Серьезный недостаток разрядных ламп - их «узкая специализация»: каждая лампа пригодна для определения только одного элемента. Существуют, правда, и многоэлементные лампы, в котоpыx катод изготовлен из смеси (сплава) нескольких элементов, но у них эксплуатациoнные характеристики, как правило, хуже, чем у одноэлементных [7].
Спектральные помехи. В ААС наблюдаются различные эффекты, искажающие результаты анализа. Основными оптическими (спектральными) помехами в ААС являются излучение и поглощение фона.
Излучение фона. В ААС можно эффективно скомпенсировать фоновое излучение атомизатора, используя модуляцию (периодическое изменение интенсивности) светового потока источника. С помощью специального механического или электрического устройства – модулятора поток излучения направляют на пробу периодическими импульсами.
Поглощение фона. Молекулы и микроскопические частицы, присутствующие в атомизаторе, имеют широкополосные спектры поглощения, накладывающиеся на узкие линии поглощения атомов. Резкое различие в ширине линий поглощения атомов и полос поглощения фона можно использовать для компенсации фонового поглощения. Для этого атомизатор, наряду с источником линейчатого спектра, одновременно освещают источником непрерывного спектра – обычно дейтериевой лампой, отчего этот способ получил название дейтериевой коррекции фона. Этим способом удается скомпенсировать поглощение фона до 0,2 единиц оптической плотности [8].
Более современный способ коррекции фонового поглощения основан на эффекте 3еемана. Источник излучения или атомизатор помещают между полюсами сильного электромагнита. В постоянном магнитном поле атомная линия поглощения вследствие эффекта Зеемана расщепляется на три компоненты (иногда больше). Положение одной из них, называемой p - компонентой, совпадает с положением линии в отсутствие поля, а две другие (s-компоненты) симметрично смещены относительно нее в стороны больших и меньших частот. При этом наблюдается также поляризация света: p - компонента поляризована в направлении, параллельном направлению магнитного поля, а s-компоненты – в направлении, перпендикулярном ему. Полосы же неселективного (фонового) поглощения не расщепляются и не поляризуются. Зеемановская коррекция позволяет скомпенсировать поглощение фона до 1-2 единиц оптической плотности.
Такие спектральные помехи, как наложение атомных спектральных линий в ААС практически невозможны ввиду того, что атомные спектры поглощения несравнимо беднее линиями, чем спектры испускания.
Физико-химические помехи. Основными мешающими эффектами здесь являются неполнота атомизации и ионизация. Способы борьбы с этими помехами – регулирование температурного режима атомизации и применение спектроскопических буферов (модификаторов матрицы). Кроме того, в ААС с электротермической атомизацией очень эффективным способом борьбы с физико-химическими помехами (межэлементными влияниями) и тем самым повышения селективности определений служит программирование температуры атомизатора [9].
2.2. Метрологические характеристики и аналитические возможности метода
атомно-абсорбционной спектрометрии
Чувствительность. Пределы обнаружения в ААС для большинства элементов составляют 10-6-10-4 в пламенном и 10-9-10-7 % масс. в электротермическом вариантах. Это связано с тем, что в ААС аналитический сигнал формируют атомы, находящиеся в основном состоянии, т. е. основная доля атомов определяемого элемента.
Диапазон определяемых содержаний в ААС лимитируется величиной аналитического сигнала (оптической плотности А), который можно измерить с необходимой точностью. Диапазон значений обычно cocтавляет от нескольких сотых до 0,6 - 1,2 единиц оптической плотности. Таким образом, диапазон содержаний, определяемых методом ААС, не превышает 1-2 порядка величин. Малый диапазон определяемых содержаний является существенным недостатком метода ААС.
Воспроизводимость в ААС. Величины sr составляют 0,005 - 0,05 для пламенного и 0,02 - 0,10 для электротермического способов атомизации. Улучшение воспроизводимости для ААС связано в первую очередь с тем, что флуктуации температуры атомизатора почти не изменяют долю невозбужденных атомов (она всегда близка к 100%), однако сильно влияют на долю возбужденных атомов (в соответствии с уравнением Больцмана).
Селективность в ААС лимитируется, главным образом, не спектральными, а физико-химическими помехами, способы подавления которых рассмотрены выше, потому она часто бывает выше других методов исследования.
Главный недостаток метода ААС – трудность осуществления многоэлементного анализа, поскольку для каждого элемента нужен свой источник излучения.
Количественный анализ. Метод атомно-абсорбционной спектроскопии – один из наиболее чувствительных и удобных методов массовых одноэлементных определений большинства металлов. Для количественного анализа методом ААС применяют методы внешних стандартов (градуировочного графика) и добавок. Особенно широко в ААС используют метод добавок [4,10].
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Определение меди и свинца в почве проводится методом атомно-абсорбционной спектрометрии с пламенной атомизацией. В настоящее время для отдельных элементов, в том числе меди и свинца разработаны ориентировочно-допустимые концентрации (ОДК) в почве (валовое содержание) (приложение 2) [11].
При необходимости контроля за техногенным загрязнением почв ТМ, принято определять валовое содержание металла. Однако валовое содержание не всегда может характеризовать степень опасности загрязнения почвы, поскольку почва способна связывать соединения металлов, переводя их в недоступные растениям состояния. Тогда говорят о роли «подвижных» и «доступных» для растений форм. Определение содержания подвижных форм металлов желательно проводить в случае высоких их валовых количеств в почве, а также, когда необходимо характеризовать миграцию металлов-загрязнителей из почвы в растения[12,13].
Подвижные формы металлов извлекаются различными экстрагентами в зависимости от типа исследуемых почв и свойств металла. В качестве экстрагентов используют кислоты, бидистиллированную воду.
В настоящих методических указаниях для определения валового содержания металлов рекомендуется использовать IM HNO 3 , экстракцию проводят из отдельных навесок почв в двухкратной повторности.
3.1. Реагенты и оборудование
- атомно-абсорционный сепектрометр «Квант-АФА» с лампами полого катода;
- ацетилен по ГОСТ 5457 – 75 в баллоне;
- компрессор диафрагменный СИ-45;
- встряхиватель механический;
- весы лабораторные 2-го класса точности с погрешностью взвешивания 0,01 г по ГОСТ 24104 – 80;
- весы лабораторные 3-класса точности с погрешностью взвешивания не более 0,05 г по ГОСТ 24104 – 80;
- электроплитка с регулятором с закрытой спиралью типа ЭПШ 1 – 08/220 по
ГОСТ 14919 – 83;
-бидистиллятор типа БД-2 по ТУ 25-11-1002-78;
- баня водяная;
- ротор для перемешивания почвы с раствором;
- колбы мерные 2-го класса точности с пришлифованными пробками вместимостью 50, 100, 1000 см 3 по ГОСТ 1770-74;
- воронки стеклянные диаметром 56, 75 см3 по ГОСТ 25336 – 82;
- пипетки калиброванные с делениями по ГОСТ 20292 – 74 вместимостью 1,2,5,10 см3;
- дозатор для отбора вытяжки 10 и 50 см3 погрешностью воспроизводимости не более 2% или бюретки 2-го класса точности вместимостью 10 – 25см3 по ГОСТ 20292 – 74;
- набор ареометров;
- банки стеклянные или пластмассовые вместимостью 300 – 500 см3 с плотно закрывающимися крышками;
- стекла часовые с диаметром 5 и 9-12 см3;
- палочки стеклянные оплавленные;
- стаканы химические 200, 250, 500 и 1000 см3 по ГОСТ 25336 – 82;
-фильтры обеззоленные «синяя лента» диаметром 12,5 см;
- кислота азотная по ГОСТ 4461 – 77, х. ч., плотность 1,42 г/см3;
- кислота серная по ГОСТ 4204 – 77, х. ч., плотность 1,84 г/см3;
- водорода перекись по ГОСТ 10929 – 76, х. ч.;
- государственный стандартный образец состава раствора солей металлов ГСОРМ – 7, ГСО 3391 – 86;
- медь азотнокислая 3-водная по ТУ 6-09-3757-74 х. ч.;
- медь сернокислая 5-водная по ГОСТ 4165 – 78, х. ч.;
- вода дистиллированная или бидистиллированная по ГОСТ 6709 – 72;
- свинец металлический гранулированный по ТУ 6 -09-3523-74 х. ч.;
- свинец азотнокислый по ГОСТ 4236 – 77;
- свинец уксуснокислый по ГОСТ 1027 – 67 х. ч..
3.2. Методика эксперимента
3.2.1. Приготовление растворов
Приготовление растворов необходимо проводить в вытяжном шкафу.
3.2.1.1. Соляная кислота концентрации 1 моль/дм3: 82,0 см3 соляной кислоты плотностью 1,19 г/см3 приливают в бидистиллированную воду и доводят объем до 1000 см3. Концентрацию приготовленной кислоты проверяют титрованием раствора едкого натра в присутствии фенолфталеина. Для анализа допустима молярность кислоты от 0,99 до 1,0 моль/дм3 [14] .
3.2.1.2. Приготовление раствора раствора 1М НNО3: в коническую колбу из термостойкого стекла вместимостью 1000 см3 наливают 900 см3 бидистиллированной воды и приливают к ней 62 см3 азотной кислоты плотностью 1,42 г/см3, осторожно помешивая раствор, доводят до метки водой, а затем полученный раствор охлаждают до комнатной температуры. Раствор хранят не более года.
3.2.1.3. Приготовленпе раствора азотной кислоты концентрации 1 моль/дм3: в коническую колбу из термостойкого стекла вместимостью 1000 см3 наливают 600 см3 бидистиллированной воды, к которой осторожно приливают 310 см3 азотной кислоты плотностью 1,42 г/см3 и перемешивают, до метки бидистиллированной водой. Полученный раствор охлаждают до комнатной температуры. Срок хранения раствора год.
3.2.1.4. Приготовление раствора азотной кислоты с массовой концентрацией 50 %: в коническую колбу из термостойкого стекла вместимостью 1000 см 3 наливают 500 см3 бидистиллированной воды. Затем осторожно добавляют 350 см3 концентрированной азотной кислоты плотностью 1, 42 г/см3 перемешивая раствор. Полученный раствор охлаждают до комнатной температуры. Раствор хранят не более года.
3.2.2. Градуировка оборудования
3.2.2.1. Приготовление растворов сравнения
3.2.2.1.1. Приготовление основного раствора меди с массовой концентрацией 1000 мг/дм3: 3,929 г меди сернокислой (CuS04 * 5Н2О), помещают в мерную колбу вместимостью 1000 см3 и растворяют в бидистиллированной воде, содержащей 1 см3 концентрированной серной кислоты, доводят объем раствора до 1 дм3 или 3,798 г нитрита меди (Cu(NО3)2 * 3Н2О) помещают в мерную колбу вместимостью 1000 см3. Прибавляют 250 см3 бидистиллированной воды и, осторожно взбалтывая, растворяют навеску. Полученный раствор разбавляют азотной кислотой концентрации с
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 |
