浅谈原子吸收光谱法的干扰和消除
发布时间:2023-12-30点击：次
原子吸收法, 也称原子吸收分光光度法。是一种定量分析方法, 依据是测元素的基态原子对其特征辐射线的吸收程度, 其特点是灵敏度高, 重复性和选择性好, 操作简单、迅速, 结果准确可靠。
1955年原子吸收法才得以广泛开发利用。现已广泛应用于地质、冶金、材料、石油、化工、机械、建材、农、医、环保等各个部门和领域。
1 原理
原子吸收法是基于:蒸汽中待测元素的气态基态原子会吸收从光源发出的被测元素的特征辐射线, 具有一定选择性, 由辐射减弱的程度求得样品中被测元素的含量。
当辐射通过原子蒸汽, 且辐射频率等于原子中电子由基态跃迁到较高能态所需要的能量的频率时, 原子从入射辐射中吸收能量, 产生共振吸收。原子吸收光谱是由于电子在原子基态和第一激发态之间跃迁产生的。每一种原子的能级结构均是独特的, 故原子有选择性的吸收辐射频率。因此, 在所有情况下, 均可产生反映该种原子结构特征的原子吸收光谱。
2 干扰及其消除
采样、制样、测定和数据处理是原子吸收光谱分析全过程。就测定过程, 一般包含3个过程:传质过程 (将试样引入原子化器) ;原子化过程 (试样在原子化器内形成自由基态原子) ;基态原子产生原子吸收信号及其测量过程。多种因素会干扰这三个过程, 物理干扰是传质过程中的主要干扰, 化学干扰在原子化过程是主要干扰, 信号测量过程的主要干扰因素是光谱和背景。根据产生干扰的原因, 可以分为物理干扰, 化学干扰, 电离干扰, 光谱干扰。还有其他分类方法, 比如就干扰发生的过程, 可以分为凝聚相干扰和气相干扰。
2.1 物理干扰及其消除方法
物理干扰定义为在试样转移, 气溶胶形成、溶剂蒸发、试样热解、灰化和被测原子化过程中, 由于试样的物理特性的改变而引起原子吸收信号强度下降的效应。物理干扰是非选择性的。
使用组成相同的标准样品进行校正是理想的消除物理干扰的方法。但由于分析样品的组成并不确定, 也不易获得所需标准样品, 所以校正方法通常采用基体模拟配制与分析试样具有相似组成的标样, 有时也使用标准加入法定量。当被测组分浓度较大, 分析方法的灵敏度较高时, 也采用稀释法。
2.2 化学干扰及其消除
被测元素与其他组分子在样品溶液或气相中的化学作用, 影响被测元素在原子化器内化合物的形成、解离、原子化过程, 从而引起被测元素原子化效率降低的效应。化学干扰是有选择性的, 被测元素和干扰组分的性质, 火焰类型和区域, 原子化温度以及其他共存组分等多种因素均会影响测定结果。原子吸收光谱分析中主要的干扰就是化学干扰。产生化学干扰的主要原因有生成难熔氧化物和难分解的碳化物, 被测元素形成易挥发化合物引起挥发损失, 被测元素与其他组分形成热力学上更稳定的化合物等。
由于化学干扰产生的原因的多样性, 消除干扰的方法也有所针对性。常见方法有化学分离, 选择和优化原子化条件, 使用化学改进技术等。
在火焰原子化吸收光谱法中, 选用合适的火焰和优化火焰的条件, 被称作选择和优化原子化条件。火焰温度及氧化还原特性严重影响, 比如难解离化合物的分解应采用高的火焰温度, 富燃火焰适宜于易形成氧化物的元素的分析, 如Cr、Ba、Mo、Al等。
最简便和有效消除化学干扰的办法是使用化学改进技术。它包括使用各种化学试剂。在火焰原子吸收光谱分析法中, 释放剂、保护剂、缓冲剂经常用到。而在电热原子吸收光谱法中化学改进剂和石墨管改性剂广泛使用。释放剂是指可从难解离化合物中释放出被测元素, 比如测定Ca2+、Mg2+时, PO33-有干扰, 加入La Cl3或Sr Cl2, 使La3+或Sr2+与PO33-结合成更难挥发的化合物, 而将Ca2+、Mg2+释放出来有效的而原子化。缓冲剂则是用于减少干扰效应的变化, 使干扰程度基本上保持稳定。与被测元素形成稳定的配合物, 从而阻止被测元素与干扰元素生成稳定的难解离化合物;或者为避免干扰元素再与被测元素形成难解离的化合物, 而与干扰元素生成难离解的化合物, 被称作保护剂。比如测定Ca时, 为消除PO33-的干扰, 可以采用加入EDTA使Ca2+与EDTA形成稳定配合物而消除PO33-的干扰。
2.3 电离干扰及其消除方法
在原子化过程中, 由于自由原子的进一步电离, 导致基态原子数目减少, 使吸光度降低与校正曲线在高浓度区弯向纵坐标的效应称为电离干扰。这种电离干扰只存在于火焰原子吸收光谱分析法中, 测定电离电位低的元素时尤为明显。原子激发也导致基态原子的减少, 但在一般条件下, 激发态原子数很少, 不及1%, 可以忽略。
消除电离干扰最有效的方法是加入可在火焰中产生大量的自由电子以抑制电离的电离抑制剂 (电子给予体) , 多采用电离电位低的元素的盐做电离抑制剂。
2.4 光谱干扰
光谱干扰定义为当不欲检测的辐射 (多重吸收线、非吸收光、重叠谱线、分子吸收和原子化器的直流发射等) 进入光谱通带内, 与分析元素吸收的辐射同时被检测到, 从而引起的吸光度变化以及校正曲线弯曲的效应。
