氢原子光谱实验

氢原子光谱实验（共10篇）

氢原子光谱实验 篇1

1 引言

分子由原子组成,原子结合成分子靠化学键的作用,常见的化学键有离子键和共价键,原子结合成分子有一定的结构。在分子内部不仅有电子的运动,还有分子的转动和内部的振动。1666年,牛顿把通过玻璃棱镜的太阳光分解成了从红光到紫光的各种颜色的光谱,他发现白光是由各种颜色的光组成的,这是光谱最早的研究。

夫琅和费在1814-1815年间公布了太阳光谱中的许多条暗线,并以字母来命名这些暗线,这是光谱中最早的基准标识。第一台实用的光谱仪在1859年由本生和基尔霍夫研制出来,从此光谱仪开始应用到光谱分析上。1896年,塞曼[1]将钠焰放进一个强磁场中,塞曼效应自此以后成为人们认识光谱现象的一种重要工具。继1962年激光光源[2]开始使用以来,激光已成为一种用于研究各种各样问题的有力手段。

在分子光谱学的发展中,产生了许多研究分子光谱的实验方法,但是对于多原子分子来说,人们虽一直在研究,但是还没有形成研究多原子分子光谱的成熟体系,本文试图对分子光谱的实验方法进行整理、分析、探讨,找出适合多原子分子光谱的实验方法,并且对这些方法进行对比分析,形成一套研究多原子分子光谱的有效实验体系,完善多原子分子光谱实验研究。

2 多原子分子光谱实验方法

2.1 紫外-可见分光光度法

紫外-可见分光光度法[3]是利用物质在紫外、可见光区的分子吸收光谱,对物质进行定性分析、定量分析及结构分析的方法。

紫外-可见分光光度计由光源、单色器、吸收池、检测器、结果显示记录系统组成。在可见光区是以钨灯作为光源,其辐射波长范围在320~2500nm。在紫外区是以氢、氘灯作为光源,发射185~400nm的连续光谱。在整个紫外光区或可见光谱区可以发射连续光谱,具有足够的辐射强度、较好的稳定性、较长的使用寿命。紫外-可见分光光度计的单色器将光源发射的复合光分解成单色光并可从中选出一任波长单色光的光学系统,光源的光由入射狭缝进入单色器;单色器的透镜或反射镜使入射光成为平行光束;单色器的色散元件将复合光分解成单色光棱镜;单色器的聚焦装置由透镜或凹面反射镜构成,将分光后所得单色光聚焦至出射狭缝;它的样品室放置各种类型的吸收池(比色皿)和相应的池架附件,吸收池主要有石英池和玻璃池两种。在紫外区须采用石英池,可见区一般用玻璃池。检测器是利用光电效应将透过吸收池的光信号变成可测的电信号的装置,常用的有光电池、光电管或光电倍增管。

2.2 红外吸收光谱法

红外吸收光谱法是基于0.75~1000μm光谱区域(包括近红外区、中红外区和远红外区)内测定物质的吸收光谱或吸光度值,对物质进行定性、定量或结构分析的一种方法。该方法又被称为振动光谱,它是由分子振动能级的跃迁而产生的,因同时伴随有分子中转动能级的跃迁,故亦称为振转光谱。傅立叶变换红外光谱仪是研究红外吸收光谱最常用的工具之一。

傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)主要由光源、迈克尔逊干涉仪、检测器、记录系统组成。光源发射出稳定、能量强、发射度小的具有连续波长的红外光。FTIR的核心部分是迈克尔逊干涉仪[4]。检测器一般分为热检测器和光检测器。热检测器有氘化硫酸三甘钛(DTGS)、钽酸锂(LiTaO3)等类型,热检测器的工作原理是把某些热电材料的晶体放在两块金属板中,当光照射到晶体上时,晶体表面电荷分布变化,由此可以测量红外辐射的功率。常用的光检测器有锑化铟、汞镉碲(MCT)等类型,它的工作原理是某些材料受光照射后,导电性能发生变化,由此可以测量红外辐射的变化。傅立叶变换红外光谱仪红外谱图的记录、处理一般都是在计算机上进行的。

2.3 分子荧光与分子磷光光谱法

处于基态的分子吸收能量被激发至激发态,然后从不稳定的激发态返回至基态并发射出光子,称为受激发光。受光激发的分子从第一激发单重态的最低振动能级回到基态所发出的辐射是荧光。寿命为10-8~10-11s。由于是相同多重态之间的跃迁,几率较大,速度大。从第一激发三重态的最低振动能级回到基态所发出的辐射是磷光。由于磷光的产生伴随自旋多重态的改变,辐射速度远小于荧光,磷光寿命为10-4~10-5s。

测量荧光的仪器主要由激发光源、样品池、双单色器系统、检测器四个部分组成。它的光源发出的光在紫外-可见区范围,通常是由氙灯和高压汞灯作为。荧光用的样品池须用低荧光的材料制成,通常用石英,形状是方形和长方形的。单色器是由光栅构成的。光电管和光电倍增管作检测器,检测器与激发光成直角。

在荧光仪样品池上增加低温杜瓦瓶和斩波片即可用于磷光的测量。斩波片的作用是作用其分子受激所产生的荧光与磷光的寿命不同获取磷光辐射。通常借助于荧光和磷光寿命的差别,采用磷光镜的装置将荧光隔开。或者是采用脉冲光源和可控检测及时间分辨技术。室温测量时,不需要杜瓦瓶。

2.4 光声光谱法

光声光谱[5]是直接探测无辐射跃迁过程的惟一手段,20世纪70年代以来已发展成一个专门的研究领域,研究对象涉及物理、化学、生物、材料等学科,并且能给半导体工业和微电子工业的研究提供一种新的研究和检测手段。光声光谱直接测量光束与材料相互作用后所吸收的热量,显然,它是光谱技术与量热技术的组合。

光声光谱仪是根据光声效应原理研制成的。从功能上可分为三部分,即辐射源、光声盒、信号处理和记录系统。辐射源一般由激光器构成,有CO2波导激光、钛宝石激光等。光声盒包括样品池,传声器和前置放大器,是光声光谱仪中的核心部件,它既是气体样品的容器,又装置了微音器或其他装置检测激光作用下产生的光波。信号处理和记录系统包括锁相放大器和微型计算机,光声光谱仪采用单光束结构,降低对光源高强度的要求,且光路简化。信号输出端与计算机连接,由计算机控制对光谱进行扫描、并同时采样。测试样品时可同时对光源光谱实行归一化等处理并保存。

2.5 拉曼光谱法

拉曼光谱属于分子的振动和转动光谱,通常简称为分子光谱。早在1923年,斯迈克尔等著名物理学家就预言了单色光被物质散射时可能有频率改变的散射光,印度物理学家拉曼于1928年在实验室中发现了这种散射,因而以拉曼的名字命名为拉曼散射,相应的散射光谱亦称为拉曼光谱。

激光拉曼光谱仪由波长为632.8nm的He-Ne激光器、波长为514.5nm 或488.0nm、散射强度1/14的Ar激光器作为激光光源,它由光栅构成单色器,并且含有多个单色器; 检测器是由光电倍增管,光子计数器构成,对散射的光进行检测。

3 多原子分子光谱实验手段分析和探讨

紫外-可见分光光度法、红外吸收光谱法属于吸收光谱,紫外-可见分光光度法源于分子中价电子在不同电子能级间的跃迁,属于电子光谱,测定的波长范围通常为190~800nm,广泛用于无机和有机物的定量测定,辅助定性鉴别,其对应的吸收光的波长范围大部分处于紫外和可见光区域。红外光谱在可见光区和微波区之间,其波长范围约为0.75~1000μm。红外吸收光谱是由于分子间的振动而产生的,所以红外吸收光谱亦属于分子振动光谱。分子荧光与分子磷光光谱属于发射光谱法。荧光法在有机化合物中应用较广。芳香化合物多能发生荧光,磷光分析主要用于测定有机化合物,如石油产品、多环芳烃、农药、药物等方面。拉曼光谱法属于散射光谱法,亦属于研究分子振动的光谱学方法,测量光谱范围40~4000cm-1,由分子的极化率变化引起,适合分子骨架的测定。

光声光谱法测量的是物质的吸收光谱,它不直接测量光谱的本身。

而是通过检测物质在吸收辐射后热激发的声波来获取光谱信息。光声光谱适于测量高散射样品、不透光样品、吸收光强与入射光强比值很小的弱吸收样品和低浓度样品等,而且样品无论是晶体、粉末、胶体等均可测量,这是普通光谱做不到的。

紫外-可见分光光度法、红外吸收光谱法,紫外-可见分光光度测定的波长范围通常为190~800nm,红外吸收光谱法测定的波长范围是0.75~1000μm。拉曼光谱法属于散射光谱法,测量光谱范围是40~4000cm-1。紫外-可见光谱与荧光光谱测定同样是在紫外-可见光区有吸收的物质,但某些物质吸收特定波长的光后,除产生吸收光谱外还会发射比原吸收波长更长的荧光。能产生荧光的物质分子首先必须具有较强的紫外可见吸收,但是能产生紫外可见吸收的分子却不一定都能发射荧光,所以荧光光谱选择性比紫外-可见光谱好。由于荧光光谱测量光强,定量分析的灵敏度也比紫外可见光谱要高2~3个数量级,适用于微量无机物和有机物的定量,但当样品浓度过高时会发生荧光自熄灭现象 。红外光谱与拉曼光谱同属于研究分子振动的谱学方法,但各自的侧重点有所差异及物理原理不同,前者是吸收光谱,由分子的偶极距变化产生,适合分子端基的测定;后者是散射光谱,由分子的极化率变化引起,适合分子骨架的测定,两者可以相互补充 。

摘要：分别介绍了紫外-可见分光光度法、红外吸收光谱法、分子荧光和磷光光谱法、光声光谱法和拉曼光谱法的光谱实验原理和方法,并根据分子的发光特性和谱线范围对不同的实验方法进行了总结和研究。

关键词：光学,傅立叶变换红外光谱仪,吸收光谱,红外

参考文献

[1]宋世榕.彼得塞曼和塞曼效应[J].自然,1994,22(12):746-748.

[2]郑元武,沃新能.激光光谱学[J].自然,1994,3(1):28-29.

[3]梁映秋,田永池.分子光谱学在若干应用领域的最近进展[J].物理化学学报,1991,7(6):740-742.

[4]郑一善.现代分子光谱学的进展[J].红外研究,1984,3(2):187-188.

[5]柳正良.光声光谱法的原理及其应用[J].自然,1994,5(3):123-125.

氢原子光谱实验 篇2

一、选择题

1、关于光谱，下列说法中正确的是( )

A、炽热的液体发射连续光谱 B、明线光谱和暗线光谱都可以对物质进行分析

C、太阳光谱中的暗线，说明太阳中缺少与这些暗线相对应的元素

D、发射光谱一定是连续光谱

2、我们观察到的太阳光谱是（ ）

A、明线光谱 B、吸收光谱 C、连续光谱 D、氢原子光谱

3、对于巴耳末公式 的理解，下列说法正确的是（ ）

A、此公式是巴耳末在研究氢光谱特征时发现的

B、此公式中n可以取任意值，所以氢原子光谱是连续的

C、此公式中n只能取整数，故氢原子光谱是线状谱

D、此公式不但适用于氢原子光谱，还适用于其他原子光谱

4、下列说法正确的是（ ）

A、所有氢原子光谱的波长都可以有巴耳末公式求出

B、根据巴耳末公式可知，只要n取不同的值，氢原子光谱的普贤就可以有无数条

C、巴耳末系是氢原子光谱中的可见光部分

D、氢原子光谱是线状谱一个例证

5、对于原子光谱，下列说法正确是（ ）

A、原子光谱是不连续的

B、由于原子都是由原子核和电子组成的，所以各种原子的光谱是相同的

C、各种原子的原子结构不同，所以各种原子的光谱也是不同的

D、分析物质发光体的光谱，可以鉴别物质中含那种元素

6、太阳光谱中有许多暗线，他们对应着某些元素的特征谱线，产生这些暗线是由于（ ）

A、太阳表面大气中缺少相应的元素 B、太阳内部缺少相应的`元素

C、太阳表面大气层中存在着相应元素 D、太阳内部存在相应元素

7、光谱分析所用的光谱是（ ）

A、连续光谱 B、明线光谱C、太阳光谱 D、以上都可以

二、填空题

8、氢原子光谱中，有一条谱线在真空中的波长为656.3nm,这条谱线的频率为 Hz对应于这条谱线的光子能量为 J,合 eV

三、计算题

9、根据巴耳末公式，指出氢原子光谱在可见光范围内波长最长的两条谱线所对应的n,这两条谱线的波长各是多少？氢原子光谱有何特点？

参考答案

1、AB 2.B 3. AC 4.B 5.ACD 6.C 7.BC 8.4.57ⅹ1014 Hz

氢原子光谱实验 篇3

摘要：CCD-1型平面光栅电弧直读发射光谱仪替代了测微光度计和光谱投影仪，其分析应用软件SpecDirect操作界面简便实用，具有分析速度快，分析精准，稳定性好的特点。

关键词：CCD；直读发射光谱仪；相板；摄谱

1. 发射光谱分析的基本原理及主要仪器设备

1.1 原子发射光谱法是以测量物质内部能级跃迁时辐射出电磁波的波长和强度为基础的光学分析法。组成物质成分的各种元素或化合物，在一定的温度条件下解离成原子或离子，激发辐射出各种不同特征波长的复合光；经过光谱仪的分光系统分光记录后得到一系列代表各元素的特征谱线；[1] 不同元素，产生不同波长的光谱线，通过观察辨认各特征波长谱线存在的情况，可以进行光谱定性分析，各元素的谱线强度与物质的含量有关，通过进一步测量各特征谱线的黑度可以进行光谱定量分析。[2]

1.2 在地质矿样的光谱分析中通常使用一米平面光栅摄谱仪或两米平面光栅摄谱仪。常用的激发源是交直流电弧发生器。测微光度计用来测量相板上各元素相对应的谱线的黑度。光谱投影仪是目视观察相板上谱线黑度的仪器，是进行光谱定性、半定量分析的必备仪器。CCD-1型平面光栅直读发射光谱仪将被测元素的光谱线用光电倍增管接收，然后经放大、光电直接测量，显示读数及含量。

2. 光谱分析的特点及应用范围

2.1 原子发射光谱分析是一种多元素分析技术，其操作简单，分析速度快。对于岩石、矿物试样，可以不经任何处理，直接利用固体粉末制样，就能同时对样品中几十种金属元素进行全分析。可以避免溶液测试样品的一些缺点，例如易挥发元素硼的损失、难溶元素锡分解不完全等问题，原子发射光谱法可以利用不同的元素蒸发温度的差异来避开某些干扰，可以用来全面了解各种岩石、土壤、矿物等成分的含量，为剔除低品位的矿石矿物，为矿产的综合利用，为选择合理的分析方法、查明化学分析的干扰成分，制定合理的分析方案等提供了依据。

2.2 地球化学试样分析通常批量较大，一些元素如镓、锡、硼、银等因多种原因难以用多元素分析流程测试，通常使用石墨炉原子吸收光谱法、极谱法等逐一测定。而原子发射光谱法选择性好，只要选择合适的工作条件，减少谱线的重叠干扰，可以一次摄谱同时完成镓、锡、硼、钼、铅、银等元素的分析测试，而不需进行化学分离，减少了单元素分析流程，降低了分析成本，提高了分析效率。原子发射光谱法适用于微量及痕量元素的分析，测定各元素的指标可达到《区域地球化学勘查规范》（DZ/T0167-95）的要求，准确度较高，已广泛应用于地球化学勘查试样批量分析中。

3. 传统相板摄谱法

3.1 试剂的配制：对光谱分析来说，曝光后的相板一般都在固定条件下显影。显影液有多种配方，通常使用A（米吐尔、无水亚硫酸钠、对苯二酚）和B（无水碳酸钠、溴化钾）显影液。配制显影液时必须按照试剂的先后顺序逐一加入，充分搅拌待一种试剂完全溶解后再加入另一种试剂，否则显影液容易变质、失效。配制好的A液和B液要分别存放在两个棕色瓶中，不能混合在一个瓶中，密闭遮光存放在阴凉处，待相板显影时将A液和B液按比例等量混合。根据需要，混合后的显影液还可以加入一定量的蒸馏水稀释。定影液的配制方法和显影液一致，必须按照试剂的先后顺序逐一加入，充分搅拌待一种试剂完全溶解后再加入另一种试剂。为了防止相板的胶面在冲洗过程中过分吸水膨胀，破损或脱落，通常会在定影液中加入坚膜剂明矾，它可以使相板的胶面变得坚固。明矾在酸性条件下才能发挥坚膜剂的作用。因此，我们在定影液中加入一定量的冰醋酸。

3.2 摄谱及洗相：制备好试样后操作人员首先进入暗室，在红光灯下将相板装入暗盒。把暗盒装在摄谱仪上，开始摄谱。相板曝光后，操作人员再次进入暗室，将相板进行显影、定影。暗室处理对测试分析结果有直接的关系，其中显影液的成分，各种分析试剂的配比，显影液的温度以及显影时间等相关因素对相板谱线的黑度影响很大。如果操作人员显影时间过长，相板上谱线的黑度就较深，若显影时间过短，谱线的黑度就较浅。每个人的视觉误差不同，相板上谱线的黑度不同，直接影响分析测试结果。相板经过显影、定影后需要用流动的清水缓慢冲洗，以洗去残留在相板上的硫代硫酸钠及银的配合物，使相板上曝光的谱线清晰可见。否则相板晾干后表面会有一层白色的硫代硫酸钠结晶，它吸收空气中的二氧化碳后，分解出的硫与银发生反应生成硫化银，使相板变色，谱线模糊不清，无法测试相板的黑度。

3.3 测光及结果计算：测光时相板应调平，保证谱线在测微光度计的狭缝上的成像特别清晰，同时相板的谱带要与测微光度计的狭缝保持平行。相板调平后进行零点校正，测试过程中要严格保持狭缝的宽度一致，不能中途改变，分析测试人员要时刻注意相板每板移一步，必须保证测光狭缝始终与谱带居中切平。测试结束后处理分析样品的谱线，保存测试结果。

4.光谱直读摄谱法

4.1 CCD-1型平面光栅电弧直读发射光谱仪简介：CCD-1型平面光栅电弧直读发射光谱仪使用高品质的CCD全谱单色器代替相板采集信息，以直读数字信息的方式取代了摄谱时使用感光相板摄谱、洗相、定影、晾干、调平译谱等一系列过程，大大提升了分析速度。现在的CCD-1型平面光栅电弧直读发射光谱仪使用SpecDirect分析软件，支持WinXp/Win7/Win8系统。SpecDirect 是数据采集和数据处理软件，主要功能有建立分析方法和管理、数据采集、查看谱图、谱线位置指示、谱图局部放大、分析测试结果存盘和打印、测量数据结果可根据需要导出为文本文件或Excel电子表格。其中谱线的波长定位功能，极大的方便光谱分析人员辨识和分析不熟悉的特 征谱线和谱线的位置。

4.2 用SpecDirect分析软件摄谱及数据处理：SpecDirect分析软件，操作界面简便实用。试样准备好后，操作人员双击软件的桌面快捷图标进入软件操作界面，在主程序屏幕中点击工具栏按钮打开方法，再点击样品摄谱窗口，输入样品编号，该软件可同时输入1000件样品号。输完后点击确定。点击试样摄谱按钮开始摄谱，所有试样完成摄谱后，单击结束退出。單击样品分析按钮，进入数据分析界面。首先要校正参考线。校准后谱线指示针应对准参考线的峰顶上，可以使用放大谱图的功能来确定指针是否对准谱线。校准参考线后点击校正谱带按钮，开始校正谱带波长，多次校正直至所有谱线偏移为零。单击开始测量按钮，软件进行数据测试。测完后选择存盘，点击确定后显示标准曲线，逐条修正曲线后保存文件，打印数据。

5. 传统相板摄谱与光谱直读的对比

5.1 原子发射光谱分析之前多采用相板记录方式，需要经过洗相、显影、定影、晾干等一系列过程，流程较长。每个人操作时显影温度、显影时间不同对相板黑度影响很大。晾干后的相板还需用测微光度计测量相板各元素的谱带黑度，之后经过计算才能得出分析数据。两米平面光栅摄谱仪只是单纯的摄谱仪器，需和测微光度计联合使用才能完成分析测试。

5.2 现在的CCD-1型平面光栅电弧直读发射光谱仪是一台完整的分析仪器，可以直接将试样曝光的光强转换为数字信号，完全取代了使用感光相板摄谱、洗相、译谱等过程，省去了摄谱前显影液、定影液的配制过程，节约了显影液、定影液试剂及相板的花销，有效地降低了操作人员显影操作时产生的系统误差。CCD-1型平面光栅电弧直读发射光谱仪搭载的SpecDirect分析软件，可同时输入1000件样品号。而相板摄谱时一块相板最多只能摄谱70多件。之前分析人员需要用光谱投影仪目视观察相板上谱线黑度，并且要熟悉掌握各个元素的特征谱线，用平面光栅摄谱仪光谱图对应相板上的谱线查找特定谱线。现在的CCD-1型平面光栅电弧直读发射光谱仪其SpecDirect分析软件的谱线定位功能极大地方便了光谱分析人员辨识和分析不熟悉的特征谱线和谱线的位置。

6. 综述

现在的CCD-1型平面光栅电弧直读发射光谱仪替代了测微光度计和光谱投影仪，其分析应用软件操作界面简便实用，可以一次曝光摄谱满足多元素同时分析的要求，经测试硼、银、锡等元素的分析质量完全满足化探分析的要求，减少了分析环节，降低了操作人员个人操作误差，摒弃了显影液和定影液的使用，减少了人工成本和材料成本，避免了相板洗相过程中分析样品银沾污的困扰。省去了一系列处理过程，具有分析速度快，分析精准，稳定性好的特点。

参考文献：

[1] 《岩石矿物分析》编委会，岩石矿物分析，北京：地质出版社，2011：434.

氢原子光谱实验 篇4

铅在电气工业中用于制造蓄电池、各种电缆和熔断保险丝。铅板、铅管用作冶金和化工设备防腐的耐酸衬里等, 还可用于制造各种合金和化工颜料;用作原子能和X射线的防护层、防护屏及军事用途。国家标准GB/T 469-2005中规定了铅锭中银、砷、铜、铋、锑、锡、锌、铁8种杂质元素的含量最大值, 目前没有同时快速测定铅锭中8种杂质元素的方法, 现有国家标准GB/T 4103-2000多采用分光光度法和原子吸收光谱法, 均为单元素多次测定的方法, 步骤复杂繁琐, 试剂消耗多、检测周期长。近些年开始广泛应用的电感耦合等离子体原子发射光谱法 (ICP-AES) 虽然能够同时测量多种元素, 但是仍然存在样品需要溶解处理, 需要配制多种标准溶液等问题。

1 实验研究

1.1 仪器与设备

斯派克公司SPECTRO LAB M9光电直读光谱仪, CZA-4A型催化再生气体净化机, 上海明精机床有限公司C0630型车床, 昆明梅塞尔气体产品有限公司GB/T4842-2006高纯氩气 (Ar≥99.999%) 。

1.2 仪器工作条件

CZA-4A型催化再生气体净化机工作条件:工作压力≤0.6 MPa, 催化塔工作温度250℃, 吸收塔工作温度27℃, 吸收塔再生温度400℃, 再生气体用量500m L/min。

SPECTRO LAB M9光电直读光谱仪工作条件:电压220V, 频率50Hz, 湿度55% (相对湿度) , 温度27℃, 氩气压力0.5MPa, 氩气纯度:O2≤5ppm、N≤20ppm、H2O≤5ppm、CO2+CH4≤5ppm, 氩气流量:激发样品时300L/h、不激发样品时30L/h。

1.3 工作参数

预冲洗时间3s, 预燃时间3s, 曝光时间5s, 如图1所示。

1.4 实验材料

1#驰宏铅锗牌铅锭, 国家标准样品铅锭。

1.5 实验方法

将待测铅锭用车床制备出光洁、平整的待测表面[1], 使用光电直读光谱仪, 测量出铅锭中银、砷、铜、铋、锑、锡、锌、铁8种杂质的含量, 每测一次后更换铅锭上的另一点再次激发, 每个铅锭取四个不同激发点。

2 实验结果

2.1 谱线选择

在光谱分析中, 同一元素有着不同的波长, 每一特定波长的元素只能适应一定的分析范围, 为了满足分析要求, 需要选择合适范围的分析谱线。1#驰宏锌锗牌铅锭中各元素含量范围如表1所示。

光电直读光谱仪内置工作曲线检测范围见表2, 通过标样或者自制标样进行曲线回归, 此检测范围可以扩大。

根据1#驰宏锌锗牌铅锭中各元素含量范围与各波长元素的测量范围确定了银、砷、铜、铋、锑、锡、锌、铁8种元素的确定波长谱线见表3。

2.2 工作曲线

分析元素的工作曲线[2]是光强与含量拟合的曲线, 通过测量已知含量的国家标准样品铅锭的含量, 用强度值作纵坐标, 含量值作横坐标, 依次将这些点用最小二乘法描绘, 制出工作曲线。图2是铋元素的工作曲线。

工作曲线在制作中受电压波动、空气中温度、湿度、氩气等条件影响, 会发生不同程度的漂移。因此, 每次测量样品前, 要用内部质量管理控制样品进行监控。当分析结果出现较大变动时, 应对工作曲线进行漂移校正, 将工作曲线校正到最佳状态再进行测样。

2.3 方法的精密度

用国家标准样品铅锭作为未知样, 在试样表面不同位置测量11次, 测量出各元素的相对标准偏差, 精密度[3]试验结果如表4所示。由表4可以看出, 各元素的11次测量相对标准偏差都在1.64%以内, 说明此方法的精密度结果满意。

2.4 方法的准确度

用此方法测量已知结果的国家标准样品铅锭, 所得结果与标准结果如表5所示。

由表5可以看出, 本法的测试结果与认定值接近程度高, 其准确度结果非常满意。

3 结论

通过试验证明, 采用火花源原子发射光谱法测定铅锭中的8种杂质元素——银、砷、铜、铋、锑、锡、锌、铁的含量, 不仅能获得准确的结果, 且具有速度快、成本低等特点。

参考文献

[1]王学军.高铝稀土锌合金的光电直读光谱分析[J].岩矿测试, 2008, 27 (2) :153-154.

[2]钱振彭, 张士通, 黄本立, 等.发射光谱分析[M].北京:冶金工业出版社, 1979.

氢原子光谱实验 篇5

目的:建立测定酱油中总砷的`氢化物发生-原子荧光法.方法:以硝酸为消化剂进行微波消解后,原子荧光法测定.结果:线性范围为0～50 μg/L.方法检出限为0.016 mg/L,加标回收率为97.2%～101.1%,RSD为2.42%～4.28%.结论:方法简单、快速、结果准确可靠,适用于批量检测,适合酱油中总砷含量的检测分析.

作 者：王炫征 朱国英 Wang Xuan-zheng Zhu Guo-ying 作者单位：王炫征,Wang Xuan-zheng(浙江省桐乡市疾病预防控制中心,浙江桐乡,314500)

朱国英,Zhu Guo-ying(浙江省嘉兴市疾病预防控制中心,浙江嘉兴,314050)

原子吸收光谱法测定汽油中铅含量 篇6

我们用GB/T 8020[1]方法测定汽油中铅含量,采用MIBK(甲基异丁基甲酮)溶剂直接稀释汽油,用碘、季铵盐(氯化甲基三辛基铵)与烷基铅反应,生成络合物,用空气-乙炔原子吸收光谱法测定。该方法使用的标准溶液需即配即用,而且由于标准溶液见光或贮存后易褪色及发生变化,需用棕色容量瓶配制。我们改用MIBK-5%冰醋酸作溶剂配制铅标准溶液,经试验,冰醋酸能提高溶剂体系的稳定性,解决使用GB/T 8020方法存在的铅标准溶液不稳定的问题。本法能准确、快速、简便地测定汽油中的铅含量,检测范围为2.5～25 mg·L-1。

1 实验部分

1.1 仪器

WYX-9003A型原子吸收光谱仪,铅空心阴极灯。

1.2 试剂和标准溶液的配制

甲基异丁基甲酮(MIBK)(分析纯)、冰醋酸(分析纯),碘-甲苯溶液(3%、重量/体积)的配制,碘、甲苯试剂均是分析纯;氯化甲基三辛基铵(纯度不低于90%)、贫铅汽油(铅含量低于1.25 mg·L-1,用作试剂空白)、氯化铅(分析纯),配制空白试液和铅标准工作溶液;

(1) 按GB/T

8020要求配制铅标准溶液,A组浓度分别为5.3、13.2、26.4 mg·L-1。B组浓度分别为5.3、13.2、26.4 mg·L-1,并各加入5%的冰醋酸。

(2) 在4个50

mL容量瓶中,分别加入30 mL MIBK和5.0 mL贫铅汽油,其中3个容量瓶分别加入(1)中A组的铅标准溶液各5.0 mL,另一个不加铅标准溶液用作空白,分别在这4个容量瓶中加入0.1 mL 3.0%碘-甲苯溶液,5.0 mL 1.0%氯化甲基三辛基铵-甲基异丁基甲酮溶液,最后用MIBK稀释至刻度,得到浓度分别为0.53、1.32、2.64 mg·L-1的铅标准工作溶液。

(3) 另取4个50

mL容量瓶,分别加入30 mL MIBK和5.0 mL贫铅汽油,其中3个容量瓶分别加入(1)中B组的铅标准溶液各5.0 mL,另一个不加铅标准溶液用作空白,分别在这4个容量瓶中加入0.1 mL 3.0%碘-甲苯溶液,5.0 mL 1.0%氯化甲基三辛基铵-甲基异丁基甲酮溶液和2.5 mL的冰醋酸,最后用MIBK稀释至刻度,得到浓度分别为0.53、1.32、2.64 mg·L-1的铅标准工作溶液。

1.3 仪器工作条件

测定铅的波长为283.3 nm;狭缝的光谱带宽0.2 nm;灯电流3.5 mA;乙炔流量1.2 L·min-1;空气流量8.0 L·min-1;火焰高度9 mm。

1.4 试样制备及分析步骤

在一个盛有30 mL MIBK的50 mL容量瓶中,用移液管加入5.0 mL已摇匀的待测汽油试样。加入0.1 mL 3.0%碘-甲苯溶液,反应1 min,再加入5.0 mL 1.0%氯化甲基三辛基铵-MIBK溶液。最后用甲基异丁基甲酮稀释至刻度。调节原子吸收光谱仪处于最佳工作条件下,测定上述不加冰醋酸的铅标准工作溶液及试样,测定其吸光度,制作校准曲线,测出试液的浓度。

同样另取一个50 mL容量瓶,加入30 mL MIBK、5.0 mL已摇匀的待测汽油试样、0.1 mL 3.0%碘-甲苯溶液、5.0 mL 1.0%氯化甲基三辛基铵-MIBK溶液和2.5 mL冰醋酸,用甲基异丁基甲酮稀释至刻度。在原子吸收光谱仪处于最佳工作条件下,测定上述加冰醋酸的铅标准工作溶液及试样,测定其吸光度,制作校准曲线,测出试液的浓度。

2 结果与讨论

2.1 2种试验方法结果的比较

由图1可见,在不同溶剂下,0.53～2.64 mg·L-1浓度范围内铅校准曲线线性关系都很好,2种校准曲线的相关系数分别为0.9986,0.9979。同一汽油样品测得结果见表1,分别各测定6次。2种方法结果误差为0.04 mg·L-1,使用MIBK-5%冰醋酸体系的方法的准确度和精密度令人满意,能够满足分析的要求。

1.用MIBK-5%冰醋酸作溶剂;2.用MIBK作溶剂

2.2 方法的回收率实验

取4个50 mL容量瓶,分别加入30 mL MIBK和2.5 mL 5.3 mg·L-1铅标准溶液,再分别加入13.2 mg·L-1铅标准溶液各2 mL,4 mL,6 mL,8 mL,然后这4个容量瓶中分别加入0.1 mL 3.0%碘-甲苯溶液,5.0 mL 1.0%氯化甲基三辛基铵-甲基异丁基甲酮溶液和2.5 mL的冰醋酸,最后用MIBK稀释至刻度。测定结果见表2,结果显示铅的回收率为98.6%～104.8%。

2.3 MIBK-5%冰醋酸体系稳定性实验

从表3的数据可以看出,MIBK-5%冰醋酸作为溶剂的铅标准溶液放置15 d时测得的吸光度变化不大,铅校准曲线线性关系较为满意。放置30 d后,可能由于金属离子的析出、吸附,使铅标准溶液浓度降低[2],测得吸光度变化较大,造成样品检测值不准确,误差较大。

3 结论

本方法采用MIBK-5%冰醋酸作为溶剂,测定结果与采用MIBK作为溶剂所得结果接近,回收实验证明本方法准确度较高,且操作简单,快速,干扰较少。解决了原方法存在的铅标准溶液不稳定、需即配即用的问题,明显延长了铅标准溶液的稳定时间,提高了分析工作的效率,因此该方法非常适合在石油化工生产中推广使用。

参考文献

[1]GB/T 8020,汽油铅含量测定法[S].

氢原子光谱实验 篇7

目前, 原子吸收和原子荧光光谱分析技术, 已经成为我国各行业中元素微量和痕量分析的主要手段[1]。本文首先对原子吸收和荧光光谱分析的相关概念进行阐述, 然后结合铜业中对铜、铁和银的化学分析方法进行论述。

1 原子吸收光谱分析概述

原子吸收光谱需要具备以下特点, 才能检测元素能量的变化:

1.1 选择性强

由于原子的吸收带宽比较窄, 所以检测速度比较快而且简单, 甚至可以进行自动检测。在原子吸收光谱分析过程中, 不受到其他光谱干扰。这是由于光谱主线周围的谱线比较窄, 出现发射光谱重叠的概率几乎为零。同时, 光谱周围的邻线分离并不完整, 或者辐射空心阴极灯不会辐射波段长的谱线。

1.2 灵敏度高

原子吸收光谱是目前检测灵敏度最高的方法之一, 其次火焰原子吸收法, 最后是石墨炉原子吸收光谱法。原子吸收光谱是火焰原子吸收法灵敏度的十亿分之一, 所以该方法检测元素的时候精准度更高。

2 原子吸收光谱对铜矿成分的化学分析

2.1 原子吸收光谱分析银元素

原子吸收光谱法广泛应用于含银量地的矿石检测, 但铜精矿中的银检测难度大, 主要是由于铜对银有一定的干扰性。因此, 铜精矿中银量的检测, 需要解决铜对银的干扰。

2.1.1 仪器和试剂

所需仪器:银空心阴极灯和光度计 (AAS110型) 。

试剂:含银量为100μg/m L的标准溶液和分析纯水 (二次蒸馏水) 。

参数:328.1nm波长, 5m A电流, 带宽0.1mm光谱, 6mm高燃烧器, 6.0L/min空气流量, 1.3L/min乙炔流量。

2.1.2 试验方法

在容量瓶 (50m L) 中注入银标准溶液85μg, 注入浓度为8%的硫脲、硝酸溶液以及硫酸铜溶液 (介质) , 用空气-乙炔火焰检测波长为328.1nm位置的原子吸光值。在烧杯 (400m L) 中加入0.8g的试样, 注入硝酸 (硝酸钾饱和过的) 20m L, 在低温情况下加热溶解, 加入高氯酸 (5m L) , 再次加热至出现白烟 (2min以内) , 然后取出制冷, 清洗容器表面和杯壁, 稀释至25m L左右, 再次加热煮沸, 并冷却至常温。在溶液中注入硫脲 (8%) 1m L, 观察是否有白色固体析出, 如果有的话, 注入Fe Cl3溶液 (20%) , 使之消失, 搁置5min左右, 装入容量瓶中 (50m L) , 并进行干过滤, 按照仪器所需要求进行测定[3]。

2.1.3 结果与讨论

(1) 样品溶解

试样溶解铜精矿中的银, 主要以硫化银、氯化银、纯银及银合金的形式出现。试样溶液中的含银量比较低, 所以要大量称样。试样不仅需要王水进行溶解, 还要在溶解之前进行焙烧, 避免出现分析结果过低的现象。实验证明:硝酸 (饱和氯酸钾处理的) 溶解试样, 焙烧至氯酸冒烟 (2min以内) 既不会析出单质硫, 又可以保证样品完全分解, 检验结果也不会偏低。在容量瓶 (50m L) 注入高氯酸 (5m L) , 并未影响银的吸光值。

(2) 铜的干扰

在拟定的情况下, 虽然大部分并存元素之间不存在干扰问题, 但是铜对银的干扰比较明显。在含银量为100μg/m L的标准溶液中, 注入不同的硫酸铜溶液, 发现不同的硫酸铜溶液对银存在一定的干扰。因此, 在实验过程中, 在含银量为100μg/m L的标准溶液中加入0.3g铜, 保持试样中的铜量和银量相一致, 抵消铜的影响。

(3) 硫脲的用量

在微量盐酸情况下, 通过空气-乙炔火焰可以测定银, 灵敏度是中性溶液的3倍, 而且铜离子也不会对银离子造成干扰。在含银量为100μg/m L的标准溶液中注入不同量的硫脲 (8%) , 并未影响银的吸光值。然而, 在未加入硫脲的标准溶液中, 吸光值比较低, 这可能是因为溶液中氯化银沉淀。在微量盐酸情况下, 硫脲使金属银呈3+的Ag (CSN2H4) 化合物存在, 并保持稳定的化学性。实验发现试样中的硫脲注入量过多, 就会产生大量沉淀, 影响银的吸光值。因此, 含银量为100μg/m L的标准溶液中注入的硫脲 (8%) , 需要即时配比, 防止出现含量不准导致吸光值过低的问题。如果溶液中出现少量的白色沉淀, 可以注入Fe Cl3 (20%) 溶液消除沉淀。

(4) 回收试验

在银量的试样 (含银66.5g/t) 中, 注入不同的银标准溶液, 以此实现金属银的回收, 其回收率为99.6%。

2.2 原子吸收光谱分析铜、锌元素

2.2.1 仪器与试剂

仪器:容量瓶 (50m L) 4只、光度计 (AAS110型) 、吸量管 (1m L、2m L、5m L各一支) 。

试剂:吸耳球、锌、铜 (1.1.3) 标准溶液 (100ug/m L) 以及盐酸 (0.5%) 。

2.2.2 实验方法

选取铜、锌标准溶液 (0.5m L, 1.0m L, 2.5m L) 各一份, 放置在容量瓶 (50m L) 中, 并注入盐酸 (0.5%) 1m L, 加入蒸馏水进行稀释。处理后的溶液 (试剂空白液) 和锌标准溶液分别放入火焰原子仪器上进行检测。

216.7nm波长, 6mm高燃烧器, 1.3L/min乙炔流量调到最佳状态, 并记录相应的吸光值, 与标准曲线进行定量分析, 最后带入公式进行含量分析。样品 (处理后的) 采用上述相同的方法放置在石墨炉原子仪上进行分析, 检测出相应的吸光值, 与标准曲线比较进行定量分析, 最后带入公式进行含量分析。

3 光谱仪使用的注意事项

3.1 光谱仪的前期准备工作

光谱仪所运行的分析软件是在Windows平台上进行的, 所以要求操作人员对Windows操作系统有所了解。如果操作人员不熟悉Windows操作系统没救很难熟练操作光谱仪, 也不能进行原子荧光谱分析。

3.2 光谱仪上的键盘与鼠标使用方法

Windows平台作为可视化界面, 其具有操作灵活, 多窗口同时打开的优点。操作人员需要借助鼠标和键盘等设备进行操作, 所以光谱仪的相关软件中也配备了键盘和鼠标的操作, 可以更加灵活地进行分析。

4 总结

随着社会的不断发展, 铜矿行业在经济发展中的地位日益提高。铜矿中经常富含有其他元素, 所以对铜矿样品进行化学分析, 可以帮助检测出铜矿中铜元素的含量。目前, 铜矿中其他元素的分析主要采用一种方法, 原子吸收和原子荧光光谱分析法, 该方法具有操作简便、检测准确等特点。希望本文的研究可以为铜矿业的元素分析提供帮助。

摘要：20世纪50年代, 我国开始应用原子光谱对各种元素进行分析, 诸如, 冶金、地质和机械等行业。随着原子光谱分析技术的不断发展, 衍生出很多新的分析技术, 使样品元素的研究更加清晰。目前, 原子吸收和原子荧光光谱分析的结合, 成为我国原子光谱分析的主要手段。本文以此为切入点, 研究矿山样品中的银、铜、锌等元素的化学分析。

关键词：原子荧光,原子吸收,光谱分析

参考文献

[1]徐岩.浅谈原子吸收光谱分析技术的应用[J].广州化工, 2012 (3) :43~45.

[2]臧淑梅.原子荧光分析的发展动态[J].黑龙江水产, 2012 (1) :33~35.

氢原子光谱实验 篇8

关键词：原子吸收仪,调试,方法

原子吸收光谱法亦称原子吸收分光光度法, 是基于蒸气相中待测元素的基态原子对其共振辐射的吸收强度来测定试样中该元素含量的一种仪器分析方法。原子吸收光度是精密测定金属元素含量方法, 其测量精度达级。被基态原子吸收后的谱线, 经分光系统分光后, 由检测器接收, 转换成为电信号, 再经放大器放大, 由显示系统显示出吸光度或光谱图。而原子吸收光谱仪测定数据的影响因素较多, 测试条件要求严格控制。每一新设备或检修后的设备都需要严格调试后方能使用。调试包括气路、波长、光强度、燃烧器高度等。

一、仪器检查调试方法

1. 气路检查:气路是安全操作的关键。

原子吸收光谱仪所用的燃气为乙炔, 它与空气混合点燃易发生爆炸。如果出现泄漏, 将威胁操作者的人身安全。因此气密性的检查是首要任务。每次使用之前要检查电路及气路的连接。

(1) 绝大多数仪器的气路通常采用聚乙烯塑料管, 时间长了非常容易老化 (建议聚乙烯塑料管使用年限2~3年) 。因此要经常对气路进行检测、检漏, 尤其是乙炔气渗漏可能造成事故。严格禁止在乙炔气路管道中使用紫铜、黄铜及银制零配件, 并要严禁使用油类物质, 测试高浓度铜或银溶液时, 应反复用去离子水中喷洗。用棉签沾肥皂水涂抹气路各连接处 (图一) , 遇有漏气现象要立即更换元件。检测完毕后一定要将肥皂水擦拭干净。当仪器测定完毕后, 要首先关闭乙炔钢瓶输出阀门, 其次等燃烧器上火焰熄灭后再关避仪器上的燃气阀, 最后再关避空气压缩机的开关, 以确保操作者的人身安全。

(2) 检查废液管中部要有水封, 避免回火现象发生。同时废液管出口处不要插入废液桶液面下, 避免形成双水封。

2. 光路与光强度调试与检查:光强度是测定灵敏度关键。

光强度达到越大, 灵敏度越高。调试仪器应选用波长大于250nm, 辐射强度大, 发光稳定, 对火焰状态反应迟钝的元素灯作为光源, 最好是铜灯, 镁、镍等元素灯也可以。

(1) 对光调整。 (1) 光源对光调试:空心阴极灯要在不点亮情况下进行安装;灯的前后安装位置定位参考如下:832.1nm空心阴极灯, 其石英窗口距透镜筒约2cm, 193.7nm空心阴极灯, 其石英窗口碰到透镜筒, 其余元素灯的安装即按波长确定其前后位置, 波长值愈小愈靠前。接通电源, 点燃元素灯。移动灯的位置分别调节灯的前后、升降、旋转 (左右) 旋钮, 调单色器波长至该元素最灵敏线, 使显示有信号输出, 使接收器得到最大光强。检查方法用一张白纸挡光检查, 阴极光斑应聚焦成像 (为正圆而不是椭圆) 其成像位置在燃烧器缝隙中央或稍微靠近单色器一方 (图二) 。

(2) 燃烧器对光调试:将燃烧器缝隙位于光轴之下并平行于光轴, 通过改变燃烧器前后、转角、水平位置来实现。先调节能量显示为最大值, 再将用牙签或火柴杆插在燃烧器缝隙中央, 能量显示应从最大回到零。然后将牙签或火柴杆垂直放置在缝隙两端, 显示的透光度应降至30%左右, 如达不到上述指标, 应对燃烧器的位置再稍微调节, 直到满足要求为止。同时可以点燃火焰, 喷雾该元素的标准溶液, 调节燃烧器的位置, 到出现最大吸光度为止。

(2) 喷雾器调整。喷雾器中的毛细管和节流嘴的相对位置和同心度是调节喷雾器的关键, 毛细管口和节流嘴同心度愈高、雾滴愈细, 雾化效率愈高。一般可以通过观察喷雾状况来判断调整的效果, 拆开喷雾器, 用一张滤纸, 将雾喷到滤纸上, 滤纸稍湿且非常均匀则是恰到好处的位置。有些仪器的喷雾器是可调的, 在未点火时, 先将喷雾器调节到反喷位置, 即插入液面的毛细管出现气泡, 然后点燃火焰喷雾标准液, 按相反方向慢慢移动, 得到最大吸光度便可固定下来。

(3) 碰撞球的调节。碰撞球位置以噪音低, 灵敏度高为好。第一将喷雾器卸下, 第二把一根约200mm长的聚乙烯毛细管插进雾化器的金属毛细管中, 吸喷蒸馏水, 第三左右微动玻璃撞击球改变碰撞球位置, 第四将燃烧室内的空气管道接在雾化器上, 第五空气压缩机, 以纯水喷雾作试验, 当喷出的雾远而细, 并慢慢转动前进时, 使雾滴达到最佳状态, 就是它的最佳位置 (图三) 。将雾化器安装在预混室前边的接口上, 重新试喷雾并调整。这项调节有较大难度, 必须由专业人员操作。一般情况下使用出厂时的位置不再调节。

(4) 试样提取量的调节。试样提取量是指每分种吸取溶液的毫升数, 表示为ml/分钟, 溶液提取量与吸光度不成线性关系, 在4~6ml/min有最佳吸收灵敏度, 大于6ml/min灵敏度反而下降。其调节方法:通过改变喷雾气流速度和聚乙烯毛细管的内径及长度 (多以改变聚乙烯毛细管的长度为主) , 实现调节试样提取量, 以适应各种不同溶液的喷雾。

二、原子吸收光谱仪的维护与保养

仪器维护保养是精密测定的前提。良好的保养不但提高仪器的使用寿命, 同时也是准确测定的关键所在。保养首要是规范操作者的责任心, 其次要明确主要部件易出现的问题及解决办法。

1. 原子化系统的维护与保养。

在每次样品测试分析完之后要进行要对雾化燃烧器系统清洗一次。以保证狭缝不留残渣、确保火焰的稳定性。包括喷雾器、雾室和燃烧器。

清洗方法: (1) 继续点燃火焰用去离子水 (可用二次蒸馏水代替) 喷蒸5分钟以上, 目的是清除残留的微量样品。若喷入有机样后, 可先喷与样品互溶的有机溶液5分钟, 再喷1%的硝酸5分钟, 最后喷去离子水 (可用二次蒸馏水代替) 5分钟以上。 (2) 溢出的溶液滴, 特别是有机溶液滴应及时清除。 (3) 废液管积液到达雾化桶下面后会使测量时极其不稳定 (要避免形成双水封) , 所以要随时检查废液管是否畅通, 定时倾倒废液。

问题与处理:当喷雾器 (毛细管) 发生塞碍现象时, 千万不能用细金属丝去通透, 那样极易损坏玻璃零件。取下四个螺钉及小弯角, 卸下撞击球, 用压缩空气反吹, 疏通气路。还可以将喷嘴的玻璃部分浸泡在酸中。如果是有机溶剂造成的堵塞, 可将前端插入重铬酸钾溶液中浸泡。通气后, 用去离子水 (可用二次蒸馏水代替) 喷蒸5分钟以上即可。燃烧器的缝隙上方应是一片燃烧均匀呈带壮的兰色火焰。若火焰呈齿形, 说明燃烧头缝隙有污物需要清洗。若是盐类结晶, 可用滤纸插入缝口擦拭, 也可以卸下燃烧器用1:1乙醇-丙酮清洗;如有熔珠出现可用金相砂纸打磨或刀片轻轻磨刮, 不能将缝隙刮毛, 严禁用酸浸泡。此项工作需严谨、细致的人员在极小心的情况下完成。

2. 光源的维护保养。

空心阴极灯及光学系统表面沾有灰尘可用洗耳球吹掉。当表面沾有手印或油污, 不能用镜头纸或脱脂棉干擦, 只能用酒精和乙醚 (按1∶3) 混合液沾脱脂棉轻轻擦拭。空心阴极灯使用寿命5m A灯电流在1000小时以上。如果长期不用, 则2~3个月让它通电点燃1~2小时。灯的复活:采用反接去气法。将灯的两极与电源正负极反接, 在最大工作电流状态下, 点燃20~30分钟, 使阴极红热, 达到去气目的。

总之, 无论是检查、调试、维护与保养的每一个步骤都需要严谨认真的工作态度;每一个细节都不可以疏忽大意;每一个工作节点都要求尽善尽美。这样仪器才可以保持最佳状态, 才可以测出准确有效的数据。

3. 光学系统维护和保养。

外光路的光学元件必须经常保持清洁、干净, 其清洗周期每年至少一次。如果光学元件上有灰尘沉积、只需用擦镜纸擦试干净即可;如果光学元件上沾有油污或溅上测定样品溶液时, 将光学元件污染部分先浸在乙醇与乙醚的混合液 (1∶1) 中洗涤, 然后并用干燥了的纱布去擦试干净, 再后用蒸馏水冲洗, 最后用洗耳球吹去水珠。清洁过程中, 严禁用手去擦试金属硬物或触及镜面。

参考文献

[1]穆华荣.分析仪器维护[M].化学工业出版社, 2006.

氢原子光谱实验 篇9

关键词：原子吸收,萃取,尿铅

我市有蓄电池厂、大型油脂化工厂等多家铅危害作业厂家,每年卫生监督检验机构都要对大量接触铅作业工人进行尿铅测定,根据尿中铅含量高低,了解铅作业工人排泄铅和铅吸收情况。目前,尿铅测定方法主要有示波极谱法、氢化物发生—原子吸收法、石墨炉原子吸收法等[1],但这些方法所用仪器要么昂贵,要么方法耗时,尚不能在基层普及。起初,我们用经典方法——双硫腙法测尿铅,但该方法试剂消耗量大,操作步骤繁琐,工作量大,灵敏度无法提高,不适合大批量低含量铅样品的快速测定,后来参照盐酸—碘化钾/甲基异丁酮法[2]测定尿铅,几年来,通过摸索实践,对方法加以改进,收到很好的效果。

1 材料与方法

1.1 试剂

混合酸:硝酸+高氯酸=4+1;盐酸:1+1;碘化钾溶液(100 g/L);抗坏血酸溶液(100 g/L);甲基异丁酮(MIBK),又名4-甲基戊酮-2;用去离子水饱和;铅标准溶液(1000 μg/L):国家标准物质研究中心供应;铅标准使用液(1 μg/ml):把铅标准溶液用0.5 mol/L硝酸逐级稀释。方法用水为去离子水,如无特殊说明方法用试剂均为优级纯。

1.2 仪器

原子吸收分光光度计(WFX-1D型,原北京第二光学仪器厂产);可调试电热板;玻璃仪器:所用玻璃仪器均用稀硝酸浸泡过夜,用水反复冲洗,最后用去离子水冲洗干净。

1.3 分析步骤

1.3.1 样品处理

准确吸取尿液20.0 ml于150 ml三角烧瓶中,加混合酸5 ml于电热板上加热至近干,立即取下,冷却后即得白色残渣。若残渣中带有黑色或黄色,说明消化不彻底,可再加数滴混合酸消化,直到呈现白色残渣。用去离子水分3次冲洗三角烧瓶内的白色残渣,倒入10 ml具塞比色管内(3次冲洗量为6 ml)。取与样品同量的混合酸按同一操作方法做空白试验。

1.3.2 标准系列的制作及样品测定

吸取0.0、0.2、0.4、0.8、1.2、1.6、2.0 ml标准使用液(相当于0.0、0.2、0.4、0.8、1.2、1.6、2.0 μg铅),分别置于10 ml具塞比色管中,加水至6 ml。于样品消化液、试剂空白和铅标准系列中分别加入盐酸0.2 ml、碘化钾1.3 ml、抗坏血酸0.2 ml,补加去离子水至8 ml混匀,各加入2.0 ml MIBK剧烈振摇2 min,静置分层。将有机相导入原子化器进行测定。仪器参考条件:铅空心阴极灯电流2 mA,占空比电位器度数为4.5,λ=283.3 nm,狭缝0.2 nm,毛细管提升量控制在4～6 ml/min,火焰为紫蓝色贫燃焰。根据标准系列浓度对应的吸光度值绘制标准曲线或回归方程,各样品吸光度值与标准曲线比较或代入方程求得结果。

1.3.3 计算

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式中:X—尿液铅含量,mg/L;m1—从标准曲线上查出或代入回归方程算出样品铅的含量,μg;m0—试剂空白中铅含量,μg;20—样品处理用原尿体积,ml。

2 结果与讨论

2.1 条件试验

2.1.1 盐酸加入量对铅吸光度值的影响

本方法中,在碘化钾和抗坏血酸加入量不变的情况下,变化盐酸的加入量,变化梯度为0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 ml,则对相对应的一定浓度的铅溶液吸光度值(有机层铅吸光度)也随着变化,产生最大吸光度值时盐酸加入量为0.2 ml。

2.1.2 碘化钾加入量对铅吸光度值的影响

本方法中,在盐酸和抗坏血酸加入量不变的情况下,变化碘化钾加入量,变化梯度为0、0.1、0.2……1.5、1.6,则对应的一定浓度值铅的溶液吸光度值(有机层铅吸光度)也随着变化,产生最大吸光度值时碘化钾加入量为1.3 ml。

2.1.3 抗坏血酸的影响

本方法中,其他条件不变,对一定浓度的铅溶液加抗坏血酸0.2 ml放置15 min,有机层铅吸光度值保持不变,不加抗坏血酸吸光度值降低。

2.2 方法的线性关系与精密度

铅含量在0～4.0 μg范围内作标准曲线,回归方程为Y=0.095 X+0.0015,相关系数r=0.9975。

取6份尿液平行样,按本方法进行精密度试验,结果为(0.155±0.010)mg/L,相对标准偏差为5.6%。

2.3 方法的准确度

在样品中分别加入含0.2、0.8、1.0 μg的铅标准使用液,测定铅的回收率为90.0%～94.5%。

2.4 方法优点

①HCl-KI/MIBK体系试剂稳定,选择性好,一次能同时萃取和测定的元素不多(仅Cu,Pb,Zn,Cd等),可避免样品中大量Fe、Mn的干扰。萃取富集倍数一般为10,加之喷入火焰的是还原性燃料MIBK,能提高灵敏度几倍,因此,总的效果使灵敏度提高数十倍[2]。完全能满足低铅样品的测定。②尿中有大量盐分,可以干扰测定,产生背景吸收,使结果偏高,消除背景吸收干扰的方法可以用化学分离手段除去产生背景吸收干扰的组分[3]。本法尿液经萃取后,盐分不被萃取,从而排除尿中盐的干扰。③用具塞比色管萃取代替分液漏斗萃取,萃取后直接导入原子化器测定,操作简便,减少用分液漏斗萃取的繁琐过程,降低工作量,从而提高工作效率。10 ml具塞比色管刻度上部留有空间,可以满足萃取用。

2.5 注意事项

①喷有机溶剂MIBK于火焰,因MIBK为易燃溶剂,可以助燃,在测定时要控制毛细管流量,且要调小乙炔流量,以保持火焰为蓝紫色。②用混合酸分解样品时,在驱赶HClO4时不可将试样蒸至干涸(应为近干),因为此时Fe、Al盐可能生成难溶的氧化物而包裹待测金属,使结果偏低[2]。

参考文献

[1]孟亚军,张克荣.在线富集—火焰原子吸收法测定尿中痕量铅.中国卫生检验杂志,2003,13(4):191.

[2]魏复盛,齐文启.原子吸收光谱及其在环境分析中的应用.北京:中国环境科学出版社,1988:274,273,192.

氢原子光谱实验 篇10

1 材料与方法

1.1 原理

样品在酸性条件下加热消解, 王水使样品中的砷氧化成砷 (Ⅴ) , 在硫脲作用下, 将砷 (Ⅴ) 还原成砷 (Ⅲ) 。砷 (Ⅲ) 与硼氢化钾在氢化物发生系统中生成砷化氢, 过量的氢气和砷化氢与氩气结合进入加热的原子化器, 形成氢氩火焰, 使待测元素原子化。砷空心阴极灯发射的特征谱线通过聚焦, 将砷原子从基态激发至高能态, 再回到基态的过程中发射出特征波长的原子荧光。其强度在一定范围内与砷的浓度呈正比。由标准系列定量分析出样品中砷的含量。

1.2 试验材料

1.2.1 仪器。

AFS-8220型双道原子荧光光度计 (北京吉天) , 砷空心阴极灯, 可调温水浴锅。

1.2.2 试剂。

盐酸 (GR) 、硝酸 (GR) 、二次去离子水、砷标准溶液 (100 mg/L) ; (1+1) 王水:1体积硝酸与3体积盐酸混合, 用水稀释1倍;5%硫脲溶液:取5.0 g硫脲加少量水加热溶解, 用水定容至100 mL;还原剂:取0.5 g氢氧化钠溶于少量水, 再取2.0 g硼氢化钾溶入, 用水定容至100 mL;稀释液 (载流) :取50 mL盐酸用水稀释并定容至1 000 mL。

1.3 试验方法

1.3.1 样品消化处理。

准确称取土壤样品0.500 0 g于50 mL具塞比色管中, 加少量水润湿样品, 加 (1+1) 王水10 mL, 一份加塞后充分摇匀, 冷消化过夜;另一份直接加塞后充分摇匀, 加盖于沸水浴中加热消解2 h赶酸, 中途摇动数次, 取出冷却, 用水稀释至刻度线, 摇匀静置。加5%硫脲溶液5 mL, 用水稀释至刻度线, 摇匀静置。取上清液待测[3]。以同样的步骤做试剂空白和质控样。质控样为国家标准物质:GBW (E) 080117 (GSS-3) 和GBW (E) 080120 (GSS-7) 。

1.3.2 工作曲线。

配制砷标准操作液 (1 000μg/L) , 从中分别准确吸取1、2、4、6、8 mL置于100 mL容量瓶中, 加入5 mL5%硫脲溶液, 用水稀释至刻度线, 摇匀静置, 待上机。此砷标准系列为0～80μg/L。

1.3.3 上机测量。

设定好工作条件并预热20 min, 按照仪器工作站的要求设定各项参数、计算结果。仪器条件:负高压260 V, 灯电流45 mA, 载气流量300 mL/min, 屏蔽气流量800 mL/min。测量条件:读数方式为峰面积, 测量方式为标准曲线法, 原子化高度8 mm;读数时间10 s。

2 结果与分析

2.1 标准系列与样品测定结果

砷标准曲线在0～80μg/L范围内均系线性关系 (表1) , 质控样GSS-3和GSS-7中测出的平均值与给定的标准中值相对误差分别为4.3%和5.8%, 且2个质控样与3个样品的相对标准偏差范围在0.71%～3.56% (表2) , 表明该方法的准确度和精密度较高。对于消解方法[4]的选择, 用王水消解土壤后, 必须在室温下冷消解一夜, 于次日在水浴锅中加热, 否则测量值偏低 (表3) 。

2.2 各条件因素对结果的影响以及注意事项

2.2.1 预还原剂的选择。

土壤经酸化消解后, 一般以高价态五价砷存在, 单一硼氢化钾不能将五价砷定量还原完全。试验选用5%的硫脲, 一是为了反应完全, 二是因为加抗坏血酸后溶液不易保存, 影响结果。

2.2.2 测量试剂的选择。

一是酸的选择。盐酸、硝酸等中常含有杂质, 试验必须采用优级纯的酸[5]。在用盐酸作为载流时, 酸度跟砷的荧光强度与线性范围呈正比, 因此选用5%的盐酸时, 两者基本稳定, 满足测量要求。二是硼氢化钾浓度的影响。浓度过低, 还原力差, 灵敏度低;浓度过高, 会产生大量氢气稀释待测成分, 导致荧光强度下降, 因此选择2%浓度时既经济又能得到稳定结果。

2.2.3 仪器条件的选择。

一是原子化器高度。原子化器高度与样品的原子化率有关, 不过高度过高会导致灵敏度下降, 过低会导致气相干扰, 影响检出限。本试验控制在8 mm时, 荧光强度较强, 读书稳定。二是负高压及灯电流。负高压与荧光强度成正比, 负高压增大, 荧光强度也增大, 但同时背景强度也随之增大。此外, 灯电流过高会严重影响灯的寿命, 过低灵敏度差且不稳定。土壤中砷的含量一般较高, 在选择灯电流时要根据仪器性噪比来确定。三是载气及屏蔽气流量。载气及屏蔽气流量对荧光强度有较大影响。流量过大, 会稀释氢化物, 降低灵敏度, 同时不可避免地产生更大的分子干扰;流量过小, 难以迅速将氢化物带入原子化器, 出峰时间较晚会影响检测效率, 且会使火焰状态不稳定。

2.2.4 操作过程中的注意事项。

一是土壤消解全过程必须在通风橱内进行, 排风设施需维持抽力恒定, 以保持稳定的氩氢火焰;二是所用的器皿要在1∶1的硝酸溶液中浸泡12 h以上, 使用前用水冲洗干净, 再用去离子水冲洗3～4遍, 晾干备用;三是对于所用试剂的纯度应选在优级纯以上的试剂, 在整个试验过程中必须保证不含或少含被测元素及干扰元素;四是硫脲、还原剂、标准操作液应现配现用, 待测试剂和操作液需放置30 min左右再上机。

3 结论

测定土壤中的砷时, 前处理方法、试剂、测量以及仪器条件的选择对结果都有较大影响。本试验采用的水浴消解法准确可靠、操作简便、灵敏度高, 稳定性好, 同时一次可恒温消解批量样品且选用试剂量少, 减少了对环境的污染和对人体的危害, 可广泛应用于环境土壤的检测。

参考文献

[1]杨丽洲, 陶大钧.土壤和底质中砷的形态及前处理技术[J].甘肃环境研究与监测, 2000, 13 (1) :17-19.

[2]齐文启, 孙宗光, 石金宝.环境检测实用技术[M].北京:中国环境科学出版社, 2006:161-179.

[3]刘应希.氢化物发生—原子荧光光谱法测定土壤中的总砷[J].中国环境监测, 2005, 21 (6) :22-24.

[4]李琳, 谢翡.水浴消解法测定土壤中的砷[J].广东化工, 2009, 36 (11) :148-151.