石墨炉原子吸收分光光度计测定铅的含量

实验目的：

了解石墨炉原子吸收光谱仪的基本结构掌握火焰原子化和无火焰原子化的优缺点了解如何优化实验条件.

实验原理：

石墨炉原子吸收光谱法是采用石墨炉使石墨管升至2000。C以上，让管内试样中待测元素分解成气态的基态原子，由于气态的基态原子吸收其共振线，且吸收强度与含量成正比关系，故可进行定量分析。它属于非火焰原子吸收光谱法。

石墨炉原子吸收光谱法具有试样用量小的特点，方法的绝对灵敏度较火焰法高几个数量级，可达10-14g,并可直接测定固体试样。但仪器较复杂、背景吸收干扰较大。工作步骤可分为干燥、灰化、原子化和除残四个阶段。

通常使用偏振塞曼石墨炉原子吸收分光光度计。它具有利用塞曼效应扣除背景的功能。

本法系采用原子吸收分光光度法测定中药中的铅、镉、砷、汞、铜，所用仪器应符合使用要求（通则0406）。除另有规定外，按下列方法测定。

　　参考条件：波长283.3nm，干燥温度100~120℃，持续2 0秒；灰化温度400~750℃，持续20~25秒；原子化温度1700~2100℃，持续4~5秒。

　　铅标准贮备液的制备  精密量取铅单元素标准溶液适量，用2%硝酸溶液稀释，制成每lml含铅（Pb）lμg的溶液，即得(0~5℃贮存）。

　　标准曲线的制备  分别精密量取铅标准贮备液适量，用2%硝酸溶液制成每lml分别含铅0ng、5ng、20ng、40ng、60ng、80ng的溶液。分别精密量取lml，精密加含1%磷酸二氢铵和0.2%硝酸镁的溶液0.5ml，混匀，精密吸取20μl注入石墨炉原子化器，测定吸光度，以吸光度为纵坐标，浓度为横坐标，绘制标准曲线。

　　供试品溶液的制备

　　A法：取供试品粗粉0.5g，精密称定，置聚四氣乙烯消解罐内，加硝酸3~5ml，混匀，浸泡过夜，盖好内盖，旋紧外套，置适宜的微波消解炉内，进行消解（按仪器规定的消解程序操作）。消解完余后，取消解内罐置电热板上缓缓加热至红棕色蒸气挥尽，并继续缓缓浓缩至2~3ml，放冷，用水转入25ml量瓶中，并稀释至刻度，摇匀，即得。同法同时制备试剂空白溶液。

　　B法：取供试品粗粉l g，精密称定，置凯氏烧瓶中，加硝酸-高氯酸(4:1)混合溶液5~10ml，混匀，瓶口加一小漏斗，浸泡过夜。置电热板上加热消解，保持微沸，若变棕黑色，再加硝酸-髙氯酸(4 :1)混合溶液适量，持续加热至溶液澄明后升高温度，继续加热至冒浓烟，直至白烟散尽，消解液呈无色透明或略带黄色，放冷，转入50ml量瓶中，用2%硝酸溶液洗涤容器，洗液合并于量瓶中，并稀释至刻度，摇匀，即得。同法同时制备试剂空白溶液。

C法：取供试品粗粉0.5g，精密称定，置瓷坩埚中，于电热板上先低温炭化至无烟，移入高温炉中，于500℃灰化5~6小时（若个别灰化不完全，加硝酸适童，于电热板上低温加热，反复多次直至灰化完全），取出冷却，加10%硝酸溶液5ml使溶解，转入25ml量瓶中，用水洗涤容器，洗液合并于量瓶中，并稀释至刻度，摇匀，即得。同法同时制备试剂空白溶液。

实验仪器和试剂：

石墨炉原子吸收分光光度计；石墨管：25ml容量瓶

铅标准溶液(1ppm)；水样;1%稀HNO3

实验步骤

1.按下列参数设置测量条件

1)分析线波长 (283.3nm)

2)灯电流     (75%)

3)狭缝宽度(0.5nm)

4)干燥温度(122℃)和时间(30s)

5)灰化温度(400℃)和时间(20s)

6)原子化温度(950℃)和时间(3s)

7)清洗温度(2700℃)和时间(3s)

8)氩气流量(2L/min)

2．取铅标准溶液用1%HNO3稀释到刻度，摇匀，配制5.00,10.00,20.00,50.00ng/ml的铅标准溶液,备用

3．配置浓度低于50.00ng/mL 的水样量

4．用1%稀HNO3配置空白溶液

5．采取自动进样方式进样,进样量20μg

结果与数据处理：

1.数据记录

2.绘制工作曲线

从标准曲线中，查得水样中铅的含量：

根据y=0.03,从而得出铅的的浓度为49.33 ng/L

　　测定法  精密量取空白溶液与供试品溶液各lml，精密加含1%磷酸二氢铵和0.2%硝酸镁的溶液0.5ml，混匀，精密吸取10~20μL，照标准曲线的制备项下方法测定吸光度，从标准曲线上读出供试品溶液中铅（P b）的含量，计算，即得。

讨论

1．进样针的调节

进样针将试样溶液注入石墨管中的位置 (水平位置和垂直深度) 对分析的精密度及准确度影响很大 , 须认真进行优化调整 , 以获得最佳分析结果。在实际操作中 , 先进行进样针水平位置定位校正 ,使进样针处于石墨管的正中 (左、右方向) ; 然后反时针调节进样针垂直调节螺丝 (调低) , 把进样针从较高位置调整到针尖恰好落到石墨管底部 , 此时在进样臂上做一标志 , 再顺时针调节垂直调节螺丝 , 将进样臂调高1mm , 即使进样针针尖离开石墨管底部 1mm。用该方法较正毛细管进样针的定位 ,简便易行 , 起到了事半功倍的效果。

2．波长的选择

本文选用 257. 4 nm,若用铝灵敏线 309. 4nm,空白的吸光度值较高 ,样品的吸光度值超出曲线范围 ,需要多次稀释 ,易产生误差。在 257. 4nm波长检测时 ,仪器信号较稳定 ,精密度也较好。

3．升温程序的选择

为保证样液完全干燥不会发生爆溅 ,本文采用斜坡升温模式 ,选择两步干燥。灰化和原子化温度是测定过程中的关键 ,适合的灰化温度可以消除基体干扰 ,而适合的原子化温度可以使元素的原子完全蒸出而不残留 ,且可延长石墨管使用寿命。

4．非火焰原子吸收光谱法具有的特点：

优点是试样用量少，液体几微升，固体几毫克；原子化效率几乎达到100%；基态原子在吸收区停留时间长，约为10-1s。因此，其绝对灵敏度极高。但精密度较差，操作也比较复杂。

5．样品中存在基体干扰物的处理方法：

基体干扰来源:由于溶液的粘度,表面张力等物理因素,影响溶液的输送速度,雾化效率及原子化效率。

消除:可通过配制与试样溶液具有相似物理性质的标准溶液,消除干扰。也可通过适当稀释溶液,减少干扰。在基体性质不清楚或比较复杂时,使用标准加入法能较好地消除基体干扰物理干扰(基体效应)。加入基体改进剂：加入某些化学试剂于试液或石墨管中，改变基体或被测定元素化合物的热稳定性，避免了化学干扰。
6．石墨炉原子吸收光谱法的应用：应用广泛的微量金属元素的首选测定方法(非金属元素可采用间接法测量)。

(1)头发中微量元素的测定—微量元素与健康关系；

(2)水中微量元素的测定—环境中重金属污染分布规律；

(3)水果、蔬菜中微量元素的测定；

(4) 矿物、合金及各种材料中微量元素的测定；

(5) 各种生物试样中微量元素的测定。

7．干扰及其消除方法

1） 物理干扰

配制与被测试样相似的标准样品，是消除物理干扰的常用的方法。在不知道试样组成或无法匹配试样时，可采用标准加入法或稀释法来减小和消除物理干扰。

2）化学干扰

消除化学干扰的方法有：化学分离；使用高温火焰；加入释放剂和保护剂；使用基体改进剂等。

3） 电离干扰

加入更易电离的碱金属元素，可以有效地消除电离干扰。

4）光谱干扰

减少狭缝宽度；降低灯电流；选择无干扰的其它吸收线

5）背景干扰

在石墨炉原子吸收法中，背景吸收的影响比火焰原子吸收法严重，若不扣除背景，有时根本无法进行测定，测量时必须予以校正。

（1）用邻近非共振线校正背景

（2）连续光源校正背景（氘灯扣除背景法）。

（3）塞曼效应校正背景 

（4）自吸效应校正背景