火焰原子吸收光谱法测定钢铁中的镍含量.docx

火焰原子吸收光谱法测定钢铁中的镍含量火焰原子汲取光谱法测定钢铁中的镍含量(一)水质 镍的测定 火焰原子汲取分光光度法 水质 镍的测定 火焰原子汲取分光光度法 GB/T 11912-11019 1 主题内容与适用范围 本方法规定了用火焰原子汲取分光光度法干脆测定工业废水中镍 本方法适用于工业废水及受到污染的环境水样，最低检出浓度为0.05mg/L，校准曲线的浓度范围0.2～5.0mg/L 2 原理 将试液喷入空气—乙炔贫燃火焰中在高温下，镍化合物离解为基态原子，气原子蒸汽对锐线光源〔镍空心阴极灯〕放射的特征谱线232.0nm产生选择性汲取在必须条件下，吸光度与试液中镍的浓度成正比 3 试剂 本方法所用试剂除另有说明外，均运用符合国家标准或专业标准的分析纯试剂和去离子水或同等纯度的水 3.1 硝酸(HNO3) ，ρ=1.42g/mL，优级纯 3.2 硝酸(HNO3) ，ρ=1.42g/mL 3.3 硝酸溶液，1+101 (0.16mol/L)：用硝酸(3.1)配制 3.4 硝酸溶液，(1+1)用硝酸(3.2)配制。

3.5 高氯酸(HClO4) ，ρ=1.54g/mL，优级纯 3.6 镍标准贮备液：称取光谱纯金属镍1.0000g，精确到0.0001g，加硝酸(3.1)10mL，待完全溶解后，用去离子水稀释至1010mL，每毫升溶液含1.00mg 镍 3.7 标准工作溶液：移取镍贮备液(3.6)10.0mL于101mL容量瓶中，用硝酸溶液(3.4)稀释至标线，摇匀此溶液中镍的浓度为101mg/L 4 仪器 4.1 原子汲取分光光度计 4.2 镍空心阴极灯 4.3 乙炔钢瓶或乙炔发生器 4.4 空气压缩机，应备有除水、除油、除尘装置 4.5 仪器参数：不同型号仪器的最正确测试条件不同，可依据仪器说明书自行选择 5 样品 5.1 采样前，所用聚乙烯瓶用洗涤剂洗净，再用(1+1)硝酸浸泡24h以上，然后用水冲洗干净 5.2 假设需测定镍总量，样品采集后马上参加硝酸(3.1)，使样品pH 为1~2 5.3 测定可滤态镍时，采样后尽快通过0.45μm滤膜过滤，并马上按(5.2)酸化 6 步骤 6.1 试料 测定镍总量时，一般要进展消解处理取适量水样(使含镍在10～250μg)加5mL 硝酸(3.1)置于电热板上在近沸状态下将样品蒸发近干。

冷却后再参加硝酸(3.1)5mL，重复上述操作一次，必要时再参加硝酸(3.1)或高氯酸，直到消解完全，等蒸至近干，加硝酸(3.3)溶解残渣，假设有不溶沉淀应通过定量滤纸过滤至50mL 容量瓶中，加硝酸(3.3)至标线，摇匀 6.2 空白试验 用水代替试料，采纳一样的步骤，且与采样和测定中所用的试剂用量一样做空白试验 6.3 干扰 6.3.1 本方法测镍基体干扰不显著，但当无机盐浓度较高时那么产生背景干扰，采纳背景校正器校正；在测量浓度许可时，也可采纳稀释法 6.3.2 运用232.0nm 作汲取线，存在波长相距很近的镍三线，选用较窄的光谱通带可以克制邻近谱线的光谱干扰 6.4 校准曲线的绘制 用硝酸(3.3)溶液稀释标准工作溶液(3.7)配制至少5个标准溶液，且试料的浓度应落在0.2～5.0mg/L范围内按所选择的仪器工作参数调好仪器，用硝酸(3.3)溶液调零后，测量每份溶液的吸光度，绘制校准曲线 6.5 测量 在测量标准溶液的同时，测量空白和试料依据扣除空白后试料的吸光度，从校准曲线查出试料中镍的含量 注：①测定可滤态镍时用(5.3)制备的试料干脆喷入测定。

②测定镍总量时，一般进展消解前处理，用试料(6.1) 进展测定 7 结果的表示 试验室样品中镍的浓度c(mg/L) 按下式计算： c=m/V 式中：c—— 试验室样品中镍浓度，mg/L； m——试料中镍的含量，μg； V——分取水样的体积，mL 8 精细度和精确度 13个试验室分析含镍1.02mg/L的统一样品重复性相对标准偏差为 1.65%，再现性相对标准偏差为3.29%回收率在95%～105%之间 本方法还用于含镍0.07～5.45mg/L的矿山、冶炼、电镀、机械等行业41种废水样品分析，其相对标准偏差为0.2%～10%，加标回收串为92%～109% 火焰原子汲取光谱法测定钢铁中的镍含量(二)火焰原子汲取光谱法测定铜含量 火焰原子汲取光谱法测定铜含量 一、试验目的 1、驾驭原子汲取光谱法的根本原理； 2、了解原子汲取分光光度计的主要构造及工作原理； 3、驾驭用火焰法定量测定元素含量的方法 二、试验仪器 TAS-1016原子汲取分光光度计 计算机及其软件 铜标准液 容量瓶 取液枪 烧杯等 该仪器主要包括：微型计算机和原子汲取分光光度计主机。

主机是由光源、原子化系统、分光系统和检测系统组成，其内部构造如图1所示仪器可分别实现火焰法测量和石墨炉法测量由于两种测量方式有区分，因此在试验内容中具体介绍 图1 原子汲取分光光度计主机内部构造图 各局部的主要功能： 〔1〕空心阴极灯：放射待测元素的特征光谱 〔2〕原子化系统：供应能量，使试样枯燥、蒸发和原子化入射光束在这里被基态原子汲取，因此也可把它视为“汲取池” 〔3〕分光系统：将待测元素的共振线与邻近谱线分开 〔4〕检测系统：包括光电元件和记录系统，前者可用光电倍增管将光信号转变为电信号，后者可用检流计和记录仪来进展记录，再利用电脑干脆进展数据处理 三、试验原理 1、根本原理 利用空心阴极元素灯光源发出的特征辐射光，为火焰原子化器产生的样品蒸气中的待测元素基态原子所汲取，通过测定特征辐射光被汲取的大小，来计算出待测元素的含量 当有辐射通过自由原子〔如镁、铜原子〕蒸气，且入射辐射的频率等于原子中的电子由基态跃迁到较高能态所须要的能量频率时，原子就要从辐射场中汲取能量，产生汲取，电子由基态跃迁到激发态，同时伴随着原子汲取光谱的产生。

〔如镁原子汲取285.2nm和279.6nm，铜原子汲取324.8nm和327.4nm的光〕，能量与频率的关系为： DE=hv=hc l 〔1〕 共振汲取线：电子从基态跃迁到能量最低的激发态〔第一激发态〕为共振跃迁,所产生的谱线共振放射线：当电子从第一激发态跃迁到基态时,那么放射出同样频率的谱线〔如图2所示〕特征谱线：各种元素的原子构造和外层电子排布不同,不同元素的原子从基态Û第一激发态时,汲取和放射的能量不同,其共振线不同,各有其特征性 图2 原子能级跃迁图 图3 原子蒸气汲取图 在原子蒸气中〔包括被测元素原子〕，可能会有基态与激发态存在依据热力学的原理，在必须温度下到达热平衡时，基态与激发态的原子数的比例遵循Boltzman分布定律 NiN0=gig0exp(-Ei/kT) 〔2〕 Ni与N0分别为激发态与基态的原子数；gig0为激发态与基态的统计权重，它表示能级的简并度；T为热力学温度；k为Boltzman常数；Ei为激发能 从上式可知，温度越高，NiN0值越大，即激发态原子数随温度提升而增加，而且按指数关系改变；在一样的温度条件下，激发能越小，汲取线波长越长，NiN0值越大。

尽管如此改变，但是在原子汲取光谱中，原子化温度一般小于3000K，大多数元素的最强共振线都低于600 nm，NiN0值绝大局部在10以下，激发态和基态原子数之比小于千分之一，激发态原子数可以忽视在通常的原子汲取测定条件下，原子蒸气中基态原子数近似等于总原子数基态原子数NO可以近似等于总原子数N 假设将入射强度为I0的不同频率的光通过原子蒸气，汲取后其透过光的强度I与原子蒸汽的厚度L的关系，听从朗伯定律，如图3所示 I=I0e-KvL-3 〔3〕 其中Kv为基态原子对频率为v的光的汲取系数L为汲取层厚度 由于物质对不同频率的入射光的汲取具有选择性，因而透过光的强度I将随着入射光的频率而改变其中说明原子蒸气在v0处有汲取(如图4-a所示)假设将汲取系数对频率作图，所得曲线为汲取线轮廓〔如图4-b所示〕原子汲取线轮廓以原子汲取谱线的中心频率〔或中心波长〕和半宽度表征中心频率由原子能级确定半宽度是中心频率位置，汲取系数极大 值一半处，谱线轮廓上两点之间频率或波长的距离 图4 汲取轮廓线 2、汲取系数的测定 〔1〕积分汲取 在汲取线轮廓内，汲取系数的积分称为积分汲取系数，简称为积分汲取，它表示汲取的全部能量。

从理论上可以得出，积分汲取与原子蒸气中汲取辐射的原子数成正比数学表达式为： 2peN0f òKvdv= 〔4〕 其中：e为电子电荷；m为电子质量；c为光速； N0为单位体积的基态原子数；f 振子强度，即能被入射辐射激发的每个原子的平均电子数〔必须条件下，必须元素，可看作是定值〕这是原子汲取光谱分析法的重要理论依据假设能测定积分汲取，那么可求出原子浓度但是，测定谱线宽度仅为10nm的积分汲取，须要辨别率特别高的色散仪器 〔2〕峰值汲取 目前，一般采纳测量峰值汲取系数的方法代替测量积分汲取系数的方法假如采纳放射线半宽度比汲取线半宽度小得多的锐线光源，并且放射线的中心与汲取线中心相同，如图5所示这样就不须要用高辨别率的单色器，而只要将其与其它谱线分别，就能测出峰值汲取系数在一般原子汲取测量条件下，原子汲取轮廓取决于Doppler宽度DvD〔由于原子在空间作做无规那么的热运动产生多普勒效应而引起的，又称热变宽〕 -3 DvD=7.162´10-7v0T (5) Ar v0- 谱线中心频率； T- 热力学温度；Ar-相对原子质量 通过运算可得峰值汲取系数： 2ln2e2 K0=×N0f 〔6〕 DvDmc 可以看出，峰值汲取系数与原子浓度成正比，只要能测出K0 就可得出N0。

AI n 0 n 图5 放射线与汲取线 图6 校准曲线图 〔3〕锐线光源 锐线光源是放射线半宽度远小于汲取线半宽度的光源，如空心阴极灯在运用锐线光源时，光源放射线半宽度很小，并且放射线与汲取线的中心频率相同这时放射线的轮廓可看作一个很窄的矩形，即峰值汲取系数Kv在此轮廓内不随频率而变更，汲取只限于放射线轮廓内这样，必须的K0即可测出必须的原子浓度 利用峰值汲取系数来代替积分汲取系数的条件：a、光谱源放射线的中心频率与汲取线中心频率相同〔波长应是待测元素的特征谱线〕；b、放射谱线的半宽度必需比汲取线的半宽度小得多〔光源应发出锐线光谱〕 在实际测量过程中，有一个特别重要的参量为吸光度，用A表示： A=lgI0=0.4343K0L=KN0L 。