13-14(1)现代仪器分析实验讲义

实验一ICP-AES测定水的镁（钙）一、实验目的1．了解全谱只读等离子体发射光谱仪ICP的主要结构及其使用方法；2．掌握ICP分析原理及其定量分析方法；二、实验原理ICP-OES全谱直读光谱仪，可以进行各类样品中的多种微量元素的同时测定，尤其是对水溶液中多种微量元素的测定它是一种极有竞争力的分析方法。

本实验采用美国瓦里安公司产VISTA-MPX型全谱直读光谱仪。

该仪器采用CCD电荷耦合二维检测器作为光电元件，具有暗电流小、灵敏度高、信噪比较高的特点，具有很高的量子效率，接近理想器件的理论极限值，且是超小型的、大规模集成的元件，可以制成线阵式和面阵式的检测器。

每个CCD 检测器包含2500个像素，将若干CCD检测器环形排列于罗兰园上，可同时分析175-785nm 波长范围的千上万条谱线，这些谱线可被同时采集、测量和储存。

当样品经雾化器雾化并由载气带入等离子体光源中的分析通道时就会被蒸发、原子化、激发、电离、并产生辐射跃迁。

激发态原子或离子发出的特征辐射经过分光后照射到CCD 感光单元上，在这些感光单元中就会产生电荷积累，电荷积累的快慢与谱线的发射强度成正比。

如果分析物在蒸发时没有发生化学反应，并且等离子体光源中谱线的自吸收效应可忽略时，谱线强度就与分析物浓度之间存在着简单的线性关系，由此即可测出样品中分析物的含量。

三、仪器和试剂仪器：全谱直读电感耦合等离子发射光谱仪(ICP-AES)：VISTA-MPX型，美国瓦里安公司；试剂：HNO3、HF、HCl试剂：优级纯，上海振兴化工厂；钙（镁）标准储备液(1000 mg·L-1)：国家标准物质研究中心；钙（镁）标准使用液（50mg·L-1)：准确移取待测金属离子标准储备液各5mL，置于100mL容量瓶中，定容至刻度线。

试验用水：超纯水。

四、实验步骤1、标准系列溶液的配制准确移取0、2.0、5.0、10.0mL钙（镁）标准使用液，分别置于4个50mL容量瓶中，各加入1mLHNO3，定容至刻度线，摇匀后，用0.4um的过滤头过滤，待用。

此标准系列溶液浓度为：0.0、2.0、5.0、10.0ug/mL。

2、待测样品及样品加标液配制分别移取5ml自来水置于2个50mL容量瓶中，其中一个容量瓶中再加入2.0mL钙（镁）标准使用液，各加入1mLHNO3，定容至刻度线，摇匀后，用0.4um的过滤头过滤，待用。

3、ICP-OES分析检测按附录四开启仪器，按下表设置工作条件，先测定标准系列溶液，绘制标准曲线，再用空白较准零点，依次测定待测样品及加标样品液浓度。

表2 ICP-OES工作条件五、实验数据记录与处理1、实验数据记录将仪器测定数据记录于表3中。

表3 数据记录与处理2．标准曲线线性回归以钙（镁）离子发射强度为纵坐标，标准系列溶液浓度为横坐标，利用Microsoft excel 进行线性回归得标准线性方程，对比仪器自动给出的线性方程，比较差别。

3．标准曲线线性方程零点校正根据空白标准溶液钙（镁）离子发射强度值对Microsoft excel得标准线性方程进行零点校正，得到校正方程：4．待测样品及加标样品液浓度计算将待测样品及加标样品液平均发射强度代入校正线性方程进行计算得：待测样品浓度：加标样品液：5．加标样品回收率计算)/(50150C)C (mL mg ⨯⨯-=加标回收率思考题1．ICP-AES 的分析对象是什么？ 2．ICP-AES 分析方法的优点是什么？ 3．全谱直读光谱仪的先进之处是什么？实验二 原子吸收测自来水中的镁（钙）一、实验目的1. 掌握以原子吸收分光光度法进行定量测定的方法；2. 了解原子吸收分光光度计的主要结构及其使用方法；3. 了解以回收率来评价分析方案所测得结果的方法。

二、实验原理在原子吸收分光光度法中，溶液中的镁（钙）离子，通过空气-乙炔火焰燃烧器时，被分解为气相状态的镁（钙）原子，当由镁（钙）空心阴极灯辐射出波长为285.2nm （422.7 nm ）的镁（钙）特征谱线通过原子蒸汽时，部分光线被镁（钙）原子蒸气强烈吸收，其吸收的强度与镁（钙）原子蒸气浓度的关系符合比耳定律：KNL T1lg A ＝＝式中：A 为吸光度，T 为透光度，K 为吸光系数，N 为单位体积镁（钙）原子蒸气中吸收辐射共振线的镁（钙）原子数，L 为镁（钙）原子蒸气的厚度。

当镁（钙）离子原子化，火焰的绝对温度又低于3000K 时，可以认为原子蒸汽中，基态原子的数目实际上接近于原子总数，因此，在固定的实验条件下，原子总数A 与试样浓度C 满足如下关系：KC A ＝利用A 与C 的关系，可用原子吸收分光光度计，测出已知浓度的镁（钙）离子标准溶液的吸光度，绘制标准曲线，再测试液的吸光度，从标准曲线上可求出试液中镁（钙）的含量。

自来水中除含有镁（钙）离子外，还含有其它阳离子和阴离子，其中Al 3+、Zr 2+、Ti 2+、PO 43-、SO 42-等离子对镁（钙）的干扰较大，因此，必须通过加入锶或镧离子作干扰抑制剂来消除这些离子的干扰。

三、仪器与试剂仪器与器皿: Z-8000型偏振塞曼原子吸收分光光度计(或其它类型原子吸收分光光度计)；镁（钙）元素空心阴极灯；50ml 容量瓶6个；10ml 移液管1只；5ml 移液管2只；1ml 移液管2只；试剂: 1. 镁（钙）标准贮备液（1000ug/ml ）：准确称取于800灼烧至恒重的氧化镁（钙）（A.R.）1.6583g,加入1mol/L 盐酸至完全溶解，移入1000ml 容量瓶中，稀释至标线，摇匀。

2. 镁（钙）标准工作液(50ug ／mL)：准确移取镁（钙）标准贮备液5ml 于100ml 容量瓶中，用去离子水稀释至刻度线，摇匀。

3. 氯化锶溶液：(35mg/ml)：称取 35g 溶于60ml 浓盐酸中，用二次水稀释至1L 。

四、实验步骤㈠．溶液配制1. 标准溶液的配制：在7只50ml容量瓶中，分别加入0.0、2.0、5.0、10.0mL的镁（钙）标准工作液、0.5mlSrCl2和1.0ml(1+1)盐酸溶液，用去离子水稀释至刻度线，充分摇匀。

2. 自来水样的配制：用5.0ml移液管准确吸取5.0ml自来水样，置于50m1容量瓶中，加入0.5mlSrCl2、1.0ml(1+1)盐酸溶液，用去离子水稀释至标线，摇匀。

3. 回收率水样的配制：用5.0ml移液管准确吸取5.0ml自来水样，置于50ml容量瓶，加入2mL的镁（钙）标准溶液及0.5mlSrCl2、1.0ml(1+1)盐酸溶液，用去离子水稀释至标线，摇匀。

㈡．绘制标准曲线：(1).检查仪器各操作旋钮和按键开关是否关闭状态；检查各管路有无异常现象，检查燃气是否泄漏；(2).合上电源总开关，打开电子交流稳压器的电源开关，预热15min左右；(3).按下空气压缩机电源按钮，拉下排风扇开关，打开冷却水龙头；(4).装上镁（钙）空心阴极灯，打开原子吸收分光光度计电源开关,预热3～5min后，设定仪器工作参数（元素、火焰法、特征波长、灯电流、燃气压力、阻燃气压力、狭缝宽度、标准曲线法、平行样测定次数等），进入模拟监控界面；(5).将进样吸管插入空白溶液中，开启火焰，当基线走平后，按下测试键，待仪器发出“滴”的声响后，即可将进样吸管取出，插入去离子水中，清洗片刻，此时，CRT荧光屏上将显示出该溶液的吸光度；待进样管和喷雾头清洗干净后，又可以进样，如此方法进样三次后，即可从稀至浓依次测试标准系列溶液吸光度；(6).按标准曲线键进行标准曲线显示界面检查标准曲线，如果标准曲线出现单点明显偏移，可进行删除，如果出现单点平行测定偏差即可调到修正界面，回到模拟监控界面，重新测定该标液的吸光度，再回到标准曲线显示界面，如需替换（使用新数据），就按下相应的标液数字键进行替换，标准曲线将重新绘制；如若不更换，就按数字键3（NO），标准曲线则维持原样。

㈢水样及回收率水样测试如果标准曲线的相关系数接近0.9990，同一个标液的三次吸光度值又十分接近，且各个点都在曲线上，则此标准曲线较好，即可回到模拟监控界面，更换干净的去离子水清洗进样管，用空白液对标准曲线进行浓度校零三次，此次测试，屏幕上显示的数据不再是空白溶液的吸光度，而是它的浓度，该浓度则是仪器根据测得的吸光度和上述绘制的标准曲线，自动得出的溶液浓度。

空白液校零后，即可从稀至浓，依次测量水样及回收率水样的浓度。

㈣仪器关闭实验结束后，继续喷入去离子水清洗设备2～3min，在火焰燃烧的情况下，先顺时针关乙炔瓶主阀门，待各压力表压力指数为零时，再逆时针关闭减压阀，使管路中的余气烧尽，最后，关闭仪器的燃气与助燃气开关，调节仪器各旋钮至零位，依次关闭原子吸收、空气压缩机、稳压电源和仪器设备控制电源开关，用浸有无水乙醇的棉球清洗燃烧器，并将实验台面整理干净，盖上仪器罩，填好仪器使用登记卡，方可离开实验室。

五数据记录及处理表1 原子吸收测自来水中镁（钙）含量的数据记录由上表得知：C水样 = mg/L C回收率 = mg/L由公式：回收率 = [（回收率水样-水样浓度）×50÷加入的镁（钙）量] ×100% 计算得：回收率 = [(C回收率- C水样) ×50÷5] ×100% = %因此，自来水中镁（钙）的浓度 = C水样×50÷5 = mg/L六、思考题1．原子吸收分光光度法与可见光的分光光度法有哪些相同点?有哪些不同点?2. 为什么原子吸收分光光度分析中，配制和稀释都要用去离子水?连续测定n个试样，为什么每次都要用去离子水调零?电镀铬废水中氟的选择性电极与分光法测定一、实验目的：1.锻练学生综合应用知识的能力；2.培养学生独立思考与实验能力；3.训练学生严谨的科学态度、细致的工作作风与实事求是的实验工作习惯。

二、实验要求：1.进一步理解与掌握仪器分析原理及分析方法；2.掌握可见光分光光度计与氟离子选择性电极的分析原理与仪器基本操作方法；3.掌握标准曲线定量方法的数据处理与结果计算方法；三、实验方法概述：传统的电镀铬废水分装饰镀铬与硬镀铬两种，前者除了含Cr6+、SO42-、Cr3+外，还含有Ni2+、Fe2+等杂质离子，可能还含有F-与铬雾抑制剂（有机物）；后者主要含有Cr6+、SO42-、Fe3+与铬雾抑制剂。

通常两股废水均流入同一废水处理系统进行处理。

其中的Cr6+、F-的排放量均受到环保的严格控制。

由于生产现场采集的电镀铬废水常混杂泥土等悬浮物，加之其中含有的有机的抑雾剂严重干扰分析结果的准确性和仪器的正常使用，因此，采集的样品必须去除悬浮物后，方能测定其中的铬和氟。

本实验样品取自装饰镀铬生产线最后一道水洗槽，废水中氟含量较低，且无任何悬浮物，故可用可见光分光光度法与氟离子选择性电极法进行测定。