原子吸收光谱仪的灵敏、准确、简便等特点,现已广泛用于冶金、地质、采矿、石油、轻工、农业、医药、卫生、食品及环境监测等方面的常量及微痕量元素分析。
使用过程中,很多朋友反映原子吸收石墨炉法重现性不是很好,浓度越低的样品或曲线点,重现性越差。
作为一款精密仪器,它有很多部件构成,就有很多的影响因素,包括外在的,内在的,可见的,不可见的。在这里我试着用哲学思维来解释和处理重现性不好的问题。
必要条件:认为世界是可以被认知的,认为人可以凭借感觉器官及其延伸(科学仪器)完全认知世界。
首先我们看一下必要条件。无论哪种品牌的原子吸收,它重现性不好的影响因素是相同的。见表1 。
当然重现性不好的必要条件不止以上的五条。
我们再看一下其他必要条件,更多倾向于软件、程序、细节的操作。
非必要条件:至今尚未被认知的部分或人们没有注意到的因素。
我们看一下非必要条件的影响,原子吸收进样针和进样管的阻力。与其他仪器的进样系统相近,进样管细长。根据管道阻力计算公式:
R=(λ/D)*(ν^2*γ/2g)
ν-流速(m/s);λ-阻力系数;γ-密度(kg/m3);D-管道直径(m);P-压力(kgf/m2);R-沿程摩擦阻力(kgf/m2);L-管道长度(m);g-重力加速度=9.8。压力可以换算成Pa,方法如下:1帕=1/9.81(kgf/m2)。
通过公式得知,管路越长,阻力越大。平时工作时,选择合适进样管长度很重要,即要不影响进样管路的正常工作,又要将阻力控制在较小水平。
样品从样品盘进入到石墨管中,受到液体性质、流速的影响。进入石墨炉的液体以水为介质。我们比较一下几种常见溶剂的表面张力。 见表3。
从上表看出,无论是表面张力和粘度,水是最大的,在进样过程中受到的阻力也就最大,进样针取样首先要破坏液膜,相比其他溶剂,水更容易引起气泡残留,液体吸附等现象。液相色谱的样品也有以水为介质的,但流动相多以混合溶剂为主,大大降低了样品的表面张力和粘度。相对水的表面张力和粘度而言,原子吸进样难度大于气相色谱、液相色谱。
我们再用哲学中的矛盾来解释一些现象。主要矛盾:对事物发展所起的较大影响。
玻璃器皿对重金属有较大影响,玻璃有很多活性位点,如硅氧基等,表面是极性的,可能吸附重金属,pp和Tefon材质的管子比玻璃的好很多。而分析其他物质或有机物则较少考虑玻璃的吸附作用。
次要矛盾: 在矛盾中起次要地位,在分析原子吸收石墨炉法时,可能有会有影响,但不起主要作用。
原子吸收、气相色谱、液相色谱等仪器设备一般都做常量和痕量分析。石墨炉法一般进样10ul左右,常进样在5-20ul,这与液相色谱的进样量大致相同,与气相、气质(0.5-1.0ul)相比,进样量略大。应该说,与原子吸收石墨炉法存在较多影响因素有关。增大进样量可以在一定程度上解决重现性不好的问题。
原子吸收石墨炉的是进样针为合金材质,进样管是聚四氟乙烯,最新的有碳纤维材质的。气相色谱、液相色谱、气相分子等仪器的进样针不锈钢或合金为材质。部分管路是聚四氟乙烯,我们比较一下几种材质摩擦系数,见表4 :
摩擦系数越小,溶液受到阻力越小,越容易通过。从上表出,聚四氟乙烯的摩擦系数最小,是原子吸收的进样管、液相色谱管路、其他仪器管路常用的材料,减小摩擦,减小吸附、减小损失。气相色谱、气质联用在进样口加热气化后,管路对气体样品的摩擦系数会变小。
总结,通过比较和总结,影响原子吸收石墨炉法重现性因素很多,分清楚其中的必要因素、非必要因素。抓住主要矛盾和次要矛盾。就可以在日常工作中,解释一些现象,迅速解决遇到的重现性不好的问题。