浅谈原子吸收分析中的干扰与消除

浅谈原子吸收分析中的干扰与消除　高微文（神华宁夏煤业集团煤化工分公司质检计量中心）　摘要：原子分析中主要存在几大干扰：物理干扰、化学干扰、光谱干扰和　锶、镧或ＥＤＴＡ等元素可有效消除磷酸根对测定钙的干扰。　化学干扰。同时学者通过进行大量的对比研究分析表明，加入合适的试剂、恰　２．２．２加入释放剂。测量元素和干扰元素在高温火焰中形成稳　当利用检测狭缝宽度，或采用化学分离等方法，可以减小或消除这些干扰。　定的化合物时，加入另外一种物质使相应的化合物与干扰元素之间　关键词：原子吸收分析干扰消除　形成抗元寨反应，同时生成挥发性更强的化舍物，从而释放需要测量　１原子吸收法测定金属含量　的元素，所加入的物质就是释放剂。常用的释放剂有氯化镧和氯化锶　原子吸收法测定金属含量是在现在分析中普遍使用的分析方　等（另外还须注意，采用加入释放剂来消除干扰时，必须注意的是释　法。原子吸收光谱是指，当辐射通过自由原子蒸汽，并且辐射频率　放剂的加入量）。　与原子中的电子由基态跃迁到较高能态相等时，原子则能从辐射　２．２．３加入保护剂。加入一种试剂保护待测元素不受干扰，这种　场中吸收能量，从而产生共振吸收。电子由基态跃迁到激发态，同　试剂叫保护剂。保护剂的作用机理有三：一是保护剂与待测元素形成　时产生原子吸收光谱。样品中待测量的元素可根据光线被吸收后　稳定的络合物，阻止干扰元素与待测元素形成难挥发性化合物；二保　的减弱程度进行判断。而样品中基态原子对于改元素的特征线谱　护剂与干扰元素形成稳定的化合物，避免所需要测量的元素与干扰　的吸收程度实现对元素含量的测定。一般状况下，原子都是处于基　元素之间形成难以会发的化合物：三是保护剂与待测元素和干扰元　态。当特征辐射通过原子蒸汽，基态的原子能从辐射中吸取能量，　素形成各自的稳定络合物，避免待测元素与干扰元素形成难挥发的　并通过最外层的电子由基态跃迁到了激发态。原子对光的吸收程　化合物。例如，汞的挥发性极强，通过在汞元素中加入硫化物，从而形　度受到光程内部基态原子浓度的影响。而在一般状况下，可将近似　成了稳定性较强的硫化汞，灰化温度可提高到３００℃。　认为一般原子都处于基态。原子吸收光谱根据气态的被测试元素　２．２．４加入缓冲剂。试样以及标准试液中加入了过量的干扰元　基态原子对元素共振辐射有着强烈的吸收作用建设的。它是测定　素，从而减少干扰元素的变化，从而实现对干扰元素稳定性提高，减　痕量和超痕量元素的有效方法。具有灵敏度高、干扰较少、选择性　少干扰影响的变化，从而减少干扰元素对所测试结果的影响，这种干　好、操作简便、快速、结果准确、可靠、应用范围广、仪器比较简单，　扰物质称为缓冲剂。因为缓冲剂可以有效的抑制和消除在测定的过　而且可以使整个操作自动化，因此近年来发展迅速，是应用广泛的　程中出现的误差和影响，同时应该注意的是：缓冲剂的加入量，必须　种仪器分析新技术。它能测定几乎所有金属元素和一些类金属　不再引起干扰元素变化。　元素，此法已普遍应用于冶金、化工、地质、农业、医药卫生及生物　２＿２．５采用标准加入法。标准加入法是一种被广泛用于检测仪器　等各部门，尤其在环境监测、食品卫生和生物机体中微量金属元素　准确程度的测试方法，同时也使用于检验样品中是否存在干扰物质，　的测定中，应用日益广泛。　主要是消除“与浓度无关”的化学干扰。但是在具体的实际工作中应　２原子吸收分析中的干扰与消除　检测标准加入法所测定的结果的可靠程度。一般而言，可通过溶液观　原子分析中主要存在几大干扰：物理干扰、化学干扰、光谱干扰　察，稀释前后测量的结果是否一致来断定的。测定海水中Ｃｕ、Ｆｅ、　和化学干扰。同时学者通过进行大量的对比研究分析表明，加入合适　ＭＩ１＂、Ａｓ，加入ＮＨ４Ｎ０３，使ＮａＣＩ转化为ＮＨ４ＣＩ，在原子化之前低于　的试剂、恰当利用检测狭缝宽度，或采用化学分离等方法，可以减小　５００℃的灰化阶段除去。　或消除这些干扰。原子分析中的干扰以及其消除的方法有以下几种：　２．３电离干扰及其消除在高温条件下原子电离，减少了基态原　２．１物理干扰及其物理干扰的消除物理干扰指试样的转移、蒸　子浓度，降低了原子吸收信号，被称为电离干扰。电离效应随着温度的　发和原子化过程，出于试样的物理特性（如粘度、表面张力、密度等）　升高、电离平衡常数的增加而增加，随着被测试元素浓度的提高而减　的变化引发的原子吸收强度下降而引发的效应。发生在溶液的雾化　小。而碱金属作为一种释放剂或者保护剂，起到更容易电离的作用，所　过程，也被称为传输干扰，主要体现在溶液提升速率的变化和雾化效　以把碱金属加入其中，可以有效的消除电离干扰。在选择消除电离剂　率的降低及雾滴粒度的增大。一般情况下，物理干扰的幅度并不大，　的时候应该注意酸度的测定和选择，因为酸度对实验会造成一定的影　属于非选择性干扰，对试样各种元素的影响程度基本是一致的，物理　响和误差。消除电离干扰的最基本途径、最常用的方法是加入消电离　干扰一般都是负干扰。消除物理干扰有以下几种方法：　剂。一般消电离剂的电离电位越低越好：有时加入的消电离剂的电离　２．１．１配制与待测试液基体相一致的标准溶液，同时也是最常　电位比待测元素的电离电位还高，但由于加入的浓度较大，仍可抑制　用的测试方式。　电离干扰：利用温度较低的火焰，降低电离度，可消除电离干扰。　２．１．２而当配制与待测试液基体基本一致溶液存在困难时，还　２．４光谱干扰及其消除光谱干扰包括谱线重叠、光谱通带内存　应采用标准的／Ｊ１］．法。具体做法是将试样溶液分成四等份，在其中三　在非吸收线、原子化池内的直流发射、分子吸收、光散射等。当选择锐　分中加入不同量的标准溶液，用水稀释至一定体积后测试。　线光源和交流调制技术时，光谱干扰中的前三种因素可不做考虑，而　２．１．３而所测试元素在试样液态中浓度较高时，可通过稀释溶　主要考虑分子吸收以及光散射所带来的影响，这些要素是形成光谱　液的方式实现相应溶液中的物理干扰。　背景的重要因素。　２＿２化学干扰及其消除化学干扰，是由于试样溶液与标准溶液　２．５吸收线重叠干扰及其消除根据相应的理论研究，根据具体　的化学组分不同造成的，通过将试液溶液转换为自由基态原则的过程　的实验结果证明，吸收线重叠干扰的大小程度受到吸收线重叠程度　中，测试元素以及其他组成部分之间存在化学作用，导致待测元素原　以及干扰元素浓度以及灵敏度的影响。当元素吸收线波长差小于　子化效率变化而。通过对待测元素化合物融合、蒸发和解离过程产生　Ｏ．０３ｎｍ时，则可认为吸收线重叠干扰较为严重。而若是重叠线为灵　影响。其效应可以是正的效应，提高原子信号的吸收；也可能是负面的　敏线，即使相差幅度很小，为０．１ｎｍ，其干扰也将表现得十分明显。　效应，降低原子信号的吸收。化学干扰是一种选择性的干扰，不仅受到　消除这种干扰可选用其它的分析线或预分离干扰元素。　带测量元素与共存元素性质的直接影响，它主要影Ⅱ向待测元素化合物　３结语　的熔融、蒸发和离解成基态原子的情况发生。其产生的原因是多方面　原子吸收分析过程中有光谱干扰、物理干扰、化学干扰和电离　的。下面，我们讨论一下消除化学干扰的主要方法，由于化学干扰的复　干扰四大干扰，但由于物理干扰以及电离干扰机理相对简单，容易　杂性，目前仍无一种通用的方法来消除这种干扰。同时应对需要测量　解决和克服，由此并不进行具体的研究。而光谱干扰主要来自光源　样品、元素以及实验条件进行具体分析。主要采用方法有：化学分离，　和原子化器。包括多重线干扰、谱线重叠干扰、背景吸收。用改变检　测狭缝宽度来改善或消除多重线干扰。通过检测结果进行统计分　使用高温火焰，加入释放剂和保护剂，采用基体改进剂等方式。　２＿２．１利用高温火焰。火焰的温度对样品的熔融、蒸发和解离过　析从中得出结论：①消除干扰的方法是对样品基体进行改进，使被　程产生了直接影响。低温火焰中存在的干扰，在高温火焰中将部分或　测试样溶液的基体靠近标准溶液的基体。（　释放被测元素的原子，　　是完全消除。例如测定磷酸根在高温火焰中就不干扰钙，通过加入　使之充分原子化。一２９５　电厂锅炉常用钢材热态飞灰磨损性能的试验分析　李尧　（宁夏发电集团马莲台发电厂）　摘要：冲蚀磨损的机理十分复杂，其受到很多综合因素的影响，从某种意　磨损有着重要的影响。　义上来讲，冲蚀磨损为一顼系统工程，其中任意参数发生变化，磨损量就会随　３．２　１５ＣｒＭｏ合金钢的热态飞灰冲刷磨损试验结果分析通过　之变化。而影响冲蚀磨损的主要因素包括材料、速度以及温度，材料不同，耐　试验可以看出：第一，１５ＣｒＭｏ合金钢与１２ＣｒｌＭｏＶ合金钢一样，在　磨性也不同。不过材料的耐磨性属于磨损系统特性，其与速度、温度以及冲刷　２５０℃到５５０℃的范围内其磨损量会随着温度的提高而减小，当其达　角度、材料性质等磨损过程的工作条件相关。本文就针对１２ＣｒｌＭｏＶ合金　到临界温度后则会随着温度的提高而加大，当其平均粒子速度达到　钢、１５ＣｒＭｏ合金钢、２０碳钢等电厂锅炉常用钢材的热态飞灰磨损性能的试　验进行分析。　每秒６９米时，临界温度为４３０ｏＣ。第二，１　５ＣｒＭｏ合金钢的磨损率在　临界温度前会受到温度的影响呈一定的规律下降，当其达到临界点　关键词：１２ＣｒｌＭｏＶ合金钢１５ＣｒＭｏ合金钢２Ｏ碳钢热态飞灰磨　温度后其磨损率会呈一定规律上升。第三，１　５ＣｒＭｏ合金钢的临界点　损性能试验分析　温度受到冲刷速度的影响，冲刷速度越大，则临界点温度越高。第四，　１热态飞灰冲刷磨损试验系统　Ｍｏ合金钢在２５０ｏＣ到５５０℃范围时，多项式非线性拟合出的　电厂锅炉常用钢材的热态飞灰冲刷磨损试验系统的工作过程　１５Ｃｒ为：空气经过空压机的压缩，利用转子流量计以及压力表测量后再进　飞灰冲蚀磨损通用计算回归公式如下式：　入到预热加热段加热，然后进入混合室。称量试验用灰粒子再装入灰　△Ｉ＝１．０７２７６６　ｘ　１０—３＋１．１　７８８４　ｘ　１０—０Ｗ　一１．７０８３６９　ｘ　１０一一４．　斗，灰粒子至给料器材数量由灰斗下的蝶阀进行控制。给灰器的给料　５０８０４４　ｘ　１　０　２ｓ＋２．７７６８８５　ｘ　１　０－７ｔ　—９．２１　８５８７×１　０一　Ｗ　方式为叶轮式，调速电机和减速器减速后带动叶轮旋转，并对该装置　临界点温度的计算公式与１２ＣｒｌＭｏＶ合金钢相同。’　的转速进行控制。灰粒子在混合室混合气流，气流将其带入加速管　第五，热态下１５ＣｒＭｏ合金钢的飞灰冲刷磨损量通用计算式可　段，粒子进行加速至最高速度。加速管段采用电炉加热，将气固两相　以采用二元线回归的方法分段回归出，其表达如下：　流体同时加热后再经过加速管喷射出来，达到试验所需的气固两相　在２５０￣Ｃ到３５０ｏＣ范围内：　流体进入试验段冲击试件，然后进入水冷式沉降除尘器，此时气流的　△ｌ－４．０２９０９　ｘ　１　０－６ｄ１．８７６ｓＷ１．０３２６６ｓＴ一０．８７５７３　流动方向发生了心变，受到重力与惯性的作用，大多数灰粒会滞留在　在３５０℃到５５０℃范围内：　除尘器中，气流携带一小部分灰粒再经过除尘器后向大气中排出。　△Ｉ＝９．７７６１　ｘ　１　０—１　７ｄ１．８７６ｓＷ０．５７６１　８３ｓＴ３．３９４１　５　在试验段中气流的冲刷角为３０。，采用专用的小电炉对试件进行　第六，１５ＣｒＭｏ合金钢氧化膜的增重量和温度之间的关系表达　加热，为了保证试件与试验工况的温度要求相符，试件中心设置温度测　如下式：△ｇ＝２．２４７　ｘ　１０　叮０一　点，温度测量采用铠装热电偶，利用可控硅温度控制仪进行温度控制。　同样要将氧化膜的影响因素考虑进来。　２拟定试验工况　第七，温度越高，磨损受到速度的影响就越小。　试验气流速度分别设置为每秒８Ｏ米、１００米以及１２０米，气流　３．３　２０碳钢的热态飞灰冲刷磨损试验结果分析第一，２０碳钢　温度和试件温度则分别控制在２５０℃、３００％：、３５０℃、４００ｏＣ、４５０ｏＣ、　在２００至０　５５０℃范围内，温度越高其相对磨损量越小，达到临界温度　５００℃、５５０ｏＣ，选择２０个工况点。选均电厂的灰样，平均粒径为　后温度越高，则磨损量越大。２０碳钢在冲刷速度为每秒７６米时，最　１　１３．５　ｕ　ｍ，试件材料分别为①５０　ｘ４的１２Ｃｒｌ　ＭｏＶ合金钢、１５Ｃｒ—　小磨损量的临界温度为３５０ｏＣ，临界点温度越小则冲刷速度越大。第　Ｍｏ合金钢、２Ｏ碳钢圆片。　二，可以利用二元线性回归方法分段回归出热态下飞灰冲刷磨损量，　３试验结果分析讨论　速度指数、温度指数可以将冲刷速度与温度的影响明确的表示出来：　３．１　１２Ｃｒｌ　ＭｏＶ合金钢的热态飞灰冲刷磨损试验结果分析通　在２５０℃到３５０℃范围内：　过试验可以看出：第一，１２ＣｒｌＭｏＶ合金钢在２５０℃到５５０℃的范围　△Ｉ＝７．６５３１　２１　ｘ　１　０　ｄｓ１，ｅ＇￣ｖｖｓ１．　∞’５ｔ　舶１９∞　内，温度越高磨损量越小，但是达到临界温度后，温度越高则磨损越　在３５０ｃｃ到５５０ｏＣ范围内：　大，当其平均粒子速度达到每秒６９米时，临界温度约为３５４℃。第　△ｌ＿２．１　８２６１　９　ｘ　１　０　５ｄ。’艇＿Ｗ。’・　７ｔ２６６舢　二，１２ＣｒｌＭｏＶ合金钢的磨损率只有在临界点温度前会受其影响，其　第三，温度越高，冲刷速度指数越小，其对于磨损的影Ⅱ向也越小。　磨损率呈现一定的规律逐渐下降，当其达到临界点温度后，则其磨损　第四，温度会对相对磨损率产生直接的影响，临界点温度前磨损率会　率则会上升。第三，冲刷速度对于１２ＣｒｌＭｏＶ合金钢的临界点温度　呈一定规律下降，反之临界点温度后磨损率会呈一定规律上升。第　几乎不产生任何影响。第四，当１２ＣｒｌＭｏＶ合金钢处于２５０￣Ｃ到　五，同样要将氧化膜的影响考虑进来。第六，热态下２０碳钢的飞灰　５５０ｏＣ范围时，多项式非线性拟合出的飞灰冲蚀磨损通用计算回归　冲刷磨损量通用计算式可以采用二元线回归的方法分段回归出，其　公式如下式：△Ｉ＝２．２５３９５　ｘ　１０－２＋４．１２４２８３　ｘ　１０＿４、～ｓ一１．８５９６０３×　表达如下：　１０＿４ｔ一１．８５００４７×１０—０Ｗｓ　＋２・７０１０７８×１０－７ｔ　—７．６８２８３１×１０｛＼／＼／ｓｔ　Ｉ＝７．７２０９０１　ｘ　１　０～一７．９７０２５５×１　０—　Ｗ　一３．０４０１　５６　ｘ　１　Ｏ－４ｔ　＋６．　临界点温度的计算公式如下：ｔ洲　＝一ｂ２一ｂ５Ｗｓ，２ｂ　１　４５５１　７　ｘ　１　０＿。＼～ｓ２＋３．８２０１　６　ｘ　１　０－７ｔ￣＋７．０３６５９２×１　Ｏ一　Ｗｓｔ３　上式中ｂ：、ｂ４、ｂ　均为为多项式拟合公式的回归系数。　参考文献：　第五，热态下１２ＣｒｌＭｏＶ合金钢的飞灰冲刷磨损量通用计算式　…赵宪萍，徐开义，孙家庆．电站锅炉中受热面温度对灰磨损影响规律的　可以采用二元线回归的方法分段回归出，其表达如下：　试验研究．上海电力学院学报，２００９（３）．　在２５０℃到３５０℃范围内：　【２】赵宪萍，徐开义，蒋伟元，孙家庆．不同温度下金属氧化膜对灰磨损性　△ｌ＝５．１　０６１　３４×１　Ｏ—６ｄｓ１＂８７￣ｓ１．０。瞳　一ｎ９Ｂ９４投　能的影响．华东工业大学学报，２０１０（１）．　在３５０ｏＣ到５５０ｏＣ范围内：　【３】岑可法，樊建人，池作和等．锅炉和热交换器的积灰、结渣、磨损和腐蚀　△ｌ－１．１７６２８ｘ　１Ｏ　１　ｄ　１　ｇ　６＼～　０Ｂ扔　下　７４１９９　的防止原理与计算【Ｍ】．北京：科学出版社，２００７．　ｆ４】赵宪萍，石奇光，蒋伟元等．飞灰磨损基本规律的试验研究【Ｊ】．华东工　第六，１２ＣｒｌＭｏＶ合金钢氧化膜的增重量和温度之间的关系表　业大学学报，２００９（８）．　达如下式：△ｇ＝３．４７０５２８×１０。　叮　７嘲ｍａ　【５】陈鸿伟，李永华，梁化忠．锅炉高温腐蚀实验研究【Ｊ１．中国电机工程学　需要注意的是，热态试验要将氧化膜的影响因素考虑进来，其对　报，２００８（Ｉ）．　（上接第２９５页）　参考文献：　Ｉ２】马卫兴，沙鸥．火焰原子吸收光谱法测定海英菜中重金属元素【Ｊ】，理化　【１】李燕群．原子吸收光谱法在重金属铅镉分析中的应用进展　，冶金分检验《化学分册），２０１１（Ｏ５）．　析，２００８（６）．　Ｉ３】张海霞原子吸收光谱在生物和水样品分析中的应用【Ｊ】，分析化学，２０１　０（０５－）．