原子荧光分析方法及应用

1. 原子荧光分析方法及应用 北京吉天仪器有限公司

2. 氢化物发生原子荧光的基本原理 • 待测元素在硼氢化钾-酸体系下发生反应形成氢化物 • 在气液分离器中完成氢化物和废液的分离 • 经载气推动，氢化物传送至原子化器形成氩氢火焰，形成原子蒸气 • 在激发光源的激发下使基态原子跃迁到激发态，发出原子荧光 • 原子荧光被光电倍增管接收，将光信号转化成电信号，经过仪器及软件处理，得出最终结果

3. 氢化物发生原子荧光的基本原理 进样系统 原子化系统 检测系统 数据处理系统 光源

5. 氢化反应产生的氢化物、氢气及少量的水蒸气在载气（氩气）的“推动”下进入屏蔽式石英炉芯的内管，即载气管。氢化反应产生的氢化物、氢气及少量的水蒸气在载气（氩气）的“推动”下进入屏蔽式石英炉芯的内管，即载气管。 其外管和内管之间通有氩气，称为屏蔽气，做为氩氢火焰的外围保护气体，起到保持火焰形状稳定，防止原子蒸气被周围空气氧化的作用。 氢气、氩气的混合气体经点火炉丝点燃形成氩氢火焰，氩氢火焰将氢化物原子化形成原子蒸气。

7. AFS仪器操作与条件优化 1. 仪器操作 打开氩气→安装待测元素灯→依次打开稳压电源、电脑、AFS仪器主机、顺序注射泵（或间歇泵） →调节光路→加水于二级气液分离器→打开操作软件→设置仪器参数→仪器预热→压紧间歇泵（在顺序注射反应系统中承担排废作用）→插进样管路于试剂瓶中→检测→打印报告→清洗仪器→松开间歇泵→退出软件→依次关闭→顺序注射泵（或间歇泵）、 AFS仪器主机、电脑、稳压电源、氩气

8. 2. 仪器条件优化 2.1 光电倍增管负高压（PMT） 光电倍增管是原子光谱仪器的光电检测器，目前国内的原子荧光光度计使用日盲光电倍增管（碲化铯光电阴极，阙值波长350nm）。其作用是把光信号转换成电信号，再经放大电路把信号放大。放大倍数与加于光电倍增管打拿极之间的电压（负高压）有关，在一定范围内负高压与荧光信号（荧光强度If）成正比。负高压越大，放大倍数越大，但同时暗电流等噪声也相应增大，当光电倍增管负高压在200--500伏之间，光电倍增管的信号（S）噪声（N）比是恒定的。因此，在满足分析要求的前提下，尽量不要把光电倍增管负高压设置太高。

9. 2.2 灯电流 北京吉天有限公司研制的原子荧光光谱仪的激发光源其供电方式采用集束脉冲供电，以脉冲灯电流的大小决定激发光源发射强度的大小，在一定范围内灯电流与荧光强度值成正比。但灯电流过大，会发生自吸现象，而且噪声也相应增大，灯的寿命缩短。 双阴极灯的主、辅阴极电流的配比影响其激发强度，使用时应引起注意，通常情况下辅阴极电流略小于主阴极电流时灯的激发强度较佳。由于加在双阴极灯上的总电流由主、辅阴极进行了分配，而不是加于单一电极，故灯的寿命大大提高。

10. 氢化物发生原子荧光的基本原理 As(砷) Se(硒) Hg(汞) Pb(铅) Sb(锑) Sn(锡) Cd(镉) Ge(锗) Zn(锌) Bi(铋) Te(碲)

11. 氢化物发生原子荧光的应用 • 环境类 如：饮用水、污水等 • 农业类 如：土壤、饲料等 • 食品类 如：粮食、蔬菜、肉类等 • 地矿类 如：矿石、合金等 海水 海藻 鱼、虾、蟹 海底淤泥

12. 水中主要元素的检测分析 • As水样20ml+1.25ml盐酸+2.5ml 10%硫脲+抗坏血酸溶液→定容至 25ml 载流： 5%盐酸 还原剂： 8X：2%KBH4+0.5%KOH 9X：1%KBH4+0.5%KOH PS：样品定容后需放置30分钟使样品中的五价砷全部被还原成三价砷 • Se水样20ml+2.5ml盐酸→加热10分钟→定容至25ml • 载流：10%盐酸 还原剂： 8X：2%KBH4+0.2%KOH • 9X：1%KBH4+0.2%KOH • PS：加热的作用是使样品中的六价硒还原成四价硒

13. 水中主要元素的检测分析 • Hg水样20ml+1.25ml盐酸+0.5ml{KBr(10g/L)+KBrO3(2.8g/L)} → +100g/L盐酸羟胺1-2滴使黄色褪去→定容至25ml 载流：5%盐酸 还原剂： 8X：0.05%KBH4+0.5%KOH 9X：0.01%KBH4+0.5%KOH PS：加入溴化钾和溴酸钾的混合溶液把样品中的汞形态转化成无机汞 • Sb水样20ml+1.25ml盐酸+ 2.5ml 10%硫脲+抗坏血酸溶液→定容 • 至25ml • 载流：5%盐酸 还原剂： 8X：2%KBH4+0.5%KOH • 9X：1%KBH4+0.5%KOH • PS：加入硫脲和抗坏血酸把五价锑转化为三价锑

14. 水中主要元素的检测分析 • Pb水样20ml+0.5ml盐酸→定容至25ml 载流：2%盐酸 还原剂：8X：2%KBH4+0.5%NaOH+1%铁氰化钾 9X：1%KBH4+0.5%NaOH+1%铁氰化钾 PS：铅对酸度的要求比较苛刻，尽量保持废液的PH值在8左右 • Cd水样20ml+2.5mlCd专用2号试剂(1g/L) +0.5ml盐酸→定容至25ml • 载流：2%盐酸 还原剂：5%Cd专用1号试剂+0.5%KOH • PS：Cd2号试剂增加Cd的灵敏度

15. 食品中主要元素的检测分析 • As2g样品+15ml消解酸(硝酸:高氯酸=4:1) →放置过夜→电热板加热保持微沸状态→待棕烟消失后开盖赶酸→待消解杯冒白烟时+2ml硫酸→继续赶酸至只剩硫酸→冷却后+ 2.5ml 10%硫脲+抗坏血酸溶液→加水定容至25ml 载流：10%硫酸 还原剂： 8X：2%KBH4+0.5%KOH 9X：1%KBH4+0.5%KOH PS 1.整个消解过程尽量保持微沸状态，反应不宜过于剧烈 2.加入硫酸使样品中的有机砷转化为无机砷 3.在最后赶酸至只剩硫酸时，也可补加5ml左右水，再 赶一次，彻底赶干高氯酸

16. 食品中主要元素的检测分析 • Se2g样品+15ml消解酸(硝酸:高氯酸=4:1) →放置过夜→电热板加热保持微沸状态→待棕烟消失后开盖赶酸→当消解酸还剩2ml左右时加入5ml盐酸→加热30分钟左右→冷却后定容至50ml 载流：10%盐酸 还原剂： 8X：2%KBH4+0.2%KOH 9X：1%KBH4+0.2%KOH PS 加入5ml盐酸后可关闭电热板用余温来加热30min

17. 食品中主要元素的检测分析 • Sb2g样品+15ml消解酸(硝酸:高氯酸=4:1) →放置过夜→电热板加热保持微沸状态→待棕烟消失后开盖赶酸→赶至消解酸还剩2ml左右→冷却→+2.5ml 10%硫脲+抗坏血酸溶液→+1.25ml盐酸，用水定容至25ml 载流：5%盐酸 还原剂： 8X：2%KBH4+0.5%KOH 9X：1%KBH4+0.5%KOH

18. 食品中主要元素的检测分析 • Hg 0.5g样品+5ml硝酸+1ml过氧化氢→静置30分钟→补加 2ml硝酸→上密闭微波系统消解→消解完成冷却1小时 →开盖使大部分棕色气体挥发→加入10%氨基磺0.75ml， 并用5%盐酸冲洗到25ml比色管→沸水浴1.5小时→冷却 后用5%盐酸定容至25ml 载流 5%盐酸 还原剂 8X：0.05%KBH4+0.5%KOH 9X：0.01%KBH4+0.5%KOH PS 1.由于汞的挥发性，尽量使用密闭微波系统来消解样品 2.加入过氧化氢和氨基磺酸可消除亚硝酸根对测定的影响 3.沸水浴1.5小时起到赶酸作用 4.注意器皿和试剂的洁净度，保证消解过程中的交叉污染

19. 食品中主要元素的检测分析 • Pb2g样品+15ml消解酸(硝酸:高氯酸=4:1) →放置过夜→ 电热板加热保持微沸状态→待棕烟消失后开盖赶酸→ 多次加水以赶净消解酸→用载流洗至25ml比色管中并 定容 载流 2%盐酸 还原剂 8X：2%KBH4+0.5%NaOH+1%铁氰化钾 9X：1%KBH4+1%NaOH+1%铁氰化钾 PS 必须完全赶干消解酸，保证最终进样时的酸度

20. 土壤中主要元素的检测分析 • As0.2g样品+5ml1:1浓度王水→100℃水浴1.5小时→ 取出冷却→ + 2.5ml 10%硫脲+抗坏血酸溶液→定容 至25ml 载流：5%盐酸 还原剂 8X：2%KBH4+0.5%KOH 9X：1%KBH4+0.5%KOH PS 水浴过程中，每隔20分钟摇一次样品，保证样品充分 接触王水

21. 土壤中主要元素的检测分析 • Se 0.2g样品+ 5ml1:1浓度王水→100℃水浴1.5小时→ 补加2.5ml盐酸再加热15分钟→取出冷却→定容至 25ml 载流：10%盐酸 还原剂 8X：2%KBH4+0.5%KOH 9X：1%KBH4+0.5%KOH

22. 土壤中主要元素的检测分析 • Hg 0.2g样品+ 5ml1:1浓度王水→100℃水浴1.5小时→ 取出冷却→定容至25ml 载流：5%盐酸 还原剂 8X：2%KBH4+0.5%KOH 9X：1%KBH4+0.5%KOH

23. 土壤中主要元素的检测分析 • Sb 0.2g样品+5ml1:1浓度王水→100℃水浴1.5小时→ 取出冷却→+ 2.5ml 10%硫脲+抗坏血酸溶液→定容 至25ml 载流：5%盐酸 还原剂 8X：2%KBH4+0.5%KOH 9X：1%KBH4+0.5%KOH

24. 土壤中主要元素的检测分析 • Pb 0.2g样品+15ml消解酸(HNO3:HCLO4=4:1) →电热板 消解→赶干后再补加5ml左右水再赶次赶干→用载流 洗至25ml比色管中并定容 载流：2%硝酸+2%铁氰化钾 还原剂: 8X 2% KBH4+2%NaOH 9X 1% KBH4+2%NaOH PS 必须完全赶干消解酸，保证最终进样时的酸度

25. 检测误差的来源 • 样品前处理 （方法不当） • 介质不一致 （载流、标曲、样品） • 标准曲线 （浓度、范围） • 空白过高 （仪器、器皿、试剂污染） • 基体干扰 （液相、气相） • 气液分离状态 （样品有机质过大） • 仪器工作状态 （温湿度、预热）

26. 仪器使用注意事项 • 仪器的外部使用条件： 实验室温度在15度至30度之间，湿度小于75%。应配备精密稳压电源且电源应有良好接地。仪器台后部距墙面应50厘米距离，便于仪器的安装与维护。 • 对气体、器皿和试剂的要求：氩气纯度大于99.99%，配备标准氧气减压表。玻璃器皿应清洗干净用酸浸泡且为原子荧光专用。试剂的纯度应符合要求，储备液应定期更换，使用液和还原剂应现用现配。 • 更换元素灯时一定要关闭主机电源。

27. 仪器使用注意事项 • 注意开机的顺序为计算机、仪器主机、顺序注射或双泵。 • 仪器使用前应检查二级气液分离器（水封）中是否有水。 • 测量前仪器应运行预热一小时。 • 测量过程中不能进行其它软件操作。 • 注意反应过程中气液分离器中不能有积液。 • 样品必须澄清不能有杂质，不能进浓度过高的标准和样品（As<100ppb、Hg<10ppb）。

28. 仪器的日常维护 • 进样系统各种管路的作用与更换。 • 蠕动泵压块压力的调节方法，泵管定期滴加硅油；不测量时应打开压块，不能长时间挤压泵管。 • 拆装注射器及清洗的方法，定期检查注射器连接是否松动并拧紧（仅限9系列仪器）。 • 测量结束后一定用纯水清洗进样系统。 • 注意运行清洗程序时只能进纯水，绝对不能进其它试剂（仅限9系列仪器）。 • 试验结束后一定将仪器及台面清理干净，避免腐蚀仪器。 • 定期开机运行仪器（每周一次）。

29. 简单故障的排除 • 通讯失败的处理方法 ： 1.按照规定的开机顺序开机重试。 2.检查串口电缆是否连接好，重装操作系统或 仪器操作软件。 • 测量过程中死机地处理方法： • 1.软件干扰，卸载或关闭可能产生干扰的软件（如杀毒软件等）。 • 2.元素灯干扰，更换元素灯或不插灯测试。

30. 简单故障的排除 • 无信号的处理方法： 1.元素灯是否亮，采样时点灯过程是否正常。 2.灯能量反射是否正常，以此判断仪器电路问题还是进样系统问题。 3.观察反应时原子化器炉口是否有火焰形成（炉芯突出可以造成无火焰）。 4.检查样品或还原剂是否被吸进反应块，反映是否正常（有大量气泡产生）。 5.排废泵管是否漏气，压块松紧是否合适。 6.试剂是否失效、浓度是否准确，可按标准方法重新配制。

31. 简单故障的排除 • 信号不稳的处理方法： 1.仪器预热的时间不够。 2.进样系统毛细管是否有堵塞。 3.泵管是否被压扁或变形。 4.气流量是否准确，选择设置是否合适。 • 测量时显示“无载气”的处理方法： • 将气路装置上的气保开关顶丝拧松即可。

32. 简单故障的排除 • 一级气液分离器有积液的处理方法： 1.反应是否过于剧烈、产生大量泡沫，从样品前处理方面 找问题。 2.排废泵管是否通畅，压块的松紧是否合适。 • 二级气液分离器（水封）冒水的处理方法： • 1.检查二级气液分离器（水封）出口至原子化器间的管路、 • 接头等是否有堵塞。 • 2.检查二级气液分离器（水封）的排废泵管是否装反或堵 • 塞，造成废液回流。

33. 谢谢！ 800-810-2488 800-810-8258 http://www.bjtitanco.com