燃烧器热平衡(热稳定)试验
燃烧器的温度对测定灵敏度有影响,其影响程度与元素,以及火焰性质有密切关系。冈此,燃烧器采用水冷却或不用水冷却,均需做待测元素的热平衡试验。尤其是不用冷却水,影响更显著。
原子吸收光谱仪的燃烧器多般设计有冷却水装置。此装置对一些元素可以获得较高的灵敏度,但是冷却水的流速改变往往影响灵敏度稳定性。如果冷却水直接从自来水管引来,由于自来水管压力常常改变,影响冷却水的流速,这样不但改变灵敏度而且使读数不稳。冈此,采用水冷却时,流入燃烧器的水最好是从恒流装置中引来,并可控制流速,这样可以荻得更佳的稳定性。但是,并非所有元素采用冷却水都有好处,有些元素不用冷却水可以获得更高的灵敏度和稳定性。经初步试验,发现燃烧器是否使用冷却水与火焰性质很有关系,一股需要氧化焰测定的元素,采用冷却水可以获得较高的灵敏度;而采用还原火焰测定的元素则不用冷却水为更好。也有的元素则采用两种不同性质的火焰军需水冷或均不需水冷。
下面例举数个元素的热平衡图(图1—7),所列图中曲线均在燃烧器无冷却水状态下作的,纵坐标是吸光度,横坐标表示点燃后燃烧时间。开始燃烧器处于室温状态,随着燃烧时间的增加,燃烧器温度逐渐升高。不论火焰性质如何,要达到热平衡需要燃烧10分钟以后,此时,燃烧器表面温度在170℃左右,以后此温度不再有变动。
图中曲线只表示该元素在氧化焰或还原焰中吸收值与时间的关系图形,或者说吸收值与燃烧器热平衡图形。燃烧器达到热平衡时,曲线形状有两种:一种是上升的,一种是下降的。曲线形状是上升的,则该元素的测定不用冷却水比用冷却水灵敏度更高;曲线形状是下降的,表明该元素的测定,采用冷却水比较好。
锌铜的测定多采用氧化性火焰,不但灵敏度高些,而且干扰少。图形表明,燃烧器采用水冷却或不用水冷却对灵敏度影响不大,可自由选择。
铁的测定可采用氧化焰或2—3毫米高的还原焰,还原焰比氧化焰灵敏度更高。图中表明,两种性质的火焰铁的曲线是下降的,因此,燃烧器采用水冷却比较好。
锶和镁的测定可采用两种性质的火焰。采用还原焰时可获得较高的灵敏度,此时曲线是上升的,因此,燃烧器不用水冷却为好。若采用氧化焰,曲线是下降的,要获得较高的灵敏度则必须采用冷却水。
锰的测定两种性质的火焰都可采用。采用氧化性火焰时,曲线是上升的,燃烧器不用冷却水为好。采用还原焰时,曲线是下降的,若要获得较高的灵敏度燃烧器必须用水冷却。
两种性质的火焰都使钙的曲线上升,因此,在实际测试中,要求燃烧器不用水冷却,这样可以获得更高的灵敏度。
铬和钡的测定要在富燃气火焰中才有较高的灵敏度,从曲线形状看出,较高灵敏度的获得是燃烧器不能用水冷却。
如果用水冷却,则灵敏度要下降。为了证明此论点是否正确,进行了钡的如下试验:燃烧器用不同流速的水冷却,同一浓度的钡溶液测得不同的吸收值和灵敏度,见表1。
表1测钡时燃烧器冷却水流量与钡的吸收值、灵敏度的关系
冷却水流量(毫升/分) 500 140 50 O
吸收值 O.110 O.110 O.194 O.380
灵敏度(微克/毫升/1%) 20 15.7 11.3 5.8
表1说明,随着燃烧器冷却水流量的减少,也即燃烧器温度的上升,钡的灵敏度也逐渐增高,更进一步说明钡的燃烧器热平衡曲线形状是正确的。