《微量元素分析》PPT课件.ppt

《《微量元素分析》PPT课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《微量元素分析》PPT课件.ppt（64页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、微量元素分析主要内容ICP-AES演示实验介绍ICP-MS、ICP-AES及GFAAS的主要干扰因素样品预处理样品分析的主要步骤样品分析的主要步骤确定检测对象确定检测对象获得分析样品获得分析样品样品前处理样品前处理/获得分析数据获得分析数据发布检测报告发布检测报告确定检测对象确定检测对象选择选择/建立建立检测方法检测方法数据处理数据处理数据解释数据解释重复重复样品分析的主要步骤样品分析的主要步骤光光 源源 的的 种种 类类光源光源现代光源现代光源经典光源经典光源火焰火焰电弧电弧火花火花电感耦合等离子体电感耦合等离子体 ICP激光光源激光光源直流电弧直流电弧交流电弧交流电弧电感耦合等离子体光源（

2、ICP）等离子体（Plasma）一般指电离度超过0.1%被电离了的气体，这种气体不仅含有中性原子和分子，而且含有大量的电子和离子，且电子和正离子的浓度处于平衡状态，从整体来看是出于中性的。ICP光源的装置及其形成炬管的组成三层石英同心管组成电感耦合等离子体光源（ICP）常用3类等离子体光源电感耦合等离子炬（ICP）直流等离子体喷焰（DCP）微波感生等离子炬（MIP）电感耦合等离子体光源（ICP）ICP光源主要优点检出限低（1ug/L）测量的动态范围宽5-6个数量级基体效应小精密度高RSD0.5%曝光时间短1030秒多元素同时分析ICP光源的特性y趋肤效应改善ICP的稳定性y通道效应高激发效率I

3、CP光源的气流1冷却气起冷却作用，保护石英炬管免被高温融化1辅助气“点燃”等离子体1雾化气作用形成样品气溶胶；作用将样品气溶胶引入ICP；作用对雾化器、雾化室、中心管起清洗作用等离子炬管等离子炬管等离子炬管等离子炬管分为输入载气Ar的内层管、输入辅助气Ar的中层管和输入等离子气Ar的外层管。Q外层管：外层管：外层管通Ar气作为冷却气，沿切线方向引入，并螺旋上升，其作用：第一，将等离子体吹离外层石英管的内壁，可保护石英管不被烧毁；第二，是利用离心作用，在炬管中心产生低气压通道，以利于进样；第三，这部分Ar气流同时也参与放电过程Q中层管：中层管：中层管通人辅助气体Ar气，用于点燃等离子体。内层管：

4、内层管：内层石英管内径为12mm左右，以Ar为载气，把经过雾化器的试样溶液以气溶胶形式引入等离子体中。载气用Ar做工作气体的优点：Ar为单原子惰性气体，不与试样组份形成难离解的稳定化合物，也不象分子那样因离解而消耗能量，有良好的激发性能，本身光谱简单。气动雾化器气动雾化器的结构简单，通常分为同轴型雾化器和直角型雾化器。同轴型雾化器结构简单，易于制作，应用较为普遍。直角型雾化器不易被悬浮物质堵塞。但雾化效率较低，喷嘴容易堵塞，进样速度受载气压力的影响。改用蠕动泵驱动雾化器，可避免载气压力对样品提升量的影响。超声雾化器超声雾化器超声雾化器的结构比较复杂，包括频电发生器、输液蠕动泵和雾化装置。采用功

5、率超声处理技术，将样品溶液空化并形成气溶胶，然后由载气送入等离子炬。IRIS LNTREPID 等离子发射光谱仪器操作规程等离子发射光谱仪器操作规程1 校准校准1.1 在使用在使用设备中注意中注意设备所提供所提供实验条件是否符合条件是否符合实验方法的要求，如不符方法的要求，如不符合，合，视为实验结果无效果无效。IRIS LNTREPID 等离子发射光谱仪器操作规程等离子发射光谱仪器操作规程l2 操作规程操作规程l2.1 准备工作准备工作l2.1.1 开机前要打开室外的气源，通气开机前要打开室外的气源，通气30分钟以上，氩气现为并分钟以上，氩气现为并联状态，开气时要将两个气瓶的开关全部打开，调整

6、气压为联状态，开气时要将两个气瓶的开关全部打开，调整气压为0.450.60Mp（兆帕）大气压。（注意：更换气瓶时，一定要将准（兆帕）大气压。（注意：更换气瓶时，一定要将准备换下气瓶上的两个开关全部关闭，否则会有空气进入，造成数备换下气瓶上的两个开关全部关闭，否则会有空气进入，造成数据不稳定。）氩气纯度要求据不稳定。）氩气纯度要求99.999%l2.1.2 仪器后面的压力表应在仪器后面的压力表应在5060PSI（磅（磅/英寸英寸2）l2.1.3 打开稳压电源，使压力在打开稳压电源，使压力在220V5%l打开主机电源，打开主机电源，1位是开位是开/0位是关位是关l观察自检系统，会有打开电磁阀的声音

7、，电磁阀的表会自动升到观察自检系统，会有打开电磁阀的声音，电磁阀的表会自动升到30的位置，再过几秒钟，电磁阀会自动关闭，电压回到零的起始的位置，再过几秒钟，电磁阀会自动关闭，电压回到零的起始位置位置l2.1.5 检查水箱里的水位是否在规定的位置上检查水箱里的水位是否在规定的位置上IRIS LNTREPID 等离子发射光谱仪器操作规程等离子发射光谱仪器操作规程l3 点火前的准备工作点火前的准备工作l3.1 检查光室的温度是否在检查光室的温度是否在900.2Fl3.2 清空废液桶内的废液清空废液桶内的废液l3.3 夹紧蠕动泵夹，检查进样系统，把进样管放到稀释液或蒸馏夹紧蠕动泵夹，检查进样系统，把进

8、样管放到稀释液或蒸馏水中，使进样液均匀地进入，并注意排除液要大于进样液水中，使进样液均匀地进入，并注意排除液要大于进样液l3.4 打开排风装置，开启计算机打开排风装置，开启计算机l3.5 在桌面上启动在桌面上启动TEVA软件软件l3.6 检查气瓶气量，进出样的状况是否正常检查气瓶气量，进出样的状况是否正常IRIS LNTREPID 等离子发射光谱仪器操作规程等离子发射光谱仪器操作规程l4 点火点火l4.1 点击点火图标，使各指示灯处于非红状态，应为绿色点击点火图标，使各指示灯处于非红状态，应为绿色l4.2 点击点击Ignite 时间要不小于时间要不小于90秒，有充分的时间充气。在点击秒，有充分

9、的时间充气。在点击Ignite至至火苗生成火苗生成l4.2.1 点火里的点火里的4个功能设置个功能设置l4.2.1.1 功率的设置功率的设置 有机溶剂有机溶剂 不大于不大于1550瓦瓦l 水溶液水溶液 一般一般1150瓦瓦l4.2.1.2 雾化器的压力设置雾化器的压力设置l4.2.1.3 蠕动泵转速的设置蠕动泵转速的设置l4.2.1.4 辅助设置辅助设置 分分0.5、1.0、1.5和和2.0 四个挡四个挡 IRIS LNTREPID 等离子发射光谱仪器操作规程等离子发射光谱仪器操作规程l5 分析样品分析样品l5.1 分析样品前的准备分析样品前的准备l等离子体预热等离子体预热15分钟分钟l5.1

10、.2 光室温度应在光室温度应在900.2Fl5.1.3 CID温度应在温度应在-40，FPA15（从（从TOOLS里里看）看）l5.2 分析样品分析样品l5.2.1 调用或编制分析方法调用或编制分析方法l5.2.2 进行标准化进行标准化 低标低标/高标高标 Blank/High STDl5.2.3 分析未知样品，打印出结果分析未知样品，打印出结果IRIS LNTREPID 等离子发射光谱仪器操作规程等离子发射光谱仪器操作规程l6关机关机l6.1 关闭前要使用溶剂或蒸馏水冲洗关闭前要使用溶剂或蒸馏水冲洗5分钟后，分钟后，关闭灭火装置关闭灭火装置l6.2 松开蠕动泵夹，取出进样管松开蠕动泵夹，取出

11、进样管l6.3 观察观察CID温度温度15时，关闭计算机时，关闭计算机l6.4 根据实际情况关闭主机和气瓶根据实际情况关闭主机和气瓶l7 注意事项注意事项l 标准溶液在每次做样前重新配置标准溶液在每次做样前重新配置干扰因素ICP-MS光谱干扰光谱干扰可预见，少于300条多原子离子和同量异位素与分析物质量相同时产生干扰H,C,N,O,S,Cl的最高丰度同位素与Ar形成的多原子离子，40Ar16O58Ni58Fe，40Ar-Ar80Se.干扰因素干扰因素ICP-MS光谱干扰的解决办法光谱干扰的解决办法C高分辨质谱仪C元素校准公式C选用天然丰度低的同位素C用混合气体干扰因素ICP-MSv酸的基体干扰

12、ItshouldbeespeciallynotedthatHCl,HClO4,H3PO4andH2SO4cancauseconsiderablespectralproblems.PolyatomicinterferencesarecausedbyCl+,P+,S+ionsinconjunctionwithothermatrixelementslikeAr+,O+,H+.Examplesare,35Cl40Aron75Asand35Cl16Oon51V.干扰因素ICP-MSv酸的基体干扰去除酸的基体干扰去除C过柱C电热蒸发C用硝酸干扰因素ICP-MSw双电荷离子的干扰双电荷离子的干扰母体同位素的

13、1/2质量处产生一些同位素重干扰138Ba+严重干扰69Ga+208Pb+严重干扰104Ru+干扰因素ICP-MSw双电荷离子的干扰双电荷离子的干扰母体同位素的1/2质量处产生一些同位素重干扰138Ba+严重干扰69Ga+208Pb+严重干扰104Ru+干扰因素ICP-MSw双电荷离子的干扰的去除双电荷离子的干扰的去除C仪器条件的优化，正确选择分析同位素干扰因素ICP-MSx基体效应干扰基体效应干扰!喷射管!样品与标准溶液粘度的差异干扰因素ICP-MSx基体效应干扰的去除基体效应干扰的去除C基体相匹配C使用内标C提高扫描速度干扰因素ICP-MSy电离效应干扰电离效应干扰!第一主族和第二主族元素

14、易电离元素引起干扰因素ICP-MSy电离效应干扰的去除电离效应干扰的去除6基体相匹配6样品稀释6样品加标6同位素稀释6色谱提取和分离干扰因素ICP-MSz空间电荷效应干扰空间电荷效应干扰!同电荷离子间的排斥作用限制了离子的实际束缚能力，使轻离子丢失Pb+对Li+3的干扰干扰因素ICP-MSz空间电荷效应的去除空间电荷效应的去除6基体相匹配6样品稀释6样品内标6同位素稀释干扰因素ICP-AES1光谱干扰光谱干扰!光谱干扰数量多,谱库中有50,000条特征光谱。!加上来自如金属材料、矿石和化学品分析中基体的影响，解决起来比较困难。!不同的分子特征基团如OH键，也会造成在低含量分析时的干扰。干扰因素

15、ICP-AES1光谱干扰的消除光谱干扰的消除!离线光谱背景校正。!动态背景校正。干扰因素ICP-AES2基体效应的干扰基体效应的干扰!喷射管!样品与标准溶液粘度的差异干扰因素ICP-AES2基体效应的干扰基体效应的干扰!使用内标。干扰因素ICP-AES3电离效应的干扰电离效应的干扰 易电离的元素引起的电离干扰。易电离的元素引起的电离干扰。ICP-MS更为严重。包括增强或抑制效应。更为严重。包括增强或抑制效应。干扰因素ICP-AES3电离效应的干扰的消除电离效应的干扰的消除!仪器条件的最佳化!加入电离效应缓冲液干扰因素GFAAS 分子吸收分子吸收分子的光解离分子的光解离分子的光致跃迁分子的光致跃

16、迁光散射光散射冷凝再结合的分子散射冷凝再结合的分子散射升华的灰及各种较大的分子升华的灰及各种较大的分子颗粒的挡光颗粒的挡光干扰因素GFAAS 氘灯扣背景氘灯扣背景塞曼扣背景塞曼扣背景干扰因素GFAAS 基体效应的干扰基体效应的干扰v由于样品的类型，使被测元素在石墨管的滞留造成分析误差v在干燥和灰化阶段产生的瞬间电流干扰因素GFAAS 基体效应的干扰的去除基体效应的干扰的去除v使用基体改进剂v提高进样温度v使用峰面积计算ICP-MS、ICP-AES和AAS方法的比较（1）ICP-MSICP-AES火焰火焰AAS石墨炉石墨炉AAS检测限检测限多数元素非常多数元素非常好好多数元素很多数元素很好好部分

17、元素很部分元素很好好部分元素非常部分元素非常好好样品通量样品通量所有元素所有元素2-6分分钟钟/样品样品5-30元素元素/分分钟钟/样品样品15秒秒/元素元素/样品样品4分钟分钟/元素元素/样品样品线性范围线性范围105105103102精密度精密度短时间短时间长时间（长时间（4小时小时）1-3%5%*0.3-2%5%*0.1-1%1-5%*加入内标可提高精密度ICP-MS、ICP-AES和AAS方法的比较（2）干扰因素干扰因素ICP-MSICP-AES火焰火焰AAS石墨炉石墨炉AAS光谱光谱很少很少一般一般几乎没有几乎没有很少很少化学基体化学基体中等中等几乎没有几乎没有很大很大很大很大离子化

18、离子化低低低低中等中等低低质谱影响质谱影响低浓度时大低浓度时大无无无无无无同位素同位素有有无无无无无无ICP-MS、ICP-AES和AAS方法的比较（3）ICP-MSICP-AES火焰火焰AAS石墨炉石墨炉AAS溶解固体量溶解固体量0.1-0.4%2-25%0.5-3%20%分析元素数量分析元素数量75736850进样量进样量低低高高非常高非常高非常低非常低半定量分析半定量分析是是是是否否否否同位素分析同位素分析是是否否否否否否ICP-MS、ICP-AES和AAS方法的比较（4）ICP-MSICP-AES火焰火焰AAS石墨炉石墨炉AAS日常操作日常操作容易容易容易容易容易容易容易容易方法学研究

19、方法学研究技术要求高技术要求高技术要求高技术要求高简单简单技术要求高技术要求高自动化操作自动化操作可行可行可行可行不可行不可行可行可行可燃气体可燃气体不需要不需要不需要不需要需要需要不需要不需要实验费用实验费用高高高高低低一般一般设备费用设备费用非常高非常高高高低低一般一般检出限的比较(g/L)1-10ppt1-10ppb微波制样概述微波制样概述微波方法有效所必要的过程，最关键的部分归纳如下：微波方法有效所必要的过程，最关键的部分归纳如下：1）样品类型分类描述，例如地质的、冶金的等。）样品类型分类描述，例如地质的、冶金的等。2）感兴趣分析物。）感兴趣分析物。3）样品量）样品量（范围）（范围）4

20、）每次溶解的样品数）每次溶解的样品数5）容器类型）容器类型6）溶溶剂剂所所需需的的溶溶剂剂量量（ACS等等级级或或蒸蒸馏馏等等级级等等），溶溶剂剂空空白白所所需溶剂量。需溶剂量。微波制样概述微波制样概述微波方法有效所必要的过程，最关键的部分简洁地归纳如下：微波方法有效所必要的过程，最关键的部分简洁地归纳如下：7）完全消解程序。）完全消解程序。8）对对于于校校准准，必必须须说说明明校校准准所所需需的的具具体体功功率率设设定定和和每每步步的的持续时间。持续时间。9）对对于于温温度度反反馈馈控控制制，需需要要描描述述加加热热温温度度、保保持持温温度度和和冷冷却却步步骤骤。（如如EPA方方法法3052

21、可可分分为为桑桑额额阶阶段段：加加热热到到1805需需5.5分钟，保持分钟，保持1805需需9.5分钟，冷却至少需分钟，冷却至少需5分钟。）分钟。）普通加热示意图普通加热示意图普通加热示意图普通加热示意图样品样品+试剂试剂容器壁容器壁导热导热外部温度要高于试剂的沸点外部温度要高于试剂的沸点外部温度要高于试剂的沸点外部温度要高于试剂的沸点热对流热对流微波消解示意图微波消解示意图微波消解示意图微波消解示意图微波可穿透容微波可穿透容器壁器壁加入酸的样品吸收微波加入酸的样品吸收微波加入酸的样品吸收微波加入酸的样品吸收微波局部过热微波加热微波加热陶瓷基底硅控管保护陶瓷基底硅控管保护硅控管硅控管波导波导m

22、icrowaves陶瓷基底陶瓷基底陶瓷基底陶瓷基底容器容器微波反射微波反射 微波腔体微波腔体Schematic of Home Microwave EM Field PatternLow Em Field IntensityLow Em Field IntensityHigh Em Field High Em Field IntensityIntensityMicrowaveMicrowaveCavityCavitySchematic of Microwave Pattern Interaction with Pressure Vessels waveguidemicrowavepattern

23、 microwavecavity CEM Patented Magnetron ProtectionmagnetronIsolatorwaveguidereflectedmicrowaves vesselmicrowavecavity microwaves敞口式微波消解炉的使用 微波消解手段的十大理由微波消解手段的十大理由:1 1）通常采用的2450MHz的微波，只能导致分子（粒子）运动，不引起分子结构变化，从而不会改变消解反应的方向2)微波直接向样品释放能量（热是副产物），避免了传统方式（热传导热对流)中能量的损失，提高能量的使用效率。3)最先进的微波消解仪器能够通过磁控管的自动调节，定量的

24、控制微波能量的传递，以此控制分解条件并实现对反应的控制。微波消解手段的十大理由微波消解手段的十大理由:4)大多数传统试剂在微波消解中仍然可以使用，因此对大多数的反应操作者无须改变试剂的种类。5)样品的分解可以进行的更精确、彻底。6)密闭微波消解可通过提高温度压力协助反应，使反应物在需要的特定温度下发生快速分解，减少分解所需的时间，提高工作效率，对传统方法这是不可能的。7)挥发元素如：As，Hg等可以被保留在溶液中，防止挥发造成结果的偏差和对环境的污染。同时也使操作人员避免接触酸雾和有害的气体。8)由于微波消解试剂用量少，且无环境对样品的污染，因此有较低的空白值。微微波波消消解解手手段段的的十十

25、大大理理由由:9)好的微波消解仪器能够实现从功率选择到消解反应的自动控制，避免了人为操作产生的错误和误差。10）通过温度、压力参数的控制可以保证消解的质量，保证反应完全一致的平行性和重复性微波消解必须考虑的因素酸与容器间的化学作用，氢氟酸不应用于玻璃和石英容器。酸沸点和容器熔点的矛盾，高沸点（339的硫酸能熔化大多数塑料制品，包括特氟隆PFA)。酸在微波场中的稳定性、其蒸气压。混酸组合使用时，酸之间的相互作用。挥发性，在盐酸中:As,Se,Sb,Sn,Ge,Te,Hg的氯化物 在其它酸中:Cr,V,Mo,Mn,Bi,Tl的氯化物 在稀酸中:B,P,Pb,Se,Sb,As,Te,Hg的氢化物溶解

26、性,溶解度常数，(伴随)氟化物沉淀酸和混合酸 HNO3,HCl,HF,H2SO4,H3PO4,H3BO3 禁止随意在密闭系统中操作的物质禁止随意在密闭系统中操作的物质炸药（TNT，硝化纤维等）推进剂（肼，高氯酸胺等）引火化学品 二元醇（乙二醇，丙二醇等）航空燃料（JP-1等）高氯酸盐 （高氯酸铵，高氯酸钾等）乙炔化合物 醚 （熔纤剂-乙二醇苯基醚等）丙烯醛 酮 （丙酮，甲基乙基酮等）漆 （丁烷，己烷等）双组分混合物（硝酸和苯酚，硝酸 动物脂（硝酸甘油酯,和三乙胺，硝酸和丙酮等）硝化甘油或其它有机硝化物）爆 炸 物 的 特 征 原 子 集 团 请实验者关注特性样品与试剂在反应过程中可能出现的产物，爆 炸 物 的 特 征 原 子 集 团 附 件 如 下：名名称称 结结构构 乙炔化合物 CC金属 氯 酸 盐 ClO2 过氧化氢化合物 OOH 次 石 盐 OX硝酸盐 ONO2 亚 硝 ONO 硝 基 NO2 亚 硝 基 NO重氮基 NN 雷 酸 盐 O N C高 氯 酸 盐 ClO4爆炸物的特征原子集团：过 氧 化 OO叠 氮 化 合 物 +-,N N N 重氮化合物 +-,(NN)X臭 氧 化 合 物 OO /0 过 氧 酸 COOH O +-氮氧化合物 NO /Cl N-卤胺 N X