几种现代仪器分析方法简介

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若内标物与测量相对校正因子时的标准物是同一种物质,则:

作为内标物应满足:① 内标物应是样品中不存在的纯物质,否则会使色谱峰重叠而无法准确测量其峰面积;② 内标物的色谱峰和被测组分的色谱峰要尽量靠近,并位于几个被测组分色谱峰的中间,但又能完全分开;③ 内标物的加入量要接近被测组分的含量。

内标法是一种准确而应用广泛的方法,它不象归一化法那

样,在使用中有许多条件的限制,每次分析的操作条件、进样量也不必十分严格。缺点是每次分析都要准确称取样品和内标物的重量,不适用于快速测定。

若固定试样的称取量,加入恒定量的内标物,即、固定,及为常数,则:

被测物质含量与Ai/AS成正比,以此来做标准曲线可得一通过原点的直线,即内标法标准曲线,如图(11—20)所示。

作标准曲线时,先将待测组分的纯物质配成系列标准溶液,取固定量的标准溶液,加入恒定量的内标物,

即、固定,混匀后进样,测定,用~ 作图,得标准曲线。然后取与标液同样量的被值。

测样品及内标物,测出其,从标准曲线上查出相应的

(3)外标法当样品中所有组分不能全部流出色谱柱,又没有合适的内标物时,采用此法较为合适。将被测组分的纯物质配成系列标准溶液,然后依次定量进样,由所测得的峰面积或峰高对标准样品含量作图,得标准曲线。分析样品时,在完全相同的条件下,准确定量进样,由所得的峰面积或峰高从标准曲线上查出被测组分的百分含量。

在分析样品时,只要进样量相同,得到欲测组分的峰面积或峰高后,再查标准曲线即可得含量。该法不需要加内标物,不需求校正因子,分析结果的准确度取决于进样的准确程度和操作条件的稳定性,同时,在操作过程中需用标样随时校正仪器。所以又称此法为定量进样标准曲线法。

除以上的定量分析方法外,还有内加法,即加入样品中已有的某物质做内标;转化定量法,即将馏出物分别、全部转化为其它物质后,进入检测器;收集定量法,即收集馏出物的各组分,分别直接称重求得含量等等,这里不一一叙述。

第六节流动注射分析法

流动注射分析(Flow injection analysis,FIA)是70年代中期由Ruzicka和Hansen提出的一种新型分析方法。它的实质是把自动进样技术与传统的仪器检测技术相结合,使传统仪器分析方法赋予了新的特点。即分析速度快,测试精度高,试剂、样品消耗少,可省去许多人工操作的麻烦。测定无须达到平衡和稳定状态,因此是一种极具发展潜力的自动化、微量分析技术。由于它具有以上诸多优点,近年来发展很快,目前已广泛应用于冶金、化工、环保、医药、食品和农林行业的教学、科研和生产领域。 一、基本原理

分析所用的试剂溶液通过高精度蠕动泵,按一定体积和流速进入泵管时,便可形成一个运动的、无空气间隔的“载流”。试样溶液通过进样阀取样后即可以“试样塞”的形式进入载流,在载流的推动和向前运动的过程中,“试样塞”通过对流、扩散等作用被分散成一个具有浓度梯度的“试样带”。从而使试样与试剂在载流介质中发生化学反应,生成可以被检测的物质。该物质由载流带入检测器时,检测信号(如吸光度、电位等)强弱程度与待测物质浓度有关,据此可进行定量测定,这就是流动注射分析的基本原理。 例如在酸性介质中磷酸根离子与钼酸铵作用形成黄色的磷钼酸,经氯化亚锡还原可变为钼蓝,它在690nm处有最大吸收,测定吸光度即可进行定量分析。如果改为流动注射分析时其装置如图(11-21)所示。

图11—21 流动注射分光光度法测定磷的流程图

具体操作步骤为:将双道蠕动泵的两条泵管分别插入钼酸铵和氯化亚锡溶液中,按要求设定各自的进样流量,开启蠕动泵使钼酸铵溶液形成无气泡载流时,旋转进样阀S,使含磷酸根的试液以“试样塞”的形式注入载流中。当载流携带“试样塞”通过反应盘管RC1时,“试样塞”分散为“试样带”,磷酸根与钼酸根生成黄色的磷钼酸。磷钼酸在反应盘管RC2内逐渐被氯化亚锡溶液还原为钼蓝,进入流通型检测池D时,

在690nm下测出吸光度,采用比较法或标准曲线法即可求出待测物含量。从进样到测出结果整个过程不超过20秒钟,注入试样体积一般不超过200μL。 二、流动注射分析的装置和特点 1.装置

流动注射分析的装置主要由蠕动泵、进样阀、反应盘管和流通型检测池等部分组成。

(1) 蠕动泵蠕动泵是驱动载流向前运动最基本的装置,根据所带泵管的数量可分为单道和多道两种类型。由于多道蠕动泵可随意选择泵管的孔径比例,所以又称为比例泵。其工作原理如图(11-22)所示。

图11—22 蠕动泵

将一定数量的泵管(高弹性塑料管)安装在泵体的同一平面,当泵开启时,附着于链轴上的一系列滚筒就会依次向前滚动碾压泵管,使封存在泵管内的空气被挤出管道形成负压,试剂和试样溶液被吸入管内。滚筒转动的速度和泵管的孔径决定着溶液的流速,当泵速和泵管孔径一定时,管内溶液的流速也将达到恒定。 (2)进样阀进样阀由取样环和旁路组成,其工作原理如图(11-23)所示。

图11—23 旋转进样阀工作原理

当进样阀旋至采样位置(a)时,试液被蠕动泵从S1吸入取样环,取样环充满后多余试液从S2溢出。此时载流从旁路管道流入反应盘管,这样一方面保持了载流的连续性,另一方面也起到了清洗反应盘管的作用,一举两得。当进样阀旋至进样位置(b)时,载流直接从取样环流过,并携带“试样塞”进入反应盘管。 (3)反应盘管反应盘管实际上是连接泵管和检测器供载流与试样发生反应、确保生成可检测物质的场所。常用粗细均匀、内径为0.3mm-0.75mm的聚乙烯或聚四氟乙烯管代替。其作用是使被载流携带的“试样塞”在此系统中分散为“试样带”,以便更好的与试剂发生反应。

(4)流通型检测池流动注射技术只解决分析检测过程中的快速、自动进样问题,并不解决检测问题。真正的检测仍需采用传统的吸光分析、发光分析、和电化学分析等检测手段。所不同的是流动注射分析必须具有能够在液体流动过程中进行测定的流通型检测池。光度分析常用的流通型检测池如图(11—24)所示。

图11—24 流通型检测池

载有“试样带”的载流从流通池入口进入,充满后多余部分从流通池出口流出。这样的结构可有效避免因液流死角、废液残余和气泡滞留等对测定的影响,可有效保证分析结果的准确性和重现性。 2.特点

从流动注射分析的自动进样、测定样品所用的时间以及消耗试样的体积等可以看出,该方法除了具有快速、灵敏、试剂消耗量低、自动化程度高等优点外,最突出的优点是彻底改变了传统分析方法必须在稳定或平衡状态下进行测定的惯例,建立了可在物理、化学等非平衡状态下进行测定的新技术。虽然待测组分在到达检测器时既未达到物理平衡,又未达到化学平衡,但由于试样是在固定的时间、固定的温度和固定的流速下通过固定的载流带入检测器的,标准和试样是在完全相同条件下完成测定的。因此测出的结果完全可以代表平衡状态。

思考题与习题

11—1试说明原子吸收定量分析的基本依据,原子吸收谱线变宽的原因。何为共振线?原子吸收分光光度计主要有哪些部件组成?

11—2原子发射分析的基本依据是什么?黑度与浓度有何关系? 11—3简述红外光谱的产生,红外光谱分析的依据是什么? 11—4简述分子荧光定量分析的依据及定量分析关系式。

11—5化学发光与荧光的产生有什么不同?化学发光分析和荧光分析为什么比紫外—可见光度分析的检出限低?荧光分析为什么比紫外—可见光度分析的选择性好? 11—6简述磷光的产生过程。磷光与荧光有何不同?

11—7简述气相色谱分析的基本原理、色谱图及气相色谱仪的组成。 11—8简述流动注射分析的基本原理。

11—9为什么流动注射分析可在物理和化学非平衡状态下进行测定?

11—10原子吸收法测定金属元素A时,测得试液吸光度为0.435,而在9.0mL试液中加入1.0mL浓度为

的A元素标准溶液混匀后,相同条件下测得吸光度为0.835,求试液中A的浓度。

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