以水为载流的铅与镉原子荧光分析方法转让专利
申请号 : CN201910226926.5
文献号 : CN111103269B
文献日 : 2021-07-02
发明人 : 龚治湘 , 杨梅 , 龚晖
申请人 : 重庆民泰新农业科技发展集团有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.以水为载流的铅与镉原子荧光分析方法,包括试液的制备、取样输液、试液和还原剂在反应器中反应、载气载带反应器产生的混合气体进入原子化器、元素原子化和荧光检测步骤,其特征在于,所述试液为标准溶液或样品溶液,镉试液的酸度为4%,铅试液的酸度为
10%;所述取样输液过程中,用水替代HCl和还原剂做载流,使试液和试剂被水载带推送至反应器中完成反应;所述取样输液过程为先取样,即同时分别引入所述酸度的试液和一定浓度的试剂,再输液,即以纯净水为载流分别载带推送试液和试剂进入反应器;所述混合气体为氢化物及氢气混合气体,所述原子化器中的石英炉为内管与外管的套装结构,将所述氢化物及氢气混合气体引入石英炉的外管,同时在石英炉的内管引入氩气。
2.根据权利要求1所述的以水为载流的铅与镉原子荧光分析方法,其特征在于,所述取样输液过程中,取样时间为4‑5秒,输液时间为8‑10秒。
3.根据权利要求2所述以水为载流的铅与镉原子荧光分析方法,其特征在于,测定Cd的浓度范围为0.05‑2ng/ml,测定Pb的浓度范围为2‑25ng/ml。
4.根据权利要求3所述的以水为载流的铅与镉原子荧光分析方法,其特征在于,载带所述混合气体进入石英炉外管的载气流量为1000‑1200ml/min。
5.根据权利要求4所述以水为载流的铅与镉原子荧光分析方法,其特征在于,引入所述石英炉内管的氩气流量为400‑600ml/min。
6.根据权利要求5所述的以水为载流的铅与镉原子荧光分析方法,其特征在于,Pb系列标准溶液中Pb浓度为0、2、4、6、8、10ng/ml,Cd系列标准溶液中Cb浓度为0、0.1、0.2、0.3、
0.4、0.5ng/ml。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的原子荧光分析方法,其特征在于,包括以下操作:操作1.按要求分别配制Cd或Pb的不同浓度的系列标准溶液和样品溶液,配制NaBH4溶液,准备两杯纯净水;
操作2.启动原子荧光仪,调整至所需工作状态;
操作3.制作标准曲线:
A1)取样:将两根取样用进液毛细管端头分别插入标准空白液和NaBH4溶液中取样,4‑5秒后取样的蠕动泵停止工作,其中所述标准空白液为Cd或Pb的浓度为0的酸液;
A2)换插:将两根毛细管端头取出置于一水杯清洗水中洗净,随即转入另一水杯的载流水中,蠕动泵重新启动;
A3)载流测定:驱动载流纯净水分别载带试液和试剂进入反应器,仪器测定空白的荧光信号并记录空白的荧光值;
A4)空白荧光信号达稳定后,用Cd或Pb的系列标准溶液替换所述标准空白液,重复A1)—A3)的操作按浓度由低到高依次逐一测定系列标准溶液待测元素的荧光信号并记录荧光值;
A5)制作Pb浓度2‑10ng/ml的Pb标准曲线或Cd浓度为0.1‑0.5ng/ml的Cd标准曲线;
操作4.测定样品溶液:用清洗水清洗进液毛细管后,按A1)—A3)的操作对样品溶液进行测定得到样品溶液待测元素的荧光值,从各自标准曲线得到样品溶液中的Cd或Pb各自的浓度,输入相关参数后计算出样品中Cd或Pb各自的含量。
8.根据权利要求7所述的原子荧光分析方法,其特征在于,操作2中启动原子荧光仪的操作包括:
1)接通原子荧光仪电源,选择单道模式,确认测试所需条件,点亮待测元素激发光源并预热;
2)将反应器的气体出口支管接入所述原子化器石英炉外管,同时将石英炉内管接通氩气,并设定载气和氩气流量。
说明书 :
以水为载流的铅与镉原子荧光分析方法
技术领域
镉进行原子荧光分析。
还原成气态氢化物或原子,同时产生大量氢气。氢化物分子在高温氢火焰中解离成基态原
子,并被激发光源特定频率的辐射所激发至高能状态,由于高能级极不稳定,激发态原子在
去激发过程中以光辐射的形式发射出特征波长的荧光。荧光强度与待测元素的浓度相关,
通过检测器(通常为光电倍增管)测定其荧光信号强度得到被测元素的浓度。
和还原剂通过输液系统传送、并被载液(也称载流)载带送入反应器中发生化学反应,生成
气态氢化物分子及氢气,在载气(通常为氩气)的载带下进入原子化器。
一个样品。同时,Pb和Cd的反应条件极为苛刻,允许酸度很低(约2%),一直以来原子荧光仪
基本上不能测定Pb和Cd。
气)载带氢化物及氢气从深入石英炉内部的中心管引出,屏蔽气(氩气)从外管输入,中心管
引出的氢化物在点燃的氢火焰中原子化(屏蔽气氩气保护)。通常用小流量载气(Ar气)载带
方可获得稳定而细长的氢火焰,这种进样方式的缺点是灵敏度低,同时由于用于点燃氢气
的炉丝位于外管管口,由于石英炉中心管管口位于石英炉内部,离石英炉外管管口有一定
距离,常常无法点燃氢火焰,对反应中生成氢气少的元素尤其如此。这也成为原子荧光仪难
以测定这些元素的障碍。
发明内容
器、元素原子化和荧光检测等步骤,所述试液为标准溶液或样品溶液,镉试液的酸度即盐酸
浓度为4%,铅试液的酸度为10%;所述取样输液过程中,用水替代HCl和还原剂做载流,使
试液和试剂被水载带推送至反应器中完成反应。
辅助气。
自的浓度,输入相关参数后计算出样品中Cd或Pb各自的含量。
化器的结构,利用原型石英炉实施外管进样,克服了内管进样的缺陷,氢气被位于外管管口
的炉丝加热,氢火焰极易点燃,形成的氢火焰形体大且稳定,测定灵敏度得到明显提高。实
验证明:用水替代HCl和还原剂做载流的输液方式,以及采用外管进样的方式,特别适用于
产生氢气少的元素,解决了之前原子荧光检测中的难题,同时克服了普遍认识中原子荧光
分析不可能用水为载流的技术偏见。与HCl、NaBH4做载流不同,超纯水不含被测定组分,输
液过程中也不会与试液或还原剂发生任何化学反应,更无大量气泡(酸和还原剂产生氢气
导致)粘附在流路的管壁上,能使所有输液流路得到最彻底的冲洗。因此,以水为载流的原
子荧光技术,有效的克服了记忆效应,提高了测定灵敏度和准确度,同时节省了大量高纯
HCl和还原剂NaBH4,分析成本大幅度降低,操作环境也得到显著改善。
附图说明
具体实施方式
其中由输液系统向反应器中分别引入试液和还原剂(试剂),引入过程中分别要使用盐酸和
还原剂做载流。
纯净水做载流,各自存样环中的试液和试剂在水的载带下被推送入反应器中反应,同时,载
流的纯净水也对输液系统的管路进行清洗。
反应器连通;用于盛放还原剂的试剂瓶,试剂瓶通过进试剂管与反应器连通;用于盛放纯净
水的水瓶,水瓶出水口通过进水管分别与进样管入口和进试剂管入口连通,通过切换进水
管来控制进水。该输液系统的独到设计是,输液系统中不包括输注盐酸的配套装置,与公知
的输液系统明显区分且显著不同。该输液系统,与包括反应器、原子化器、激发光源和检测
器等的常规原子荧光仪共同构成本发明以水为载流的原子荧光分析装置。
试剂进入反应器反应,利用原子化器使反应后蒸气原子化,再通过激发光源和检测器获取
待测元素的荧光信号(测定)进而计算得到试液中待测元素的浓度。该输液过程完全不使用
盐酸为载流,试剂的载流也改用纯净水,与公知的输液体系显著不同且超乎常规想象。
HCl/% 10 10 10 10 5‑10 10 4
NaBH4/% 1 1 1 0.2 1 2 2.5
水管连通,将水吸入进样管和进试剂管,载带推送空白液和试剂(至检测其检测完成8‑10
秒);3)反应器、原子化器、激发光源工作,检测器记录空白荧光值;4)按浓度自低至高顺序
更换装有不同浓度标准溶液的试液瓶,重复步骤1)‑3),顺序测定并得到标准系列中每个溶
液对应的荧光值;5)绘制荧光值‑浓度标准曲线。
测元素的浓度数值。
反应器连通;用于盛放纯净水的两个水瓶,一个(水杯1)盛放清洗用水用来清洗毛细管,另
一个(水杯2)盛放载流水作为载流。在原子荧光分析输液过程中可使用蠕动泵,试液和试剂
在蠕动泵的作用下由两支毛细管分别输入存样环(称为“取样”)后,两毛细管靠头端的前段
转入水杯1的清洗纯净水中洗净(参见图6中虚线所示),然后两毛细管头端再转入水杯2中
(参见图6中点画线,称为“换插”),用其中的载流纯净水载带存样环中的试液和试剂推入反
应器。同理,化学反应产生的原子或分子蒸气输入原子化器后被原子化,并被激发光源的辐
射所激发。发射的荧光信号经检测得到试液中待测元素的浓度。
细管从试液和试剂中取出,先置于水杯1片刻后转入水杯2中(即换插)的时间一般2‑3秒即
可。水杯2中载流水将存样环中的试液和试剂推送直至测定结束的时间为8‑10秒,在这段时
间内测量该元素的荧光信号。
的)改接在外管上,同时将外管的屏蔽气(Ar气)管改接在内管上作为辅助气;另一方面,将
载带混合气的载气(也为Ar气)流量增加至1000‑1200ml/min,将屏蔽气流量(Ar气量)从原
有方式的1000ml/min降低至400‑600ml/min,某些元素甚至不通入辅助气(即0ml/min)也能
测定。
管引入,待测元素氢化物(或汞原子)和氢气混合气沿石英炉外管内壁上升,氢气在石英炉
管口立即遇热被点燃,氢化物在Ar气氛围中氢氧焰高温作用下被解离。而进入内管的辅助
气(通常为氩气)将氢火焰向上拉升,所形成的氢焰形体比内管进样大许多,参见图2所示。
自的浓度,输入相关参数后计算出样品中Cd或Pb各自的含量。
4ml,5%硫脲5ml,用水稀释至刻度,此标准系列溶液的浓度为0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5ng/
ml Cd。摇匀后按操作过程测定空白和标准系列溶液的荧光信号,制作标准曲线(见图3 B
幅,标准曲线的斜率超过4000/ng/ml。A幅为Cd的峰值曲线)。操作中载气和辅助气均为Ar
气,控制作为载气的氩气(外管)流量1000‑1200ml/min,关闭内管作为辅助气的氩气(流量
为0ml/min)。
作为试液按与标准曲线测定中相同的操作测定样本溶液的荧光信号,从标准曲线中获得Cd
的浓度并换算为在样本中的含量。食品样品中Cd的测定结果见表3。
5ml,用水稀释至刻度,此标准系列溶液的浓度为0、2、4、6、8、10ng/ml Pb。摇匀后按操作过
程测定空白和标准系列溶液的荧光信号,制作标准曲线(见图4的B幅,A幅为Pb的峰值曲
线)。操作中载气和辅助气均为Ar气,控制作为载气的氩气(外管)流量1000‑1200ml/min,控
制作为辅助气的氩气(内管)流量400‑600ml/min。
样本溶液作为试液按与标准曲线测定中相同的操作测定样本溶液的荧光信号,从标准曲线
中获得Pb的浓度并换算为在样本中的含量。化学试剂中Pb的测定结果见表4。
产生的氢气量较少而难以点火。本实施例使用外管进样同时加大载气流量的方式,氢火焰
易于点燃,对10%酸度的试液中的Pb进行原子荧光分析,能形成类似高斯分布的信号谱图
(参见图4之B幅Pb峰值曲线),提高检测灵敏度,实现对Pb的测定。