主题:【讨论】原子吸收版技术讨论系列活动之1----《石墨炉测定铅的技术讨论》

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期待更多版友参加有奖技术讨论专题,积分不断滚动中~~~


不少版友在用石墨炉测定铅的过程中遇到了问题,主要表现在:

1.样品测定重复性不好。
2.基体改进剂的选择。
3.仪器最佳条件的选择。
4.样品污染问题。
5.样品前处理问题。


针对这一典型问题,特开此贴进行专题讨论。
A.各位版友可以把自己工作中遇到的实际问题提出来,注意把问题尽量说清楚(仪器型号、样品种类、前处理具体过程和方法、仪器条件、原子化图、基体改进剂种类和用量等等),大家集中进行探讨,共同进步。
B.如有版友对石墨炉测铅有好的经验(方法、技巧、窍门)也欢迎分享。
提示:分享经验请描述具体些(尽量包含A中的要素)


凡按要求积极参与讨论的版友均有积分和经验奖励。



①自然宽度:在无外界影响下,谱线仍有一定宽度,这种宽度称为自然宽度,以ΔvN表示。根据量子力学的 Heisenberg 测不准原理,能级的能量有不确定量 ∆E ,可由下式估算:..
 — 激发态原子的寿命,当  为有限值时,则能级能量的不确定量 ∆E 为有限值,此能级不是一条直线,而是一个“带”。  越小,宽度越宽。
但对共振线而言,其宽度一般 < 10-5 nm,可忽略不计。
②多普勒宽度:由于原子在空间作无规则热运动所导致的,故又称为热变宽。
 当火焰中基态原子向光源方向运动时,由于 Doppler 效应而使光源辐射的波长增大,基态原子将吸收较长的波长;反之亦然。因此,原子的无规则运动 就使该吸收谱线变宽。当处于热力学平衡时, Doppler变宽可用8.2式表示:
可见,Doppler变宽与元素的原子质量、温度和谱线的频率有关.待测元素的原子质量M越小,温度愈高,则ΔυD越大(参表8.1)对多数谱线:∆ D :10-3 ~ 10-4 nm, ∆D 比自然变宽大 1~ 2个数量级,是谱线变宽的主要原因。
③压力变宽:由于吸光原子与蒸气中原子或分子相互碰撞而引起的能级稍微变化,使发射或吸收光量子频率改变而导致的谱线变宽。根据与之碰撞的粒子不同,可分为两类:
  (1) 因和其它粒子(如待测元素的原子与火焰气体粒子)碰撞而产生的变宽-劳伦兹变宽,以ΔvL表示。
  (2) 因和同种原子碰撞而产生的变宽—共振变宽或赫鲁兹马克变宽。共振变宽只有在被测元素浓度较高时才有影响。在通常的条件下,压力变宽起重要作用的主要是劳伦兹变宽,谱线的劳伦兹变宽可由8.3式决定:
劳伦兹宽度与多普勒宽度有相近的数量级,大约为10-3 ~ 10-4nm。
实验结果表明:对于温度在1000 ~ 3000K, 常压下,吸收线的轮廓主要受 Doppler 和 Lorentz 变宽影响,两者具有相同的数量级,约为0.001-0.005nm。
采用火焰原子化装置时, ∆L是主要的;
采用无火焰原子化装置时, ∆D是主要的。
④ 其他变宽:场致变宽;自吸效应;
不论哪一种变宽都将导致原子吸收分析灵敏度下降.


推荐答案:夕阳回复于2007/12/03
再举一例测铅重现性不良故障的解决方法:
仪  器:Z-5000
故  障:
石墨炉重现性不良,测铅时,RSD=10%以上;
检  查:
(1)火焰验收正常,Cu(1ppm), Abs=0.28 RSD=0.35
(2)石墨炉验收正常,Cu(20ppb), Abs=0.3,RSD=4.84
(3)检查发现石墨环内壁严重被污染,因用户无石墨环备品故仅能用乙醇清洗;
(4)其后空测Cu时,铜的空白值很高,换新管仍然如此,证明石墨环记忆效应严重;
(5)根据用户介绍,平时不用石墨炉测铜,仅测铅,但样品中的铜含量很高;经分析,在铅的测量时由于原子化及清除温度不高,样品中共存的铜元素不能被充分烧出,于是被长期积累在石墨环中,这就是空测Cu时,为何铜的空白值很高的原因所在;解决办法,在测铅时提高清除温度到达2700度即可解决;(一般测铅时,清除温度在2200度)
(6)使用热解管空测铅,空样值很低,说明修复的石墨环应用在铅分析上无问题;但所测结果的重现性很差,测20ppb的铅时,其Abs=0.089, RSD=7.64%;
(7)根据经验、使用普通石墨管测铅效果很好,但用户无普通石墨管,却有很多普通石墨杯,于是改用石墨杯测铅,效果很好,Abs=0.085,RSD=1.88%;
(8)从上述两项比较可以看出使用热解管与普通管测铅其吸光度相差无几,而且普通管的重现性要优于热解管。
上述是今年3月在海口市疾控中心的检修记录。
补充答案:

元素吸收光谱分析系统回复于2007/11/27

1.样品测定重复性不好。
因为原子吸收灵敏度比较高,最好是做个范围比较好,最低值超过相对误差5%以外的缔除,一样最高的超过相对误差5%的除去,取中间范围作为测定范围!!
2.基体改进剂的选择。
基体改进可以两个目的,一个是增敏,一个是稳定作用,要具体问题具体分析的
3.仪器最佳条件的选择。
这个问题还是要涉及检测合理范围,个人认为以第一点为重!
4.样品污染问题。
样品本身如果再取样上,注意点,应该污染情况不是很严重的,铅通常不会在样品阶段带入
5.样品前处理问题。
前处理应该来说还是考虑本底问题,在消解的酸上,可以采取平行样品空白抵扣,因为酸溶液本身带有铅含量则会影响检测数据的准确度,还有消解后赶酸要彻底,因为硝酸根,硫酸根,已经一切酸对测定都有影响,还有不能中和,因为原吸对钠离子特别敏感!!

shihua520回复于2007/11/30


我不赞同你的观点,原子化温度只与该元素有关系,和用面积或者峰高积分无关,
我们做原子化最佳温度曲线时不管用哪个积分也会得到一致的结果,还有就是Pb的灰化温度灰化温度不会很高的,Pb是易挥发元素,温度高了在灰化阶段会有很大损失.

bigbighw回复于2007/12/03

首先看到这个专题帖真的很开心啊,终于可以把石墨炉测铅专门拎出来讨论了。
声明我将近大半年来都是被石墨炉测铅折磨死了。使用的PEAA800.微波消解前处理中药样品。
因为是个新手,身边又没有很多人指导,痛苦了很久,也常常发帖子上来求助,在论坛上学习了不少好的知识。
现在把我做Pb的一些感受说一下了。按照时间顺序吧:)
  开始都是拿标准溶液来练手,做做标曲什么的,线性,精密度都还不错。但是做样品后,问题就来了,最开始经常出现试剂空白的相应值比样品还高,这个问题一个是由于样品本身含铅量比较低,第二个就是污染的问题了,因此新买来的玻璃仪器一定要经过24小时以上的10%酸浸泡以上才可以用,我试过未经过浸泡过的容量瓶加入1%硝酸3小时后测出来的Pb有1ppm,后来认识到这些后,就再没出现过试剂空白那么高的情况啦。
  再后来是样品的图谱中出现了很高的塞曼背景峰,怀疑是不是消解不完全或者是测定的条件没有选择正确。因为之前我用标准溶液来优选基体改进剂和优化灰化原子化等的温度,因为标准溶液本身没有什么基体干扰,所以优化的结果并不明显,但是当初没有意识到是这样的,后来使用样品先选择基体改进剂,再把基体改进剂加入到样品中优化各温度,最终选择了硝酸钯,塞曼背景变低了,峰形也很好看,但是使用Pd使所有的响应值都有所降低。
  样品测定的重现性不怎么好,每一天用不同的标准曲线测定出来的值都有差异,RSD达到了15%左右,一条标曲测定一次消解的几份平行样品的RSD比较小,常常是小于3%的。就是不同批次之间的重复性不太好。至于痕量分析允许的误差范围有没有标准规定呢?哪位达人给点信息?
  此外还要提一句的是,仪器的精密度跟进样针的位置有很大的关系,针的斜口要靠近人这一侧,插入孔的时候尽量快要贴到内壁较好,但是千万不能接触到就是,呵呵~暂时写这么多,希望看到大家更多的交流~~。再次感谢斑竹~

魔鬼化学人回复于2007/11/27

干燥阶段可以用一个简单手段对干燥过程进行测试,用一把小镜子靠在进样孔处,如果干燥程序适宜的话,镜面会有一层雾气而不会有暴沸或者飞溅的小液滴,说明干燥程序得当

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夕阳
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为了活跃版面和支持版主的提议,现将我的一篇关于石墨炉测铅的维修记录展现给版友,供大家参考指正,并欢迎大家对遗留问题给予讨论解答;
仪器型号:日立Z-2000原子吸收分析仪
故    障:
石墨炉测营养强化剂中铅时,重现性差(RSD=36%)且工作曲线不良
检    查:
(1)首先检查原升温程序发现:
    干  燥:50~80 , 80~110 , 110~140 (分三步,无意义);
    灰  化:150~500  30S  (灰化阶段采用斜率升温错误,造成灰化不彻底)
    原子化:2400 (测铅时原子化温度超过2000度反而造成灵敏度下降背景过高)
    清  除:2600 
(2)修改升温程序如下:
    干  燥:80~140  40S           
    灰  化:400~400  30S
    原子化:1800      5S           
    清  除:2400      4S
    重新调整进样针,用20ppb的铅标样做10次重复测定,Abs=0.0675,RSD=0.74%,
    说明上述温度程序正确。
(3)其后测盲样,仅将灰化温度提高到450度,其他条件不变,重复三次测量,其吸光值分别是:0.024, 0.036, 0.044,RSD=29%;背景值为0.14Abs,说明温度程序对于盲样不太适用,因为盲样中的基体干扰较为严重
(4)重新修改升温程序如下:
    干  燥:80~140  35S           
    灰  化:500~500  30S
    原子化:2000      7S           
    清  除:2800      6S
    标样与盲样的比对测试结果如下:
    标样结果:Abs=0.0715,  REF=0.007,  RSD=0.98 %
    盲样结果:Abs=0.0989,  REF=0.387,  RSD=3.03 %
(5)为了证实盲样的基体干扰情况,加入5μL磷酸铵(1%)做基体改进剂,并修改温度程序如下:
    干  燥:80~140  30S           
    灰  化:600~600  30S
    原子化:2000      7S           
    清  除:2800      6S
    标样与盲样的比对测试结果如下:
    标样结果:Abs=0.0642,  REF=0.016,  RSD=2.02 %
    盲样结果:Abs=0.0468,  REF=0.480,  RSD=3.21 %
结论与问题:
(1)清除温度从2400度提高到2800度以后,确实使重现性得以提高,尤其对盲样效果显著,RSD值由原来的29%下降到3%。
(2)不使用基体改进剂的相对标准偏差要优于使用改进剂。
(3)使用基体改进剂后,灰化温度提高了100度,对于标样的测试结果影响不大,从0.0715Abs下降到0.0642Abs,两者之差为0.007Abs;但对盲样影响很大从0.0989Abs下降到0.0468Abs,灵敏度几乎下降一倍,问题是:
① 磷酸铵做基体改进剂是否合适?磷酸铵与磷酸氢二铵作为基体改进剂本质有何区别?
② 使用磷酸铵是否,盲样的灵敏度前后相差一倍,究竟哪一个值可作为真值对待?

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渔长老
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楼主好帖,做石墨炉确如所述,入木三分,在下石墨炉使用经验不太多,还在摸索阶段,谢谢二楼的分享!
3504260
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我在测定铅时标准曲线有时会吸光度降低一半(测定条件相同),更换进样头后5、10ppb吸光度正常,20ppb却总是偏低很多,用手动进样却一切正常。不知问题出在哪里?请教了!
仪器:热电石墨炉工作站(测定时带赛曼)
标准:20ppb
5ppb  0.0470
10ppb  0.0860
20ppb  0.1450
干燥:120 5s
灰化:400 10s
原子化:1600 3s
清除: 2000 3s
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原文由 3504260 发表:
我在测定铅时标准曲线有时会吸光度降低一半(测定条件相同),更换进样头后5、10ppb吸光度正常,20ppb却总是偏低很多,用手动进样却一切正常。不知问题出在哪里?请教了!
仪器:热电石墨炉工作站(测定时带赛曼)
标准:20ppb
5ppb  0.0470
10ppb  0.0860
20ppb  0.1450
干燥:120 5s
灰化:400 10s
原子化:1600 3s
清除: 2000 3s


你设定的干燥时间太短了,至少在20-30S,你有GFTV系统吗?如果有可以直观观察干燥和灰化阶段样品的状态。灰化时间设定10s也短了,用20S试试。
元素吸收光谱分析系统
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1.样品测定重复性不好。
因为原子吸收灵敏度比较高,最好是做个范围比较好,最低值超过相对误差5%以外的缔除,一样最高的超过相对误差5%的除去,取中间范围作为测定范围!!
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基体改进可以两个目的,一个是增敏,一个是稳定作用,要具体问题具体分析的
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4.样品污染问题。
样品本身如果再取样上,注意点,应该污染情况不是很严重的,铅通常不会在样品阶段带入
5.样品前处理问题。
前处理应该来说还是考虑本底问题,在消解的酸上,可以采取平行样品空白抵扣,因为酸溶液本身带有铅含量则会影响检测数据的准确度,还有消解后赶酸要彻底,因为硝酸根,硫酸根,已经一切酸对测定都有影响,还有不能中和,因为原吸对钠离子特别敏感!!
该帖子作者被版主 raoqun204积分, 2经验,加分理由:感谢讨论,说详细点就更好了
魔鬼化学人
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实际情况做下来,干燥阶段分2步或者三步是有必要的,尤其是某些样品100度干燥会带来样品飞溅损失问题。微波或湿法处理的样品尽量要赶酸,否则对石墨管有影响,我们目前碰到的问题是做酸空白对照,微波处理后加热板蒸发近干,用水定容,吸光度结果反而比不处理的酸高了,不知道是什么原因,所用酸和容器均为高纯和酸浸泡处理过,不存在污染,百思不得其解,望高手指教
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原文由 cloud1109 发表:
实际情况做下来,干燥阶段分2步或者三步是有必要的,尤其是某些样品100度干燥会带来样品飞溅损失问题。微波或湿法处理的样品尽量要赶酸,否则对石墨管有影响,我们目前碰到的问题是做酸空白对照,微波处理后加热板蒸发近干,用水定容,吸光度结果反而比不处理的酸高了,不知道是什么原因,所用酸和容器均为高纯和酸浸泡处理过,不存在污染,百思不得其解,望高手指教


干燥阶段分步进行确实是个不错的选择。有利于干燥样品。
至于微波处理后的酸空白偏高的问题,可以尝试把微波消解内罐放入20%硝酸沸煮处理。

魔鬼化学人
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该帖子作者被版主 raoqun202积分, 2经验,加分理由:好经验,不过记得在灰化之前把镜子拿下来
夕阳
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我对石墨炉干燥阶段分步做的看法:
(1)的确如上面版友所说的那样,干燥阶段有时分两步或三步是必要的,尤其对基体复杂的样品更是如此;譬如测金时,干燥分三步效果很好,一步就差。
(2)但这种干燥分步的温度设定不是递进的,例如我在帖子中举例的那样:50~80,80~110,110~140,这种递进分步与50~140一步到位有何两样?所以说这种分三步是无意义的。
(3)真正干燥分步时,温度是交越和递增的;例如50~100,80~120,110~140;关于这种干燥分步的机理以前有专门文献讨论过,可惜内容我忘记了。另外这种分步方法还有一个英文名称,好像叫“Overlay”。
(4)另外在有的分步中,某一步不是斜坡升温,而是采取保持恒温方式。其实石墨炉的升温程序的设置是一个很复杂的技巧,它需要大量的经验积累。
夕阳
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我对石墨炉测铅时(使用日立Z-5000型仪器),影响重现性和线性的几点经验体会:
(1)灯电流的设定不宜过大,以小于7mA为好;尤其是对塞曼扣除背景方式的仪器。
(2)狭缝选择0.4nm为好,因为在282.4nm处有个铅的非吸收谱线(干扰峰),当使用1.3nm的狭缝时,282.4nm的干扰峰叠加在283.3nm的谱线之中了,容易造成误吸收。
(3)使用普通石墨管比使用热解石墨管效果好,尽管灵敏度略有下降。
(4)原子化温度选择在1800~2000度之间为好,具体通过试验而定;但原子化温度超过2000度时,灵敏度开始下降。
(5)复杂样品的基体对测试容易产生“记忆效应”,即对同一个样品做重复测量时,其吸光值一次比一次高;此时可通过提高【清除】温度来解决,譬如、可将清除温度提高到2600度或更高。
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