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原子吸收光谱法的研究现状及展望

原子吸收光谱法的研究现状及展望

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天津科技大学化工与材料学院天津 300457

摘要:本文简要概述了原子吸收光谱法的发展历程,阐述了原子吸收光谱法的优缺点和基本原理,综述了原子吸收光谱法在现代分析检测技术中的最新进展并做了展望。

关键词:原子吸收;分析;现状

自美国Perkin-E1mer公司1961年推出了世界上第一台火焰原子吸收分光光度计到第一台商品石墨炉的推出,从横向交变磁场到纵向交变磁场塞曼背景校正,从纵向加热石墨炉到横向加热无温度梯度石墨炉,从光电倍增管到半导体固态检测器……原子吸收光谱仪的发展跨越了一个又一个的里程碑[1]。

近年来,随着科研水平的不断提升,对仪器分析的高效性、精密性和便捷性提出了更高的要求,仪器分析的水平也在不断提升。原子吸收光谱分析法凭借其诸多优势,已成为普及程度最高的仪器分析方法之一。

1.原子吸收光谱法的特点

原子吸收光谱法以其高效精密的分析方法,成为普及度最高的仪器分析方法之一,它具有以下诸多优点[2-3]:

1)高精密度。火焰原子吸收法的精密度可达1%-2%,石墨炉原子化法的灵敏度高达

10-12g。

2)高灵敏度。火焰原子吸收可测质量浓度mg/L~μg/L级的金属,是目前最灵敏的

分析方法之一。

3)测定元素广泛。采用空气-乙炔火焰可测定近70种元素。

4)谱线简单。干扰少,选择性好,多数情况下可不经分离除去共存成分而直接测定。

5)操作简便快捷。自动进样每小时可测数百个样品,即使手工操作每小时也可测数十

个样品。

原子吸收光谱也存在一定的缺陷。比如,它不能对多种元素同时分析,对难溶元素的测定灵敏度也不十分令人满意,对共振谱线处于真空紫外区的元素,如P、S等还无法测定。

另外,标准工作曲线的线性范围窄,给实际工作带来不便,对于某些复杂样品的分析,还需要进一步消除干扰[4]。

2.原子吸收光谱法的原理

原子吸收光谱法是用校正曲线进行定量的一种动态分析方法,有校准曲线法、标准加入法等,其中最常用的是校准曲线定量方法,由低浓度到高浓度依次测定各标准溶液的信号强度值,以信号强度为纵坐标,待测元素浓度为横坐标,绘制校准曲线,在同样测试条件下,测定待测试样的信号强度值,由校准曲线求得待测试样溶液中被测元素的浓度[5]。

3.原子吸收光谱法的研究进展

3.1原子吸收光谱仪器的发展现状

随着推广领域的不断扩大,原子吸收光谱分析已在地质、冶金、机械、石油、化工、轻工、医药卫生、环保等各个领域获得了相当广泛的应用。

近年来,随着市场需求的增强,国内仪器的产销量也一直是上升势头,2009年国产原子吸收光谱仪的销量在3000台左右,其中普析通用、科创海光、东西分析、瑞利、浩天晖科贸、江苏天瑞、上海光谱、上海天美、浙江福立等厂家占据了95-98%的市场份额。主要占据中低档市场,低档光谱仪器的市场空间已经很小,国外都已接近淘汰,但我国国内市场还很大,我国还在大量生产;而中档原子吸收光谱仪目前的竞争局势比较复杂;从火焰原子吸收来讲,国内、国外相差无几,而石墨炉原子吸收则有差距。我国的原子吸收光谱仪的价格一般较便宜,性价比较高,有一定的竞争力。总之,我国的中低档原子吸收光谱仪正在慢慢的占领国内中小企业及中小城镇的检测机构这块市场,同时也在不断开发国际市场[6]。

例如:普析通用公司在原有原子吸收光谱仪的基础上开发了横向加热石墨炉AAS,并且在自动化程度方面不断的完善。TAS-986/990已经能够做到面板上只有一个电源开关,其操作、数据处理等全部通过计算机来实现,自动化程度已经非常高;AAS属于相对测量的仪器,因此,对重复性要求很高,特别是石墨炉AAS更是如此,这就对进样技术提出了高要求;目前我国北京瑞利公司、北京普析通用公司、北京东西电子公司等公司已具备石墨炉自动进样器的技术[7]。

3.2原子吸收光谱仪器的分析应用进展

原子吸收光谱法凭借其本身的特点,现已广泛的应用于工业、农业、生化制药、地质、冶金、食品检验和环保等领域,该法已成为金属元素分析的最有力手段之一,而且在许多领域已作为标准分析方法。

在有机物分析方面,使用原子吸收光谱仪利用间接法可以测定多种有机物,如8-羟基喹啉(Cu)、醇类(Cr)、酯类(Fe)、氨基酸(Cu)、维生素C(Ni)、含卤素的有机物(Ag)等多种有机物,都可通过与相应的金属元素之间的化学计量反应而间接测定。

分析化学中常采用不同分析手段的结合或联用技术,来提高分析灵敏度和检出限。如电化学与火焰原子吸收法联用特征浓度大为降低,测定的灵敏度提高2个数量级以上[8],又如电沉积技术与原子吸收光谱法联用被广泛应用于重金属的检测。火焰原子吸收联用也已成为有机金属化合物形态分析的重要方法[9],它可同时对原子和离子检测,实现了痕量有机金属化合物及其共存有机化合物的高灵敏同步测定[10-11]。Gasper[12]等人提出用低压喷射样品柱注射火焰原子吸收光谱法测定银镉汞铅硒和锌六种元素,所得结果相对偏差极小,可作为水质标准和污染度量的元素分析方法。

4.原子吸收光谱法的研究展望

近年来科研人员致力于研究激光在原子吸收分析方面的应用。用可调谐激光代替空心阴极灯光源,或者用激光使样品原子化,这将为微区和薄膜分析提供新手段,为难熔元素的原子化提供新方法;其次,使用电视型光电器件做多元素分析鉴定器,结合中阶梯光栅单电器和可调谐激光器光源,可设计出用电子计算机控制的测定多元素的原子吸收光谱仪;再次,高效分离技术GC、LC的引入,使原子吸收在痕量、超痕量范围内的测定有了更大的应用空间。总之,随着理论研究的不断深入,原子吸收光谱法将在各领域中得到更广泛的应用。

参考文献:

[1]于红梅,王超. 国产原子吸收光谱仪器的发展现状及新趋势[J]. 现代科学仪器,2010,(06):81-83.

[2]丘星初,丘山,丘圣,储荣邦. 原子吸收法简介(Ⅰ)[J]. 电镀与精饰,2012,(02):36-39.

[3]丘星初,丘山,丘圣,储荣邦. 原子吸收法简介(Ⅱ)(续完)[J]. 电镀与精饰,2012,(03):42-46.

[4]李雯.原子吸收光谱法及其应用.盐湖研究,2003,11(4);67-72.

[5]徐向彩,李家忠,姜晓路,李妮妮,龚治湘,郭蓉. 原子吸收光谱法测定重金属铬的含量[J]. 光谱实验室,2011,(06):2957-2960.

[6]李昌厚.原子吸收分光光度计仪器及其应用[M].北京:科学出版,2006.

[7]于红梅,王超. 国产原子吸收光谱仪器的发展现状及新趋势[J]. 现代科学仪器,2010,(06):81-83.

[8]刘文涵,唐浩东,高云芳,周执明,黄荣斌. 电化学-火焰原子吸收光谱法联用测定铜[J]. 分析化学,2000,(05):649.

[9]胡子文,王彤,赵俊,徐进勇. 电沉积-钨丝电热原子吸收光谱法测定水样中的铅[J]. 分析试验室,2010,(02):42-44.

[10]徐福正,江桂斌,韩恒斌. 气相色谱与原子吸收联用及其在有机锡化合物形态分析中的应用[J]. 分析化学,1995,(11):1308-1312.

[11]阎正,崔新玲,陈进成,封棣,孙汉文. 毛细管气相色谱/原子吸收联用技术中卧管式微火焰原子化离子化同步检测器性能的改进和自动控温零死体积传输线的研制[J]. 分析化学,2002,(12):1521-1525.

[12]Attlia Gaspar Attila,Berndt Harald.Beam-injection flame-furnace atomic-absorption spectrometry(BIFF-AAS)with low-pressure sample-jet generation[J].Analytical and Bioanalytical Chemistry,2002, 372(5-6);695-699.