同样频率的谱线，称为共振发射线。由于频率相同，两者都简称为共振线，如图,3-1,所示。,不同元素的原子结构不同，能级也不同，其共振线也各有特征。一般来说，原子从基态到最低激发态的跃迁（共振线）最容易发生，产生的谱线强度也最强，因此是该元素最灵敏的谱线。进行定量分析时，通常选择共振线作为测量波长，因此元素的共振线也称为分析线。,图,3-1,共振线示意图,项目三 原子吸收光谱法及其在食品分析中的应用,三、谱线轮廓与谱线变宽,由于原子的能级只有电子能级而无振动及转动能级，能级间的能量差较大，一般为,1,20eV,，因此原子光谱的谱线简单，从理论上讲，原子吸收光谱应该是线状光谱。但实际上并非如此，无论发射线还是吸收线都是具有一定宽度的谱线，即谱线强度随频率或波长不同而改变。如果在各种频率,下，测定吸收系数,K,，以,K,为纵坐标，以,为横坐标，可得到一条曲线，如图,3-2,所示。该曲线称为吸收曲线，其可形象的描述谱线轮廓。,项目三 原子吸收光谱法及其在食品分析中的应用,项目三 原子吸收光谱法及其在食品分析中的应用,图,3-2,谱线轮廓示意图,谱线轮廓的重要参数是中心频率,0,（或中心波,长,0,）和半宽度。最大吸收系数（,K0,）所对应,的频率或波长称为中心频率（,0,）或中心波长,（,0,）。谱线的半宽度是指最大吸收系数一半,处谱线轮廓上两点间的频率或波长的差值，用,或,表示。,0,表明谱线的位置，,表明了谱,线的宽度，因此，,0,和,可表征谱线的总体轮廓。,造成谱线展宽的原因较为复杂，有原子本身的内,在因素引起的，也有外界因素引起的，下面简要,讨论几种较重要的变宽因素。,1.,自然变宽,在无外界因素影响下，谱线仍有一定宽度，这种宽度称为自然宽度，以,vN,表示。自然宽度的大小与产生跃迁的激发态原子的平均寿命有关，平均寿命越长，谱线宽度越窄。不同谱线的自然宽度不同，多数情况下约为,10-5nm,数量级，与其他变宽效应相比，其值甚微，可以忽略不计。,项目三 原子吸收光谱法及其在食品分析中的应用,2.,多普勒（,Doppler,）变宽,由于原子在空间作无规则热运动而引起的，故又称为热变宽。其变宽程度可用下式表示：,式中，,0,为中心频率；,T,为热力学温度；,Ar,为相对原子质量。由式（,3-1,）可见，多普勒变宽取决于原子相对质量、温度和谱线的频率。一般情况下，大多数元素的多普勒宽度为,10,-3,nm,数量级。,项目三 原子吸收光谱法及其在食品分析中的应用,3.,压力变宽,吸光原子与共存的其他粒子相互碰撞而引起的谱线变宽称为压力变宽。这种变宽与吸收区气体的压力有关，压力变大时，碰撞的概率增大，谱线宽度也变大。,根据与吸光原子碰撞的粒子不同，压力变宽可分为两类。吸光原子与其它粒子,(,如火焰气体粒子,),碰撞而产生的谱线变宽称为劳伦兹（,Lorentz,）变宽，以,v,L,表示。由同种原子之间碰撞而引起的谱线变宽称为赫鲁兹马克（,Holtzmork,）变宽或共振变宽。共振变宽只有在被测元素浓度较高时才有影响。在通常条件下，压力变宽起主要作用的是劳伦兹变宽，也可达,10,-3,nm,数量级。,研究结果表明，谱线轮廓主要受多普勒和劳伦兹变宽的影响。当采用火焰原子化法时，劳伦兹变宽为主要因素；当采用无火焰原子化法时，多普勒变宽为主要因素。,项目三 原子吸收光谱法及其在食品分析中的应用,四、吸光度与元素浓度的关系,由待测元素灯发出的特征谱线通过试样蒸气时，被蒸气中待测元素的基态原子吸收，谱线被吸收（光强度减弱）的程度称为吸光度,A,，与被测元素的含量成正比，也遵循朗伯,-,比尔定律，见式（,3-2,）。,式中，,A,表示吸光度；,I,0,、,I,表示频率为,的入射光和透射光的强度；,K,表示吸收系数，与入射光的频率、原子化温度等有关；,c,表示试样溶液中待测元素的浓度；,b,表示光程长度。由于在原子吸收光谱分析中，光程长度一般为固定值，因此可将其与吸收系数,K,合并成为新的常数,K,。,项目三 原子吸收光谱法及其在食品分析中的应用,五、原子吸收光谱分析过程,原子吸收光谱分析过程如图,3-3,所示。,待测样试液通过毛细管进入火焰原子化器，被分散成细雾，与燃气混合后进入燃烧的火焰中，被测元素在火焰中转化为基态原子蒸气。基态原子蒸气吸收从光源发射出的被测元素的共振线，使该谱线的强度减弱，再经单色器分光后，由检测器接收，产生的电信号经放大器放大，由显示器显示出吸光度。,项目三 原子吸收光谱法及其在食品分析中的应用,图,3-3,原子吸收光谱分析过程示意图,学习情景一,原子吸收分光光度计的认知与操作,应知词汇 空心阴极灯 原子化器 火焰类型 燃助比干燥 灰化 原子化 除残,项目三 原子吸收光谱法及其在食品分析中的应用,项目三 原子吸收光谱法及其在食品分析中的应用,学生认知,一、,原子吸收分光光度计的基本结构,原子吸收光谱分析用的仪器称为原子吸收分光光度计或原子吸收光谱仪。原子吸收分 光光度计由光源、原子化器、单色器和检测系统四部分组成。,项目三 原子吸收光谱法及其在食品分析中的应用,（一）光源,光源是原子吸收光谱仪的重要组成部分，它的性能直接影响分析的灵敏度及稳定性等。光源的作用是发射被测元素的特征谱线。对光源的基本要求：发射的共振辐射的半宽度要明显小于吸收线的半宽度；辐射的强度大且稳定，使用寿命长等。空心阴极灯是符合上述要求的理想光源，应用最广。,项目三 原子吸收光谱法及其在食品分析中的应用,1.,空心阴极灯的构造,空心阴极灯是由玻璃管制成的封闭着低压惰性气体（氖或氩）的放电管，如图,3-4,所示，主要是由一个阳极和一个空心阴极组成。阴极为空心圆柱形，由待测元素金属制作或填充。阳极一般为镶有钛丝或钽片的钨棒。灯的窗口材料根据辐射波长而定，在可见波段用硬质玻璃，在紫外波段用石英玻璃。,图,3-4,空心阴极灯结构示意图,项目一 紫外-可见吸收光谱法及应用,2.,工作原理,当在两极间加上,300,500V,电压后，阴极发射出电子，并在电场的作用下高速向阳极运动。运动过程中与惰性气体分子发生碰撞并使之电离，在电场作用下，这些质量较重、速度较快的正离子向阴极运动并轰击阴极表面，不但使阴极表面的电子被击出，而且还使阴极表面的原子获得能量从晶格能的束缚中逸出而进入空间，这种现象称为阴极的,“,溅射,”,。,“,溅射,”,出来的阴极元素的原子，又与电子、惰性气体原子、离子等相互碰撞并获得能量被激发，激发态原子不稳定，当其返回基态时，发射出相应元素的特征谱线。,项目一 紫外-可见吸收光谱法及应用,2.,工作原理,空心阴极灯一般是单元素灯，只能发射出一种元素的共振谱线，干扰少、强度高。但每测定一种元素需要换一种灯，比较麻烦。若阴极材料使用多种元素的合金，则可制成多元素灯。它能同时发出多种元素共振线，连续测定多种元素，但光强弱，易产生干扰，应用受到一定限制。,项目一 紫外-可见吸收光谱法及应用,3.,使用注意事项,空心阴极灯在使用前应先进行预热，以使灯的发光强度达到稳定，一般预热,10,30,min,。制造商已规定了灯的最大使用电流，使用时不得超过最大额定电流，否则会使阴极材料大量溅射、热蒸发或阴极熔化，寿命缩短，甚至发生永久性损坏。若灯长期不用，应定期点燃，一般在工作电流下点燃,1h,。低熔点的灯用完后，要等冷却后才能移动。,项目一 紫外-可见吸收光谱法及应用,（二）原子化器,原子吸收光谱法应用的前提是将待测元素原子化，原子化器的功能是提供能量，使待测元素由分子或离子转变成基态原子蒸气。入射光束在这里被基态原子吸收，因此也可把它视为吸收池。原子化效率的高低直接影响到元素测定的灵敏度，其稳定性和重现性又影响到测定的精密度和准确度，因此，原子化器是原子吸收分光光度计的核心部分。原子化法可分为火焰原子化法和无火焰原子化法，无火焰原子化法包括石墨炉原子化法和化学原子化法。目前原子吸收分光光度计主要采用火焰和石墨炉原子化法，因此下面主要对这两种原子化法进行介绍。,项目一 紫外-可见吸收光谱法及应用,1.,火焰原子化法,由化学火焰提供能量，使被测元素原子化。火焰原子化法具有稳定性高、使用方便等优点，是一种最常用的原子化方法。火焰原子化器的构造如图,3-5,所示，主要由雾化器、雾化室和燃烧器三部分组成，各部分的作用如下：,图,3-5,火焰原子化器结构示意图,项目一 紫外-可见吸收光谱法及应用,（,1,）雾化器,雾化器的作用是将分析样品雾化。通常采取气动型雾化器。利用一定压力的助燃气高速流过时在喷嘴处产生的负压，将试液沿毛细管吸入并由喷嘴喷出，同时被高速气流分散成为小雾滴，在撞击球的碰撞下雾滴进一步细化。雾滴越细越有利于原子化，测定灵敏度也就越高。,（,2,）雾化室,雾化室的作用是使试液雾滴进一步细化并与燃气、助燃气均匀混合，然后进入燃烧器。部分未细化的雾滴在雾化室凝聚后从废液排出口排出。为了避免回火爆炸的危险，废液排出口必须采用导管弯曲或将导管插入水中等水封方式。,项目一 紫外-可见吸收光谱法及应用,（,3,）燃烧器,燃烧器的作用是产生火焰并使样品原子化。被雾化的试液进入燃烧器，在燃烧的火焰中蒸发、干燥形成干气溶胶雾粒，再经融熔化、受热解离成基态自由原子蒸气。燃烧器一般由不锈钢等耐高温、耐腐蚀材料制成，具有单缝和三缝两种，常用的燃烧器是单缝的。燃烧器的高度应能上下调节，以便选取适宜的火焰部位测量。为了改变吸收光程，扩大测量浓度范围，燃烧器可旋转一定角度。,（,4,）火焰类型与性质,火焰原子化器主要采用化学火焰，常用的火焰有以下几种。,空气,-,乙炔火焰：这是原子吸收测定中最常用的火焰，该火焰燃烧稳定，重现性好，噪声低，温度高（,2300,），对大多数元素（,35,种以上）有足够高的灵敏度。通过调节燃气、助燃气的比例可以得到具有不同氧化还原性质的火焰。,项目一 紫外-可见吸收光谱法及应用,N,2,O-,乙炔：此种火焰的显著特点是温度高，可达,3000,，大约可测定,70,种元素。因其温度高，还原能力强，因此能测定多种难熔元素。该种火焰使用要小心，如使用不当，极易发生爆炸。火焰点燃和熄灭必须遵循“乙炔空气过渡”原则，即首先点燃乙炔空气火焰，待火焰建立后，徐徐加大乙炔流量，达到富燃状态后，将“转向阀”迅速从空气转到一氧化二氮（一氧化二氮的流量事先调节好）；熄灭时，将“转向阀”迅速从一氧化二氮转到空气（空压机不能关闭），建立乙炔空气火焰后，降低乙炔流量，再熄灭火焰。,氢气空气：这是一种低温的无色火焰，最高温度约,2000,，适合测定易电离的金属元素，尤其共振线位于,200,nm,以下元素（如,As,、,Se,）的测定。,（,5,）火焰原子化法特点。优点：火焰原子化器结构简单，操作方便，应用较广，火焰稳定好，重现性好。缺点,:,原子化效率低，灵敏度不够高，一般不能直接分析固体样品。,2.,石墨炉原子化法,石墨炉原子化法也称无火焰原子化法，是利用通电加热的方法使试样原子化，其结构如图,3-6,所示。石墨炉法利用低压电流来加热石墨管，通过控制可以进行程序梯度升温，最高温度可达约,3000,，使管中的少量液体或固体蒸发和原子化。石墨管是由石墨材质做成的中空管，管中间有加样小孔。石墨管的内外要不断通入惰性气体（一般是,Ar,气），以保护石墨管不被高温氧化，保护原子化的基态原子不再被氧化以及清洗石墨管。石墨炉原子化器具有水冷却系统，保护炉体温度不至过高并使其迅速降温，以便进行下一次测定。,图,3-6,石墨炉原子化器结构示意图,外保护气,内保护气,内保护气,试样从加样孔进入石墨管中，用程序升温的方式使样品原子化，其过程分为干燥、灰化、原子化和高温除残四个阶段。,（,1,）干燥干燥的目的是去除试样中的溶剂，以避免溶剂存在时导致灰化和原子化过程样品溅射。干燥的温度一般稍低于溶剂的沸点，干燥的时间取决于进样的体积，一般每微升试液需要约,1.5,s,。,（,2,）灰化其目的是尽可能除去样品中易挥发的基体和有机物或其他干扰元素，灰化不仅减少了可能发生干扰的物质，而且对被测物质也起到了富集的作用。一般根据试样灰化的难易程度、元素是否容易损失来选择灰化温度。选择的原则是在保证被测元素不损失的情况下，尽量选择较高的灰化温度以缩短灰化时间。灰化温度一般在,300,500,，时间,0.5,1,min,。,（,3,）原子化使待测化合物分解为基态原子蒸气，此时停止通,Ar,，延长原子停留时间，提高灵敏度。原子化的温度和时间根据待测元素的性质而定，应通过实验选择最佳的原子化温度和时间。一般温度在,1500,3000,，时间,3,10,s,。,（,4,）除残也称净化，在一个样品测定完成后，高温灼烧石墨管，并通氩气，将残留在石墨管中的难挥发杂质除去，避免记忆效应对下次测定的干扰。净化石墨管的温度一般高于原子化温度，时间较短（,2,5,s,），以延长石墨管的寿命。,（,5,）石墨炉原子化器特点优点：原子化效率远比火焰法高，灵敏度高，原子化温度高，适用于难熔元素的测定；缺点：测定的精密度较低，共存化合物的干扰较火焰法大，背景干扰比较严重。,（三）单色器,单色器可将被测元素的共振吸收线与邻近谱线分开，由入射和出射狭缝、反射镜和色 散元件组成，色散元件一般为光栅。由于原子吸收法使用的是锐线光源，所用光栅的分辨率不需要很高。在原子吸收分光光度计中，单色器放在原子化器的后面，目的是消除其他非吸收谱线的干扰，同时防止原子化器产生的强光直接照射到检测器上，造成检测器疲劳。,（四）检测系统,检测系统包括光电倍增管、放大器和显示器等。用光电倍增管将经原子吸收后的光强度的变化转变成电信号，再经对数转换、放大及数据处理后由显示装置显示或打印出来。光电倍增管的工作电源应有较高的稳定性。如果工作电压过高、照射的光过强或光照时间过长，都会引起疲劳效应。,项目一 紫外-可见吸收光谱法及应用,二、,原子吸收分光光度计的基本操作,目前应用的原子吸收分光光度计自动化程度都比较高，仪器与电脑相连，采用操作软件（工作站）对仪器进行控制。自动化程度较高的仪器具有背景校正、波长扫描、寻峰定位、原子化器高度和位置、燃气流量、灯电流等功能的自动调节。使用简单，适用于各种金属元素含量的检测。,（二）操作步骤,（,1,）检查仪器。按仪器说明书检查仪器各部件，检查电源开关是否处于关闭状态，各气路接口是否安装正确，气密性是否良好；,（,2,）打开稳压电源。为保证仪器的供电稳定一般都配备了稳压电源，电源一般稳定在,220V,；,（,3,）打开仪器主机开关，打开电脑，打开操作软件；,（,4,）系统对仪器进行初始化，主要是对氘灯电机、元素灯电机、原子化器电机、燃烧头电机、光谱带宽电机以及波长电机进行初始化；,（,5,）安装空心阴极灯，选择合适的元素灯；,（,6,）设置实验条件。包括灯电流、测量波长、光谱宽带、负高压值、燃烧器的位置与高度等；,（,7,）检查排水装置，打开排风装置电源开关，打开空气压缩机并调节输出压力，打开乙炔高压钢瓶并调节输出压力，点火；,（,8,）设定测量参数。如标样和样品的测定次数，标样的浓度和浓度单位等；,（,9,）样品测定。,（,10,）关机。样品测量结束后，先吸入蒸馏水,5,min,。关闭乙炔总阀待火焰熄灭后关闭减压阀；关闭空气压缩机，关闭排风装置；退出工作软件，关闭主机电源，关闭电脑，并填写仪器使用记录。,项目一 紫外-可见吸收光谱法及应用,相关知识,三、,原子吸收分光光度计的类型,原子吸收分光光度计按光束形式可分为单光束和双光束两类，按波道数又有单道、双道和多道之分。常用的有单道单光束和单道双光束。,（一）单道单光束原子吸收分光光度计,图,3-7,是单道单光束仪器。这种仪器只有一个光源，一个单色器，一个显示系统，从光源发出的光仅以单一光束的形式通过原子化器、单色器和检测系统。这类仪器结构简单、价格便宜，但易受光源强度变化影响，灯预热时间长，分析速度慢。,图,3-7,单道单光束原子吸收分光光度计结构示意图,（二）单道双光束原子吸收分光光度计,从光源发出的光被切光器分成两束强度相等的光，一束光作为测量光束通过原子化器，一束光作为参比光束不通过原子化器，两束光交替进入同一单色器和检测器，如图,3-8,所示。由于两束光来自同一光源，光源的漂移通过参比光束的作用而得到补偿，得到一个稳定的输出信号。但由于参比光束不通过火焰，所以不能消除火焰的扰动和背景吸收的干扰。,图,3-8,单道双光束原子吸收分光光度计结构示意图,项目一 紫外-可见吸收光谱法及应用,（三）双波道或多波道原子吸收分光光度计,如图,3-9,所示，这类仪器有两个或两个以上光源、单色器和检测系统，可同时测定两 种或多种元素，准确度高。但装置复杂，仪器价格昂贵。,图,3-9,双波道或多波道原子吸收分光光度计结构示意图,项目一 紫外-可见吸收光谱法及应用,四、原子吸收分光光度计的使用和维护保养,（一）仪器对环境的要求,为保持良好的工作状态，原子吸收分光光度计应在规定的环境中使用：,（,1,）仪器不应放置在附近有强电磁场和强热辐射流的地方；,（,2,）仪器室附近不能有产生剧烈振动的设备；,（,3,）仪器室光线应该柔和，不能有日光直射；,（,4,）仪器室空气湿度应小于,70,，室内温室应保持在,15,30,内；,（,5,）配有通风设备，并保持仪器室的通风良好。仪器的上方必须安装一个通风罩，使仪器工作时产生的废气及时排出室外；,（,6,）仪器使用（,220,22,）,V,的交流电压，如达不到要求需配备稳压电源。石墨炉电压要求有专用插座，设置良好的接地线；,（,7,）防火防爆，仪器室应配备二氧化碳灭火器，以防万一。,项目一 紫外-可见吸收光谱法及应用,（二）气源的要求,（,1,）气瓶室与仪器室分开，室温必须低于,40,，避免阳光直射，应保证良好的通风换气；,（,2,）可燃性气瓶与明火距离应不小于,10,m,；有困难时，应有可靠的隔热防护措施，但不得小于,5,m,；,（,3,）乙炔钢瓶必须竖立使用，远离火源，避免曝晒，严禁敲击、碰撞，应可靠地固定在支架上，防止滑倒；,（,4,）乙炔气路管接口严禁使用铜材质，不要让乙炔气直接与铜材、银材、液态汞、氯气或油脂接触，否则可能引起爆炸；,（,5,）开关高压气瓶瓶阀时，应用手或专门扳手，不得随便使用凿子、钳子等工具硬扳，以防止损坏瓶阀；,项目一 紫外-可见吸收光谱法及应用,（二）气源的要求,（,6,）乙炔减压阀调节压力时，乙炔气出口压力应保持,0.1Mpa,以下，一般实验时乙炔的压力在,0.05,Mpa,；,（,8,）经常检查是否有漏气：关闭减压阀，打开瓶阀，观察气压表有没有变化，如果漏气，气压表读数会降低；,（,9,）乙炔气的纯度应为,99.5%,以上；,（,10,）气瓶内气体不得全部用尽，乙炔钢瓶上的总压力降到,0.3Mpa,时，就必须更换气瓶，否则瓶内丙酮会溢出，容易引起事故。,项目一 紫外-可见吸收光谱法及应用,（三）仪器的维护及使用注意事项,（,1,）仪器主机和元素灯的保养。原子吸收分光光度计主机在长时间不使用的情况下，应每隔一至两周将仪器打开并联机预热,1,2,小时，以延长使用寿命。元素灯长时间不使用，将会因为漏气、零部件放气等原因不能使用，甚至不能点燃。所以应将不常使用的元素灯每隔,2,3,个月点燃,40,60,min,，以延长使用寿命，保障元素灯的性能；,（,2,）乙炔气路的维护。乙炔气路要定期检查，以免管路老化产生漏气现象，发生危险。每次换乙炔气瓶后一定要全面试漏。用肥皂水等可检验漏气情况的液体在所有接口处试漏，观察是否有气泡产生，判断其是否漏气；,项目一 紫外-可见吸收光谱法及应用,（三）仪器的维护及使用注意事项,（,3,）空压机及空气气路的保养和维护。注意定期检查空气管路是否存在漏气现象，检查方法参见乙炔检查方法。当室内湿度高时，空压机极易积水，严重影响测量的稳定性，应经常放水，避免水进入气路管道；,（,4,）火焰原子化器的保养和维护。每次样品测定工作结束后，在火焰点燃状态下，用去离子水喷雾,5,10,分钟，清洗残留在雾化室中的样品溶液。燃烧器和雾化室应经常检查保持清洁，以防止雾化筒和燃烧头被玷污或锈蚀。如果燃烧头缝隙上方有污物则需要清洗，清洗的方法是在接通空气，关闭乙炔的条件下，用滤纸插入燃烧缝隙中仔细擦试。如效果不佳可取下燃烧头用软毛刷刷洗，如已形成熔珠，可用刀片刮除；,项目一 紫外-可见吸收光谱法及应用,（三）仪器的维护及使用注意事项,（,5,）石墨炉原子化器的保养。石墨锥内部因测试样品的复杂程度不同会产生不同程度的残留物，通过洗耳球将可吹掉的杂质清除，使用酒精棉进行擦拭，将其清理干净，自然风干后加入石墨管空烧即可；石英窗落入灰尘后会使透过率下降，产生能量的损失。清理方法为，将石英窗旋转拧下，用酒精棉擦拭干净后使用擦镜纸将污垢擦净，安装复位即可。夏天天气比较热的时候冷却循环水水温不宜设置过低（,18,19,），否则会产生水雾凝结在石英窗上影响到光路的顺畅通过。,项目一 紫外-可见吸收光谱法及应用,学习情景二,原子吸收光谱法的实验技术,应知词汇 测量条件分析线化学计量火焰富燃焰贫,燃焰燃烧器高度释放剂保护剂缓冲剂,基体改进剂消电离剂背景吸收,项目一 紫外-可见吸收光谱法及应用,典型实例,一、食品中镉的测定（,GB/T5009.15-2003,）,GB2762-2012,食品中污染物限量,标准，规定了镉在各种食品中的限量值，其中大米中镉的限量为,0.2mg/kg,，花生中镉的限量为,0.5mg/kg,，谷物碾磨加工品中镉的限量为,0.1mg/kg,，矿泉水中镉的限量为,0.003mg/L,。现行的测定方法标准为,GB/T5009.15-2003,，石墨炉原子吸收光谱法为第一法。,1.,原理 试样经灰化或酸消解后，注入原子吸收分光光度计石墨炉中，电热原子化后吸收,228.8nm,共振线，在一定浓度范围内，其吸收值与镉含量成正比，与标准系列比较定量。,项目一 紫外-可见吸收光谱法及应用,2.,试剂,2.1,硝酸；,2.2,硫酸；,2.3,过氧化氢（,30%,）；,2.4,高氯酸；,2.5,硝酸（,1+1,）：取,50mL,硝酸慢慢加入,50mL,水中；,2.6,硝酸（,0.5mol/L,）：取,3.2mL,硝酸慢慢加入,50mL,水 中，稀释至,100mL,；,2.7,盐酸（,1+1,）：取,50mL,盐酸慢慢加入,50mL,水中；,2.8,磷酸铵溶液（,20,g/L,）：称取,2.0,g,磷酸铵，以水溶解稀释至,100mL,；,2.9,混合酸：硝酸,+,高氯酸（,4+1,）：取,4,份硝酸与,1,份高氯酸混合；,2.10,镉标准储备液：准确称取,1.000,g,金属镉（,99.99%,）分次加,20mL,盐酸（,1+1,）溶解，加,2,滴硝酸，移入,1000mL,容量瓶，加水至刻度，混匀，此溶液每毫升含,1.0mg,镉。,2.11,镉标准使用液：每次吸取镉标准储备液,10.0mL,于,100mL,容量瓶中，加硝酸（,0.5,mol/L,）至刻度，如此经多次稀释成每毫升含,100.0ng,镉的标准使用液。,项目一 紫外-可见吸收光谱法及应用,3.,仪器和设备,所用玻璃仪器均需以硝酸（,1+5,）浸泡过夜，用水反复冲洗，最后用去离子水冲洗干净。,3.1,原子吸收分光光度计（附石墨炉及镉空心阴极灯）；,3.2,马弗炉；,3.3,恒温干燥箱；,3.4,瓷坩埚；,3.5,压力消解器、压力消解罐或压力溶弹；,3.6,可调式电热板可调式电炉；,项目一 紫外-可见吸收光谱法及应用,4.,分析步骤,4.1,试样预处理,4.1.1,在采样和制备过程中，应注意不使试样污染；,4.1.2,粮食、豆类去杂质后，磨碎，过,20,目筛，储于塑料瓶中，保存备用；,4.1.3,蔬菜、水果、鱼类、肉类及蛋类等水分含量高的鲜样用食品加工机或匀浆机打成匀浆，储存于塑料瓶中，保存备用；,4.2,试样消解（可根据实验室条件选用以下任何一种方法消解）,4.2.1,压力消解罐消解法：称取,1.00,2.00g,试样（干样、含脂肪高的试样,1.00,g,，鲜样,2.00,g,或按压力消解罐使用说明书称取试样）于聚四氟乙烯内罐，加硝酸,2,4mL,浸泡过夜。再加过氧化氢（,30%,）,2,3mL,（总量不能超过罐容积的三分之一）。盖好内盖，旋紧不锈钢外套，放入恒温干燥箱，,120,140,保持,3,4h,，在箱内自然冷却至室温，用滴管将消化液洗入或过滤入（视消化液有无沉淀而定）,10,25mL,容量瓶中，用水少量多次洗涤罐，洗液合并于容量瓶中并定容至刻度，混匀备用；同时作试剂空白。,4.2.2,干法灰化：称取,1.00,5.00g,（根据镉含量而定）试样于瓷坩埚中，先小火在可调式电炉上炭化至无烟，移入马弗炉,500,灰化,6,8h,时，冷却。若个别试样灰化不彻底，则加,1mL,混合酸在可调式电炉上小火加热，反复多次直到消化完全，放冷，用硝酸（,0.5,mol/L,）将灰分溶解，用滴管将试样消化液洗入或过滤入（视消化液有无沉淀而定）,10,25mL,容量瓶中，用水少量多次洗涤瓷坩埚，洗液合并于容量瓶中并定容至刻度，混匀备用；同时作试剂空白。,4.2.3,湿式消解法：称取试样,1.00,5.00g,于锥形瓶或高脚烧杯中，放数粒玻璃珠，加,10mL,混合酸，加盖浸泡过夜，加一小漏斗电炉上消解，若变棕黑色，再加混合酸，直至冒白烟，消化液呈无色透明或略带黄色，放冷用滴管将试样消化液洗入或过滤入（视消化后试样的盐分而定）,10,25mL,容量瓶中，用水少量多次洗涤锥形瓶或高脚烧杯，洗液合并于容量瓶中并定容至刻度，混匀备用；同时作试剂空白。,项目一 紫外-可见吸收光谱法及应用,4.3,测定,4.3.1,仪器条件：根据各自仪器性能调至最佳状态。参考条件为波长,228.8nm,，狭缝,0.5,1.0nm,，灯电流,8,10mA,，干燥温度,120,，,20s,；灰化温度,350,，,15,20s,；原子化温度,1700,2300,，,4,5s,，背景校正为氘灯或塞曼效应。,4.3.2,标准曲线绘制：吸取上面配制的镉标准使用液,0.0mL,、,1.0mL,、,3.0mL,、,5.0mL,、,7.0mL,、,10.0mL,于,100mL,容量瓶中稀释至刻度，相当于含镉,0.0ng/mL,、,1.0ng/mL,、,3.0ng/mL,、,5.0ng/mL,、,7.0ng/mL,、,10.0ng/mL,，各吸取,10L,注入石墨炉，测得其吸光值并求得吸光值与浓度关系的一元线性回归方程。,项目一 紫外-可见吸收光谱法及应用,4.3.3,试样测定：分别吸取样液和试剂空白液各,10L,注入石墨炉，测得其吸光值，代入标准系列的一元线性回归方程中求得样液中镉的含量。,4.3.4,基体改进剂的使用：对有干扰试样，则注入适量的基体改进剂磷酸铵溶液（,20g/L,）（一般为,5L,）消除干扰。绘制镉标准曲线时也要加入与试样测定时等量的基体改进剂。,5.,结果计算,试样中镉含量按下式进行计算。,项目一 紫外-可见吸收光谱法及应用,式中：,X,试样中镉含量，,g/kg,或,g/L,；,A,1,测定试样消化液中镉含量，,ng/mL,；,A,2,空白液中镉含量，,ng/mL,；,V,试样消化液总体积，,mL,；,m,试样质量或体积，,g,或,mL,。,计算结果保留两位有效数字。,6.,精密度,在重复性条件下获得的两次独立测定结果的绝对差值不得超过算术平均值的,20%,。,项目一 紫外-可见吸收光谱法及应用,相关知识,二、样品的制备与预处理,（一）取样与预防样品污染,取样要具有代表性，取样量大小要适当。取样量的大小取决于试样中的被测元素的含量、分析方法和所要求的测量精度。,防止样品的污染是样品处理过程中的一个重要问题，样品污染的主要来源有容器、大气、水和所用试剂。因此，原子吸收分析中应使用去离子水，应使用洗净的聚乙烯、聚丙烯塑料容器。如使用玻璃容器应在硝酸（,1+5,）中浸泡过夜，然后用水反复冲洗，最后用去离子水冲洗干净方可使用。所使用的试剂，尤其是用量比较大的试剂，必须为优级纯或高纯试剂，绝对不能含有被测元素，否则会带来非常严重的误差。对于痕量元素还要考虑大气的污染。在普通实验室中，空气中常含有铁、钙、镁等元素，并且大气污染一般很难校正。,项目一 紫外-可见吸收光谱法及应用,（,二）液体样品的制备,液体样品一般不宜直接进样，需对样品进行稀释，稀释的倍数由样品中待测元素的含量和仪器条件等决定。液体无机试样可用水稀释至合适的浓度；液体有机试样可用石油醚等稀释，使粘度降低至接近水的粘度即可进样分析。,（三）固体样品的预处理,原子吸收分析中通常是溶液进样，因此固体样品常常需要预处理，使试样以溶液的形式存在。处理方法与通常的化学分析相同，需注意的是，试样在预处理过程中也会相应的引入误差。,项目一 紫外-可见吸收光谱法及应用,1.,无机试样,如果是无机试样，首先考虑使用去离子水溶解，并配成合适的浓度范围。若样品不溶于水，则考虑用稀酸、浓酸或混合酸溶解后配成溶液。常用的酸有盐酸、硫酸、硝酸、高氯酸等。,2.,有机试样,如果样品是固体有机试样，则需先对样品进行灰化（消化），以除去有机物基体。如测定大米中重金属镉时，应先把大米磨碎，过,20,目筛，然后取适量干样进行灰化，最常用的处理方法有干法灰化和湿法消化两种。,项目一 紫外-可见吸收光谱法及应用,（,1,）干法灰化,通过高温灼烧的方式破坏样品中的有机物，又叫灼烧法。除汞外大多数金属元素和部分非金属元素的测定都可用该法处理样品。即将一定量的样品置于坩埚中加热（温度约,80,150,），使其中的有机物脱水、分解、氧化、炭化，再置高温电炉中（,450,550,）灼烧，灰化，直至残留物为白色或浅灰色为止，所得的残渣即为无机成分，用硝酸、盐酸或其他溶剂溶解，稀释后即可测定。,（,2,）湿法消解,又称湿灰化法或湿氧化法，在适量的样品中加入氧化性强酸，并同时加热消煮，使有机物质分解氧化成,CO2,、水和各种气体。用于湿法消解的混合酸包括,HNO3-HClO4,、,HNO3-HCl,、,HN03-H2S04,、,HNO3-HClO4-H2SO4,等。湿法消化由于加入大量试剂，引入干扰的可能性较大，且造成的污染比干法大，操作时应特别注意安全。,项目一 紫外-可见吸收光谱法及应用,三、标准样品溶液的配制,原子吸收光谱法的定量结果是通过与标准溶液相比较而得出的，因此标准溶液需准确配置。标准溶液的组成要尽可能接近未知试样的组成。自行配制标准溶液必须采用基准物质，通常使用各元素合适的盐类来配制，当没有合适的盐类可供使用时，可用相应的高纯,(99.99,),金属丝、棒、片溶于合适的溶剂中，然后稀释成所需浓度范围的标准溶液。但不能使用海绵状金属或金属粉末，因为这两种状态的金属易引入污染物或容易氧化，纯度达不到要求。金属在溶解之前，要磨光后再用稀酸清洗，以除去表面氧化层。所需标准溶液的浓度在低于,1,g/mL,时，应先配成比使用的浓度高,1,3,个数量级的浓溶液,(,大于,1,mg/mL),作为储备液，然后经稀释配成使用液。储备液配制时一般要维持一定酸度,(,可以用,1,的稀硝酸或盐酸,),，以免容器表面吸附。配好的储备液应储于聚四氟乙烯、聚乙烯或硬质玻璃容器中。浓度很小,(,小于,1g/mL),的标准溶液不稳定，使用时间不应超过,1,2d,。,项目一 紫外-可见吸收光谱法及应用,四、测定条件的选择,为获得灵敏度高、重现性好、准确的结果应选择最适的测量条件。由于实验所用仪器有别、样品有别，因此最佳的测量条件不尽相同，一般可根据实验室现有的条件，通过实验的方法选出最佳测量条件。,（一）分析线的选择,为了提高测定的灵敏度，通常选择元素的共振吸收线（最灵敏线）作为分析线。如果在共振线下测定存在光谱干扰，可以选择其他谱线来进行测定。如,Hg,在,185,nm,下测定比在,254,nm,下测定灵敏,50,倍，但前者处于真空紫外区，大气和火焰均对其产生吸收，此时不宜选择共振线作为分析线。此外当待测元素浓度较高时，为避免过度稀释和向试样中引入杂质，可选取次灵敏线，降低吸光度值。如测,Zn,时常选用最灵敏的,213.9,nm,波长，但当,Zn,含量过高时，为保证标准曲线的线性范围，可改用次灵敏线,307.5,nm,波长测量。,项目一 紫外-可见吸收光谱法及应用,（二）狭缝宽度的选择,狭缝宽度会影响光谱通带宽度与检测器接收的能量。原子吸收光