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分析方法不仅是操作技术,针对不同的分析对象和要求,方法的选择是否适当不仅会影响到工作曲线即分析灵敏度,而且会联系到干扰因素的增减及其消除方法,进而涉及分析准确度的问题。所以我们说,做好参比分析曲线,判断和排除干扰,正确选择分析方法是做好原子吸收分析的三要素。以下我们根据不同的原子吸收方法,和不同的分析样品分别从实验条件的选择,常用的分析方法,样品的预处理方法等方面进行介绍。
5.1 样品的预处理
5.1.1 样品的溶解
对于液体样品,处理手续是简单的。如果浓度过大,无机样品可直接用水稀释至合适的浓度范围,有机样品可用甲基异丁酮(MLKB)或石油醚稀释,降低其粘度。
固体样品的处理比较费事些,主要是溶解,把样品转变为溶液。无机样品要先用合适的溶剂和方法溶解,要尽可能完全地将所有被测元素转入溶液中,并控制总含盐量在合适的范围内。对有机固体样品,在溶解之前要先进行灰化,即氧化消化有机物,使微量组分得到富集。
原子吸收法最常用的溶解步骤是酸溶。对金属、合金和矿石最常用的酸是HCl,H2SO4,HNO3,H3PO4和HClO4。H3BO4与H2SO4混合用于某些冶金样品。HF常与另一种酸混合用于能生成氟化物,促进溶解的某些样品中。
在酸溶无效时,可采用碱熔法,但熔融步骤一般较慢,污染的可能性较大,常会引入少量的无机离子污染。
在作痕量分析时,常使用石英器皿、二次蒸馏水和分析纯试剂。溶解和存贮溶液的容器的材料也应有所选择:对很稀的样品溶液或标准溶液,玻璃器皿对离子的吸附是引起误差的主要因素,故稀溶液不应在玻璃容器中存贮过久,最好即时配用。另外,玻璃器皿在多次使用后,会由于前吸附离子的释出,造成对其盛放的溶液的干扰,故在盛放前应用盛放溶液来处理。
5.1.2 样品的分离和富集
实际的分析样品大多数都是多组分体系。共存组分、特别是大量组分对原子吸收分光光度测定要产生干扰。因此,被测元素的分离和富集往往是不可避免的。分离不仅是消除干扰的一个切实可行的措施,而且,随着共存组分的分离,被测组分也会得到富集,因此它也是提高痕量组分测定的相对灵敏度的有效途径。
当只要测定试样中某一特定组分时,在分离时应选用有选择性的分离方法。如果要求同时测定试样中的若干组分,则采用组分离的方法比较合适。在这种情况下,更为简便的方法是将基体组分或主要组分分离,从而使各痕量组分同时得到富集。选用分离方法时,应考虑到使它对后续的测定过程不产生干扰。用来分离和富集痕量组分的方法有沉淀和共沉淀法、萃取法和离子交换法等,而应用较广泛是萃取法。
5.1.2.1 萃取法
萃取法在化学分析中已广为使用,利用元素在不同相之间的分配系数的不同,使用有机萃取剂(或者萃取络合剂)作为试样预处理的手段。
螯合和离子缔合萃取系统均成功地应用于原子吸收分析。在原子吸收中,允许在一次操作中同时萃取几个元素,所以,选择螯合剂或络合剂就不象比色法那样受限制。原于吸收法由于其固有的光谱选择性,所以对溶剂萃取系统的选择性要求并不高,除非有大量基体或其它物质在水溶液中引起化学和物理干扰时需要考虑溶剂萃取系统的选择性,否则一般情况下,一套溶剂萃取条件(例如样品溶液的pH和试剂浓度)可应用于多元素的预富集。
5.1.2.2 螯合萃取
螯合物是一种金属离子与多价配位体形成的具有环状结构的配合物,难溶于水而易溶于有机溶剂。螯合物萃取就是利用金属螯合物这一特性进行分离的。在螯合物萃取体系中,金属离子与有机体配位体形成金属螯合物,溶于有机溶剂中。例如,在pH=7.0的溶液中,Cd2+与二乙基二硫代氨基甲酸钠(DDTC)形成疏水性螯合物,可被萃入甲基异丁酮(MIBK)中而与其他元素分离。
在原子吸收分析中最常使用的络合剂是吡咯烷二硫代甲酸铵(APDC),该试剂溶于水,能与约30种金属离子生成可被萃取的螯合物,在水相中直接用MIBK萃取。各种金属离子生成APDC络合物有一定的pH范围,所以应小心控制样品溶液的pH,这样可以在一定程度上提高萃取的选择性。
至于有机溶剂,应该选用有明显有机溶剂效应和与水互不相溶的(避免乳化和分相缓慢)。有机溶剂要求能直接在火焰中燃烧,而不产生黑烟或有毒产物。芳香族溶剂如苯和甲苯通常产生黑烟,影响测定的精密度;而氯化溶剂如三氯甲烷和四氯化碳会产生有毒的燃烧产物。脂和酮在使用空气一乙炔焰时是较满意的有机溶剂,因为它们能产生稳定的火焰,没有背景吸收。甲基异丁酮(MIBK)是原子吸收分析中最常使用的有机溶剂,其它如醋酸乙脂,醋酸异丁脂,甲基异戊酮和丁醇亦较普遍使用。
5.1.2.3 离子缔合物萃取
另一类溶剂萃取系统是基于在水溶液中金属离子与无机配位体间生成可被萃取的离子缔合物。这类化合物不带电荷,也具有疏水性、可被有机溶剂萃取的特性。配位体一般是卤离子、硫氰酸离子和有机磷脂(如磷酸三丁脂)。离子缔合系统萃取法通常要在强酸介质的水溶液中进行,所用的有机溶剂常有效明显的极性(酯、酮、低级醇和醚)。
离子缔合体系有两种情况,金属离子先与有机配位体形成有机阳离子,通过静电吸引阴离子而呈中性,或金属离子直接与阴离子结合,有机溶剂脱水而由金属离子置换。
5.1.2.4 离子交换法
离子交换法是利用离子交换剂与溶液中的离子发生交换反应,从而进行分离的方法。它也常用于分离、富集被测痕量元素和除去干扰杂质。
离子交换在原子吸收分析中也可用于预富集分析元素或除去能引起化学或物理干扰的元素。最常用的离子交换剂是含酸或碱功能基的磺化苯乙烯/二乙烯苯聚合树脂,如Amberite IR-120和Dowex-50阳离子交换树脂。苯乙烯/二乙烯苯聚合物中引进季胺基,如Amberite IrA-400和Dowex-1,则用作阴离子交换剂。这些树脂均可用于柱交换或床交换。将样品溶液通过树脂,充分接触使其达到平衡,非交换离子从树脂柱下部流出,被树脂吸留的离子则用洗脱剂洗出。当洗脱有因难时,亦可直接灰化树脂,残渣用合适的溶剂处理之后,用原子吸收分光光度法测定。
离子交换过程一般比溶剂萃取慢。并且进行交换时,交换介质的酸度和交换速度对分离效果有重要影响。当用它来除去试样中的主要组分时,还要注意树脂是否有足够大的交换容量。
5.1.2.5 其它富集方法
原则上来说,分析化学中常用的预分离的富集技术都可以有选择地应用于原子吸收方法的试样预处理。但应考虑分离过程是否引进了其它的干扰物,分离操作的复杂程度与富集效果之间的关系,即方法是不是值得做。
共沉淀法:
曾报道采用碳酸锶共沉淀富集微量镉的方法,并将其用于烟草中痕量镉的测定,特征浓度达到0.044?g∕g,看来锶的存在对镉的测定有一定的基体改进作用。
电解法:
控制条件,使分析元素从试样中电解富集到石墨微电极上,再用石墨炉法分析电极粉中的沉积物。
巯基棉富集法:
在我国已经被广泛应用于环境监测中,冶金等部门。翟贵仙将巯基棉吸附柱现场分离富集长江水样中微量铜、铅、镉,返回实验室解吸,火焰原子吸收法测定,方法与KI-MIBK萃取原子吸收法和极谱法对照,证明此法快速、灵敏、简便准确。
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