光谱分析—水中铜含量测定

A1
➢ Cx ：标准加入曲线与浓度轴交点，μg/mL； Ax
➢ V0：样品溶液定容体积，50mL； ➢ V1：取样量，25mL。
Cx 0 C0 2C0 3C0 4C0 增入量 C
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检查与评价
■仪器规范使用方面 ■数据记录、计算方面 ■结果准确度、精密度方面 ■误差原因分析
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检查与评价 典型案例分析1
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任务引领下的知识拓展与深化
物理干扰及消除
产生原因：由于溶液的物理性质（如粘度、表面张力、密度和蒸气压 等）的变化而引起原子吸收强度下降的效应。
物理干扰是非选择性干扰，对试样各元素的影响基本相同。 物理干扰主要发生在试液抽吸过程、雾化过程和蒸发过程。 消除方法：消除物理干扰的主要方法是配制与被测试样相似组成的标
➢实验选择最佳灯电流：在其它实验条件不变的情况下，改变灯电流测 量吸光度，以吸光度最大者为最佳灯电流。
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任务引领下的知识拓展与深化
实验条件的选择(3)
燃助比的选择： ➢根据燃助比（乙炔/空气）的不同，空气－乙炔火焰又分为化学 计量火焰、贫燃焰、富燃焰。 ➢贫燃焰特点－温度较高，氧化性强，适合于不易形成难熔氧化物 元素的测定。 ➢富燃焰特点－温度较低，还原性强、噪声大。适合于易形成难熔 氧化物元素的测定。 ➢化学计量火焰－适合于大部分元素的测定。 ➢燃气流量（燃助比）的选择可通过实验进行 。 绘制吸光度－燃 气流量曲线，以吸光度最大值所对应的燃气流量为最佳值。
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任务实施
记录实验数据
将加入铜标准溶液体积换算成溶液浓度增量填入下表，将测量的吸 光度值也填入下表。
容量瓶编号
1
2
3
4
加入试样体积 V1/mL
ρ＝100µg/mL铜 标液的体积/mL
定容体积／mL
25.00 0.00 50．00
25.00 0.50 50．00
25.00 1.00 50．00
➢含铜水试样。
标准贮备液 ρCu=1.000
mgmL-1
铜标准贮备液
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任务实施
溶液配制（参考方案）
容量瓶编号
加入试样体积 V1/mL
加入ρ＝ 100µg/mL铜标液 的体积/mL
定容体积／mL
1 25.00 0.00
50.00
2 25.00
0.50
3 25.00
1.00
4 25.00
1.50
25.00 1.50 50．00
铜浓度的增加量 C(Cu)/µgmL-1
吸光度A
0．00 Axຫໍສະໝຸດ 1．00 A1.2．00 . A2
3．00 A3
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任务实施
结果计算
绘制标准加入工作曲线，将其延长与浓度轴相交，记录交点的浓度。 水试样中铜含量
Cu )
cx
V0 V1
A4 A3
式中:
A2
➢ ρ（Cu）：水样中铜含量，μg/mL；
A4 A3 A2 A1 Ax
Cx 0 C0 2C0 3C0 4C0 增入量 C
标准加入法工作曲线
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任务资讯
标准系列溶液要求
为了保证测量的准确度，标准加入法定量要求： ➢相应的标准曲线应是一条通过原点的直线，待测组分的浓度应在 此线性范围之内。 ➢第二份中加入的标准溶液的浓度与试样的浓度应当接近，以免曲 线的斜率过大或过小，使测定误差较大。增量值的大小可以这样 选择，使第一个加入量产生的吸收值约为样品原吸收值的一半。 ➢为了保证能得到较为准确的外推结果，至少应采用四个点来制作 外推曲线。
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任务引领下的知识拓展与深化
光谱干扰及消除
产生原因：光谱干扰是由于分析元素吸收线与其他吸收线或辐射不 能完全分开而产生的干扰。
光谱干扰包括谱线干扰（吸收线重叠；光谱通带内存在的非吸收线） 和背景干扰两种。
消除方法： ➢ 吸收线重叠 －另选其他无干扰的分析线进行测定或预先分离干 扰元素。 ➢ 光谱通带内存在的非吸收线 －减小狭缝 或适当减小灯电流。 ➢ 原子化器内直流发射干扰－光源进行机械调制，或者是对空心 极灯采用脉冲供电。 ➢ 背景干扰 －用氘灯校正背景。
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决策计划
测定水中Cu含量
➢ 配制标准系列； ➢ 制备样品溶液； ➢开机预热，设置仪器条件； ➢ 测量标准系列及样品溶液的吸光度； ➢ 绘制工作曲线； ➢查得试液浓度。
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任务实施 仪器
➢原子吸收分光光度计；（型号TAS990，北京普析通用仪器公司） ➢空气压缩机； ➢乙炔钢瓶； ➢铜空心阴极灯； ➢玻璃量器、容器：50mL容量瓶4个；5、10mL移液管各一支； 100mL烧杯一个。
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任务分析
完成水中Cu 含量的测定， 需要具备的 基本知识和 基本技能
★标准加入法定量分析； ★火焰原子化法实验条件的选择； ★原子吸收分光光度计的操作使用
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Cu含量测定
任务 资讯
决策 计划
任务 实施
检查 评价
获取相 关知识
制定检 测方案
实施样 品检测
任务检 查评价
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标准加入法每测定一个样品需要制作一条工作曲线，不适合大批量样 品的测定。适合于基体复杂的少量样品的测定。
工作曲线法与标准加入法各有其特点，适合不同条件下的测定。是原 子吸收分析中常用的两种定量方法。
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任务引领下的知识拓展与深化
上述任务试验条件是直接给出，这 些实验条件是如何得出的？
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试剂 任务实施
试剂
➢铜标准贮备液 ρ(cu)＝1.000mg/mL ：称 取1.0000克金属铜，置于100mL烧杯中， 加入HNO3（1＋1）20mL，加热溶解。蒸 至近干，冷却后加HNO3（1＋1）5mL， 加蒸馏水煮沸，溶解铜盐，冷却后转入 1000mL容量瓶中，定容，摇匀。
➢铜标准工作液ρ(cu)＝0.1000mg/mL:吸取 25.00mL上述铜标准贮备液，用2＋100硝 酸定容至250mL。
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任务引领下的知识拓展与深化
原子吸收标准加入法适用于样品基 体复杂，存在基体干扰的情况。原 子吸收光谱法存在哪些干扰？如何 消除？
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干扰及分类
干扰：在原子吸收测定中受一些化学或物理因素的影响使得测定结果 偏高或偏低的现象。
分类 原子吸收光谱法的干扰分为： ➢物理干扰； ➢化学干扰； ➢电离干扰； ➢光谱干扰。
实际工作中经常采用标准加入法测定复杂基体中元素含量。
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任务资讯
标准加入法定量
吸取试液四份以上，第一份不加待 测元素标准溶液，第二份开始，依 次按比例加入不同量待测组分标准 溶液，用溶剂稀释至同一的体积， 以空白为参比 ，在相同测量条件 下，分别测量各份试液的吸光度， 绘出工作曲线，并将它外推至浓度 轴，则在浓度轴上的截距，即为未 知浓度cX，
针对本实验，你能否设计一个溶液配制方案完成试液中铜的测定？ 已知试样的浓度2－3 µg/mL，铜的线性范围0－5 µg/mL。
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决策计划
查阅资料
◆GB 7475-1987 水质 铜、锌、铅、镉的 测定 原子吸收分光光度法
◆ GB/T 603 化学试剂
◆ GB/T 6682 分析实验室用水规格和试验 方法
准溶液。
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化学干扰及消除
产生原因：由于在样品处理及原子化过程中，待测元素的原子与干扰物 质组分发生化学反应，形成更稳定的化合物，从而影响待测元素化合物 的解离及其原子化，致使火焰中基态原子数目减少，而产生的干扰。
化学干扰是一种选择性干扰。 消除方法：
➢ 使用高温火焰（氧化亚氮/乙炔火焰），使化合物在较高温度下解离； ➢ 加入释放剂（镧盐）；(动画释放剂消除干扰.swf） ➢ 加入保护剂（EDTA）； ➢ 化学分离干扰物质； ➢ 加入基体改进剂（用于电热原子化法）。
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任务引领下的知识拓展与深化 实验条件的选择(4)
燃烧器高度选择 ➢选择合适的燃烧器高度使光束从原子浓度最大的区域通过。 ➢不同测定元素和不同性质的火焰有所不同。 ➢最佳的燃烧器高度应通过试验选择。（动画燃烧器高度的选 择.swf）
光谱通带宽度的选择 ➢当吸收线附近无干扰线存在时，可以增加光谱通带。 ➢若吸收线附近有干扰线存在，应适当调窄一些。 ➢合适的狭缝宽度可以通过实验的方法确定。
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实验条件的选择(2)
分析线选择： ➢为了提高测定的灵敏度，一般情况下应选用其中最灵敏线作分析线。 ➢有时为了消除邻近光谱线的干扰等，也可以选用次灵敏线。（动画分 析线的选择.swf）
灯电流的选择 ：
➢灯电流选择的原则：增大灯电流可增加发射强度，但工作电流过大使 光谱线变宽，甚至产生自吸，影响灯的寿命。灯电流过小灯的发射强度 小，稳定性差、信噪比下降。在保证放电稳定和有适当光强输出情况下， 尽量选用低的工作电流。日常分析采用额定电流的1/2～2/3。
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模块1:光分析
项目1.4 水中Cu含量的测定
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任务引入
• 铜是人体必需的微量元素，但是过 量的铜又会引起中毒，铜的检测在食品 安全及环境保护中有重要的意义。
• 市疾控中心，为监控地下水资源重 金属污染情况，需对某水样中的Cu含量 进行检测。分析检测人员按照检测标准 和规范化操作要求，完成水中 Cu含量测 定并提交检测报告。
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电离干扰及消除
产生原因：在高温下，原子电离成离子，而使基态原子数目减少，导 致测定结果偏低，此种干扰称电离干扰。
电离干扰主要发生在电离势较低的碱金属和部分碱土金属中。 消除方法：消除电离干扰最有效的方法是在试液中加入过量比待测元
素电离电位低的其他元素（通常为碱金属元素）。
50.00 50.00 50.00
注意：使用（2＋100）的稀硝酸定容。
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任务实施
按照前面表中的数据配制溶液。
打开原子吸收分光光度计，安装铜空心阴极灯，设定仪器条件：
➢测量波长 ：324.8nm；
➢光谱带宽：0.4nm；
➢空心阴极灯电流：3mA；
➢乙炔流量 ：2000mL/min；
➢燃烧器高度：6mm。
任务引领下的知识拓展与深化 实验条件的选择(1)
在前几个实训项目中所有的实验条件都是从教材上引用的，并且不同的 教材给出的条件不尽相同这是由于实验所用仪器有别，样品有别。针对 实验室现有的条件，通过实验选出最佳实验条件。
实验条件选择的内容： ➢分析线； ➢灯电流； ➢燃气流量； ➢燃烧器高度； ➢光谱通带。
任务资讯
对于组成简单如的何样做品到中相铜似的呢测？定可以采用原子吸收 工作曲线法。工作曲线法要求“标准溶液与试液的基体 应相似，以消除基体效应”。
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讨论解决
讨论 如何做到标准溶液与试液的基体应相似？ 结论：
对于组成简单的样品可在配制标准溶液时加入与试样相同的基 体成分。如铜锌合金中铜的测定，在配制标准溶液时向其中加 入与试样中相同量的锌即可。对于复杂基体海水可以配制模拟 海水样品，即向标准系列溶液中加入与海水成分相同的其他共 存元素，这种方法理论上可行，但是实际操作无法实现。
实验方法中选择标准加入法。
点火预热20min。
测量溶液吸光度，绘制工作曲线，由曲线延长线与浓度轴的交
点查得试样浓度。
（动画标准加入法测铜.swf 以AA320型为例）
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任务实施
关机
测定完毕，吸喷蒸馏水5分钟，清洗燃烧器。 关闭乙炔钢瓶 火焰熄灭后关空气压缩机 关排风 退出工作软件 关闭主机电源 关闭电脑 填写仪器使用记录。
溶液配制方案正确，测量结果准确。（准确浓度1.9ug/mL）
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检查与评价 典型案例分析2
标准溶液加入量太小，测量误差大。
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检查与评价 典型案例分析3
标准加入量太大，超出线性范围,曲线上部弯曲。准确度差 。
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检查与评价
标准加入法特点及适用范围
标准加入法将样品与标准混合后测定吸光度，达到了标准与样品基体 的相似，因此消除了基体干扰，但是它不能消除背景干扰，消除背景 干扰需采用背景校正技术。（关于干扰与背景校正技术将在后面的项 目中介绍）