重金屬離子的測定——原子吸收光譜法污染控制與資源化研究國家重點實驗室，袁園熟悉PE-AA400型原子吸收分光光度計的使用方法掌握原子吸收分光光度法測定鉛、鎘、銅的定量方法一、目的二、原理

1原子吸收光譜分析的基本原理定義:AAS是通過測量基態原子對共振輻射的吸收來確定被測組分濃度的分析方法

關鍵詞:基態原子共振輻射吸收測量

f振子強度，常數。峰值吸收系數：當使用銳線光源時，可用K0代替Kv，則：

A=k

N0

b；

N0∝N∝c（N0激發態原子數，N基態原子數，c待測元素濃度）

所以：A=lg(IO/I)=K'c2、定量基礎三、PEAA400型原子吸收光譜儀1、經典的光路圖一、流程

+-NeorArFillGasEndWindowCathode

Anode空心陰極燈的結構2、光源:能發射有足夠強度的，寬度很窄的譜線，同時信號穩定，燈的使用壽命長。PEAA400空心陰極燈位空心陰極燈結構如圖所示3、原子化系統1.作用將試樣中離子轉變成原子蒸氣。2.原子化方法火焰法3.火焰原子化裝置—霧化器和燃燒器。(1)霧化器：結構如圖所示：主要缺點：霧化效率低。

AAS中最核心的問題是如何使試樣原子化.通常使用火焰.電加熱和化學反應的辦法.無論什么方法都要求有較高的溫度和良好的還原氣氛.同時要求干擾少.原子停留時間長.空氣—乙炔焰簡單.方便.干擾較少.對很多元素適用.AAS對原子化器的要求

原子化技術

目前采用的技術有

1火焰原子化包括空氣-乙炔焰,笑氣-乙炔焰2石墨爐原子化3化學原子化,即利用氫化發生技術進行原子化可以用火焰加熱或電加熱方式4冷原子吸收技術(測定汞)FAAS結構火焰火焰溫度的選擇：（a）保證待測元素充分離解為基態原子的前提下，盡量采用低溫火焰；（b）火焰溫度越高，產生的熱激發態原子越多；（c）火焰溫度取決于燃氣與助燃氣類型，常用空氣—乙炔，最高溫度2600K能測35種元素。

火焰類型：

化學計量火焰：溫度高，干擾少，穩定，背景低，常用。

富燃火焰：還原性火焰，燃燒不完全，測定較易形成難熔氧化物的元素Mo、Cr、稀土等。

貧燃火焰：火焰溫度低，氧化性氣氛，適用于堿金屬測定。4、單色器1.作用將待測元素的共振線與鄰近線分開。2.組件色散元件（棱鏡、光柵），凹凸鏡、狹縫等。3.單色器性能參數

（1）線色散率（D）：兩條譜線間的距離與波長差的比值ΔX/Δλ。實際工作中常用其倒數Δλ/ΔX

（2）分辨率：儀器分開相鄰兩條譜線的能力。用該兩條譜線的平均波長與其波長差的比值λ/Δλ表示。

（3）通帶寬度（W）：指通過單色器出射狹縫的某標稱波長處的輻射范圍。當倒色散率（D）一定時，可通過選擇狹縫寬度（S）來確定：W=D

S5、檢測系統主要由檢測器、放大器、對數變換器、顯示記錄裝置組成。

1.檢測器---將單色器分出的光信號轉變成電信號。如：光電倍增管。分光后的光照射到光敏陰極K上，轟擊出的光電子又射向光敏陰極1，轟擊出更多的光電子，依次倍增，在最后放出的光電子比最初多到106倍以上，最大電流可達10μA，電流經負載電阻轉變為電壓信號送入放大器。2.放大器---將光電倍增管輸出的較弱信號，經電子線路進一步放大。

3.對數變換器---光強度與吸光度之間的轉換。

4.顯示、記錄分析條件的選擇靈敏度精密度準確度1、靈敏度:在AAS的發展史上曾用1%吸收所需要的物質濃度作為靈敏度，現在稱1%吸收為特征濃度，即能產生吸光度0.0044所對應的被測物質濃度。靈敏度定義為校正曲線的斜率在A=f(c)的校正曲線中，靈敏度用S表示S=dA/dc，常用檢測限DL來表示方法是否靈敏，DL=3σ/S，式中σ為用空白溶液11次測量的標準偏差。2、精密度：精密度是對同一試樣進行多次測量所得結果的重復程度。精密度分儀器精密度和方法精密度，后者由測定過程中的隨機誤差決定。精密度RSD用下式表示：RSD=σ/Aσ為某試液測定11次的標準偏差，A為11次測定的平均值。3、準確度：準確度是表示測定值與真值的符合程度。真值是無法得到的，需要通過多次準確測量才能得到。常用標準物質作比較來計算。如果沒有標準物質，則需要用加標回收來證實。測定條件的選擇(1)分析線一般選待測元素的共振線作為分析線，測量高濃度時，也可選次靈敏線(AA400一般有多條譜線可選擇)(2)狹縫寬度無鄰近干擾線（如測堿及堿土金屬）時，選較大的通帶，反之（如測過渡及稀土金屬），宜選較小通帶。(3)空心陰極燈電流在保證有穩定和足夠的輻射光通量的情況下，盡量選較低的電流。(4)火焰依據不同試樣元素選擇不同火焰類型。(5)觀測高度調節觀測高度（燃燒器高度），可使元素通過自由原子濃度最大的火焰區，靈敏度高，觀測穩定性好。四、測定步驟1、方法的濃度范圍:銅：0.05-5mg/L;鉛：0.50-10mg/L;2、工作條件：銅：波長:324.7nm;燈電流：8mA；狹縫：3.375mm；鉛：波長:283.3nm;燈電流：8mA；狹縫：3.375mm；3、標準曲線的繪制：標準的配置與濃度銅：0，0.25，0.50，1.00，2.00，5.00（mg/L）鉛：0，0.50，1.00，2.00，5.00，10.00（mg/L）四、測定步驟3、樣品的預處理（1）、水樣清亮可以加0.2%硝酸酸化后直接測定。（2)、樣品含有較多有機物時，取100ml水樣放入200ml燒杯中，加入硝酸5ml，在電加熱板上加熱消解。待大部分有機物分解后，取下稍冷，加入2ml高氯酸繼續加熱至開始冒白煙。如消解不完全，再補加5ml硝酸和2ml高氯酸繼續加熱，直至濃厚白煙將盡（不可蒸干），取下稍冷，加1%硝酸20ml，溫熱至殘渣溶解，移入100ml容量瓶中，定容。四、測定步驟4、操作步驟：（1）打開排風系統，打開穩壓電源，打開空氣壓縮機（先擰松底部的放水閥進行放水），打開乙炔鋼瓶總閥門，調整分壓閥，使壓力在0.1MPa處。（2）打開儀器前門，打開置于前面板底部的儀器電源開關（3）打開電腦，開啟工作軟件WinLab32forAA，系統自動自檢并初始化，待SystemStatus卡上（或Diagnostics卡上）AA400spectrometer和Flam兩大組件都自檢通過后（打綠勾），方可進行下一步操作。四、測定步驟（4）點擊快捷鍵Wrkspc，打開一個工作界面，此時電腦屏幕上同時出現4個操作窗口，分別為Flamecontrol（用于點火操作和火焰控制）、CalibrationDisplay（顯示標準曲線）、ManualAnalysisControl（用于控制空白、標準曲線和樣品的測定）、Results（顯示測定結果，包括吸光度值和濃度）。（5）新建一個測試方法：File—new—method，選擇待測元素，點擊ok，在MethodEditor卡上的MethodDescription中填上操作者名稱和標準曲線濃度范圍，在Spectrometer、Sampler、Calibration、Checks、OKQC、Option六頁上選擇合適的分析條件（標準曲線濃度的單位和各點的值、在進樣器上的位置、測試重復次數、標準曲線類型及限制條件等等參數）。設置完畢保存方法：File—save—method，給方法起個名，以便下次測定時直接調用。四、測定步驟（6）新建樣品信息列表：點擊快捷鍵SamInfo，在SampleInformationEditor卡上填上待測樣品相關信息。設置完畢保存樣品信息列表File—save—SampleInfoFile。（7）在燈架上插入待測元素的空心陰極燈，點擊快捷鍵Lamps，彈出LampSetup設置卡，將綠色光標移止相應燈位置，并輸入該元素的名稱，在DesiredCurrentApply內輸入燈電流（在燈的標簽上有推薦的使用電流值），點擊Setup設置并打開該燈，燈能量大于25后，則可以正常使用。（此過程需時1分多）。四、測定步驟（8）在Flamecontrol窗內點火。當SafetyInterlocks按紐為綠色時，先點擊BleedGases排空殘留的氣體，點擊ON點火。把吸液毛細管用紙擦干凈，放入純水中，此時火焰為藍紫色，既表示正常，火焰發黃則說明管路中鹽類物質較多，要反復沖洗。（9）在ManualAnalysisControl窗內按照設置的順序進行測定先測定空白，再測定標準曲線，之后用水洗管路至火焰呈籃紫色，插入樣品中進行樣品測定。若樣品中鹽含量很高（表現為火焰很黃），則每測完一個樣品就要用1%的硝酸和水沖洗管路，使火焰呈籃紫色后方可進行下一個樣品測試。注意填上保存樣品信息和測試結果的文件名。標準曲線可在CalibrationDisplay窗口內看到，測試結果可在Results窗口內讀出。四、測定步驟（10）分析結束后，用1%的硝酸和水沖洗管路，使火焰呈籃紫色后，先關閉乙炔，再關閉空氣壓縮機，關火焰（也可先關火焰，再關乙炔，最后關空壓機），拿開吸液毛細管，點擊BleedGases排空管路殘留的氣體。（11）記錄測試結果，退出程序，關閉儀器電源和電腦，關閉穩壓電源，排掉空氣壓縮機內的水分，關閉通風設備。（12）清潔并整理實驗臺面，在儀器使用記錄本上記錄實驗內容及異常情況。測定步驟1、打開排風系統，打開穩壓電源，打開空氣壓縮機（先擰松底部的放水閥進行放水），打開乙炔鋼瓶總閥門，調整分壓閥，使壓力在0.1MPa處。2、打開儀器前門，打開置于前面板底部的儀器電源開關。3、打開電腦，開啟工作軟件WinLab32forAA，系統自動自檢并初始化，待SystemStatus卡上（或Diagnostics卡上）AA400spectrometer和Flam兩大組件都自檢通過后（打綠勾），方可進行下一步操作。測定步驟4、點擊快捷鍵Wrkspc，打開一個工作界面，此時電腦屏幕上同時出現4個操作窗口，分別為Flamecontrol（用于點火操作和火焰控制）、CalibrationDisplay（顯示標準曲線）、ManualAnalysisControl（用于控制空白、標準曲線和樣品的測定）、Results（顯示測定結果，包括吸光度值和濃度）。5、新建一個測試方法：File—new—method，選擇待測元素，點擊ok，在MethodEditor卡上的MethodDescription中填上操作者名稱和標準曲線濃度范圍，在Spectrometer、Sampler、Calibration、Checks、OKQC、Option六頁上選擇合適的分析條件（標準曲線濃度的單位和各點的值、在進樣器上的位置、測試重復次數、標準曲線類型及限制條件等等參數）。設置完畢保存方法：File—save—method，給方法起個名，以便下次測定時直接調用。測定步驟Spectrometer頁的設置：有兩項，分別為DefineElement和Setings.

在DefineElement項內設置MethodDescription(輸入操作者和日期),Element(輸入待測元素符號),Wavelengh(選擇測量波長，通常為靈敏線),Slit(nm)(狹縫，通常選2.7/0.5),Type(測量類型，有3種，AA、AA-BG、Emission，一般選擇AA，需要扣背景時選AA-BG，測量K和Na時選Emission).在Setings項下設置Time(sec)(測量時間，一般為3秒),Dalay

Time(sec)(延遲時間，一般為0),Replicates(重復次數，一般為2或3次)。同時選中SameforAllSample選項（表示以上設置對所有樣品有效）和LampCurrent的第一個選項Usevalueenteredinlampsetupwindow。測定步驟Spectrometer頁的設置：有兩項，分別為DefineElement和Setings.

在DefineElement項內設置MethodDescription(輸入操作者和日期),Element(輸入待測元素符號),Wavelengh(選擇測量波長，通常為靈敏線),Slit(nm)(狹縫，通常選2.7/0.5),Type(測量類型，有3種，AA、AA-BG、Emission，一般選擇AA，需要扣背景時選AA-BG，測量K和Na時選Emission).在Setings項下設置Time(sec)(測量時間，一般為3秒),Dalay

Time(sec)(延遲時間，一般為0),Replicates(重復次數，一般為2或3次)。同時選中SameforAllSample選項（表示以上設置對所有樣品有效）和LampCurrent的第一個選項Usevalueenteredinlampsetupwindow。測定步驟6、Sampler頁的設置：oxidant(有Air和N2O兩種，使用那一種氣體就選那一種，空氣最常用)，oxidantflow(L/min)(氧化氣體流量，對空氣一般為10.00);Acetyleneflow(L/min)(乙炔氣體流量，一般為2.50)。空氣和乙炔的流量是根據待測元素的性質決定的，中性火焰助燃氣/燃氣比值4:1，溫度高（可達2300℃），干擾小，背景低，穩定性好，適合于大多數元素測定。測定步驟Calibration頁的設置:有5項，分別為EquationandUnits,Standardconcentrations,IntialCalibration,CalibrationCheck,Recalibration.最常用的是前兩項。7、在EquationandUnits項內設置Equation（選擇方程類型，共有7個選項，通常選擇LinearThoughzero或,NonlinearThoughzero），MaximumDecimalPlace(小數點位數通常選3)，MaximumSignificantFigure(有效數字保留4位)，Units(濃度單位選mg/L)。測定步驟8、新建樣品信息列表：點擊快捷鍵SamInfo，在SampleInformationEditor卡上填上待測樣品相關信息。設置完畢保存樣品信息列表F