实验一  火焰原子吸收法测定水样中铜

一、实验目的

1．了解原子吸收光度法的测定铜的原理及技术。

2．掌握原子吸收光度计的使用方法和操作步骤。

二、实验原理

1．在水溶液中，0.5～10ppm铜，可用乙炔火焰原子吸收光度法直接测定铜。

2．用朗伯-比耳定律测定铜含量，A-C成直线关系，测未知液吸光度A，在工作曲线上测出相应浓度C。

3．可用火焰原子吸收分光光度计测定铜，也可选用无焰原子吸收光度法测定。

三、仪器与试剂

（一）仪器

1．原子吸收分光光度仪。

2．空气压缩机。

3．乙炔气瓶。

4．空心阴极灯。

5．容量瓶、烧杯、洗瓶、玻棒。

（二）试剂

1．CuSO₄ AR。

2．去离子水。

3．乙炔气>99.6%

四、实验步骤

1．开机F1选Cu灯  λ=324.7nm。

2．F2-1  Hu=223.0V  SBW=0.7nm   HCl1 4.0mA  Cu灯在1选HCl1

   HCl2=0.0mA  按↑↓→ ←完成设置，设置后 按OK，按回车键。

   仪器开始自动搜索，调整   数据≥100  嘟响一声  按AZ=100

3．F₃设置标准溶液浓度C₁、C₂、C₃、C₄，若有原有数据，按Delete全清除，将各浓度打入各表中0、2、4、6、8、10  ppm 1 ppm=1mg·L^－1。

4．点火调零 。

    （1）先开启空压机0.3Mpa。

（2）后开启乙炔瓶 1.6MPa（总表压）→0.07Mpa（低表压）。

（3）空气流量计（左）5.5，乙炔流量计（右）1.5。

（4）先按点火器，再点火，至火焰出现，在燃烧器上燃烧。

5．F₄  AZ（调零）std1用蒸馏水调零start。

（1）将1号标准溶液至吸管中start1→read→report，

（2）将2号标准溶液至吸管中read→report，

（3）将3号、4号分别至吸管中read→report，

（4）未知浓度至吸管中read→report。

6．Stop，F₃，copy，打印工作曲线。

7．Stop，F₅，打印，C_未，report，copy。

8．F₇，全在yes。

9．先关乙炔钢瓶，后关空气，再关电源。

五、实验结果

1. 工作曲线

分别配置0、2、4、6、 8、10 mg·L^－1的铜标准溶液，按浓度从低到高顺序，置于原子吸收光度仪中，测试吸光度A，该仪器会自动进行数据采集、储存及标准曲线的绘制，回归分析，自动打印结果。结果如图。  

    mg/L         Abs

0   0.000        (0.000)

1   2.000         0.226

2   4.000         0.422

3   6.000         0.593

4   8.000         0.772

6   10.00         0.909

5                              

6                         

7                                        

8                           

       2．回归分析结果

A=0.085798C+0.069704，相关系数r = 0.998251。                             3. 未知液浓度打印数据如下。

Cu      mg/L       FILE:05110401

 No    CONC   AA-BG    RSD[%]

  BK   0.000    0.000

0001    5.993    0.584      0.000

0002    5.689    0.558      0.000

0003    5.214    0.517      0.000

0004    6.319    0.612      0.000

0005    5.941    0.579      0.000

0006    5.704    0.559      0.000

七、思考题

1．如何测定土壤、污水中的铜？

   答：

（1）可溶态的铜、锌：称取5.0克土样（风干并通过100目尼龙筛）于125毫升三角瓶中，加入25毫升0.1mol/L盐酸，振荡1小时后过滤，滤液定容后备作测定之用。

   （2）总铜、锌：称取5.0克土样（风干并通过100目尼龙筛）于150毫升玻璃三角瓶中，加入少量去离子水润湿样品，缓慢加入20毫升王水，盖上小漏斗，并同时作空白试验。   

    将放置样品及试剂空白的三角烧瓶放在电热板上加热分解。（必须在通风柜  内进行），开始时低温，逐渐提高温度，温度不宜过高，以防止样液溢出，液面始终保持在微沸状态，（温度在140～160℃）使其充分分解。

    当激烈反应完毕，大部分有机物分解后，取下三角瓶，冷却后沿着瓶的四周加入10-20毫升高氯酸（视样品中有机质的含量而定）继续加热分解，直到冒高氯酸白烟，内容物成浆状，继续加热分解，赶走残留的高氯酸，当样品液很少时，适当降低温度，加热至高氯酸白烟几乎冒尽，样品发白近干。

    取下三角烧瓶，冷却到室温，加入约20毫升1％的稀硝酸，加热溶解，用中速定量滤纸过滤于100毫升容量瓶中，三角烧瓶、滤纸和沉淀物用1％硝酸一一洗净，冷却后，用二次蒸馏水稀释至刻度，备作原子吸收测定。

    （3）APDC——MIBK萃取液测定参阅实验“水和废水中铜、铅、锌、镉的测定——萃取火焰原子吸收光度法”。

    （4）直接吸入法测定步骤“水和废水中铜、锌、铅、镉的测定——直接吸入火焰原子吸收光度法”。

    （5）、计算

     被测金属

 式中：m——从标准曲线上查出或仪器直接读出被测金属的量（）

        V——分析用的水样体积（ml）（液体样）

     被测金属

 式中：M₁——从标准曲线中查出或读出被测金属量（）

M₂——分析用样品的实验重量（g）（固体样）

污水中的铜与本实验相同，必要时，进行前处理及浓缩或稀释。。

2．当水样浓度＜0.5mg·L^-1时，直接测定有误差，如何精确测定？

答：进行浓缩或萃取。

3．乙炔气为什么浓度≥99.6%

答：保证分析准确度，精确度及仪器实验正常操作。

  

 

第二篇：实验一 火焰原子吸收法测定水样中铜的浓度

实验一  火焰原子吸收法测定水样中铜的浓度

一、实验目的

1. 了解原子吸收分光光度计的基本结构和原理。

 2. 学习原子吸收分光光度计的使用。

 3. 掌握应用标准曲线法进行定量分析的方法。

二、实验原理

1.原子吸收法特点

(1) 检出限低，10^-10～10^-14 g；（火焰法：1ng/ml.石墨炉：10^-10-10^-14g.）

(2) 准确度高，1%～5%；（火焰法：﹤1%;石墨炉：3-5%。）

(3) 选择性高，一般情况下共存元素不干扰；

(4) 应用广，可测定70多个元素（各种样品中）；

局限性：难熔元素、非金属元素测定困难、不能同时测多元素。

2.原理

原子吸收分光光度法是基于物质所产生的基态原子蒸气对其特征谱线的吸收作用来进行定量分析的一种方法。

测定时，待测元素在原子化器中转化为基态原子蒸气，吸收待测元素空心阴极灯发射出的特征辐射，其中部分特征谱线的光被吸收，而未被吸收的光经单色器，照射到光电检测器上被检测，根据该特征谱线光强被吸收的程度，即可测得试样中待测元素的含量。

原子吸收分光光度法定量分析的依据是朗伯-比尔定律，即物质产生的原子蒸气中，待测元素的基态原子对光源特征辐射谱线的吸收符合朗伯-比尔定律：

 

原子吸收分光光度法定量分析方法有标准曲线法，标准添加法、内插法等，其中标准曲线法是使用最多、最简单的一种方法，当样品基体组成简单、干扰少时可用标准曲线法，所谓标准曲线法可分为两步：

   (1)配制与试样溶液相同或相近基体的含有不同浓度的待测元素的系列标准溶液，分别测定吸光度值，作吸光度-浓度曲线。

   (2)测定试样溶液吸光度，从标准曲线上就可查得其浓度值。

本实验用此方法分析未知样品中铜的浓度。 

三、仪器和试剂  

1.仪器:

    TAS-986型原子吸收分光光度计 ，空压机、乙炔钢瓶、容量瓶(100ml, 4个)、刻度移液管(5ml, 1支)、洗耳球(1个)、烧杯 (100ml, 1个)、滴管（1个）

2.试剂:

     HNO₃（0.2%），蒸馏水，铜标准溶液（100µg/ml），待测液

四、原子吸收分光光度计的基本结构

    原子吸收分光光度计主要由光源（空心阴极灯）、原子化器、单色器与检测系统组成。其基本流程如图2：

1.空心阴极灯

    空心阴极灯的作用：是提供待测元素的特征谱线，其阴极由待测元素的纯金属或合金组成。光源应满足如下要求：

（1）  能发射待测元素的共振线；

（2）  能发射锐线光源；

（3）  辐射光强度大；

（4）  稳定性好。

 

空心阴极灯工作原理：

当灯的正负极加以400V左右的电压时，便开始辉光放电。这时电子离开阴极，在飞向阳极过程中，受到阳极加速，与惰性气体原子碰撞，并使之电离。带正电荷的惰性气体从电场获得动能，向阴极表面撞击，只要能克服金属表面的晶格能，就能将原子由晶格中溅射出来，从而产生阴极物质的共振线。由于灯内压力很低，压力变宽小，因而产生的共振线是锐线光源。

使用应注意问题： 空心阴极灯强度与工作电流有关，过大的电流会使发射线半宽度增大，灵敏度下降。并缩短灯的使用寿命。使用时还必须注意供电电流稳定并经过预热(20—30min)使发射强度达到稳定。

2.原子化系统

    是将样品中的待测组份转化为基态原子的装置。常用的有火焰原子化系统、石墨炉原子化系统和氢化物发生原子化系统。

1）火焰原子化系统

是利用火焰的温度和气氛使试样原子化的装置。如图4所示,主要的部分有：喷雾器(或雾化器，图5)、雾化室，燃烧器：

原子化过程：式样→雾化→脱溶剂→熔融→蒸发→解离或还原→自由原子

  火焰温度取决于燃气与助燃气类型与燃助比。乙炔-空气焰温度适中，可测30多宗元素。乙炔-氧化亚氮温度高，可测70多种元素。

优点：火焰原子吸收法装置不太复杂，操作方便快速，测定精度好，准确度高。广泛用于常规分析。

缺点：雾化效率低，需要试样量多。

2）石墨炉原子化原子化系统

整个程序步骤：  

①干燥：目的是蒸发除去溶剂或样品中挥发性较大的组分。

②灰化：目的是在不损失被测元素的前提下，将沸点较高的基体蒸发除去，或是对脂肪和油等基体物质进行热解。

③原子化：施加大功率于石墨炉上，使待测残渣原子化。

 ④净化：用较高温度除去残留在管内的残渣。

优点：检出限很低，试样用量少。

缺点：设备比火焰法复杂、昂贵；测定的精密度较差；分析所需的时间比火焰法要长等。

3） 氢化物发生原子化方法

    原理：在酸性介质中，与还原剂硼氢化钠等反应生成气态氢化物。例：

       AsCl3 +4NaBH4 + HCl +8H2O = AsH3 +4NaCl +4HBO2+13H2

    将待测试样转化为氢化物，送入原子化器中检测。原子化温度700~900゜C ；主要应用于：As、Sb、Bi、Sn、Ge、Se、Pb、Ti等元素

    特点：原子化温度低 ；灵敏度高； 基体干扰和化学干扰小.

4）冷原子化法

   主要应用于：各种试样中Hg元素的测量；

   原理：将试样中的汞离子用SnCl2或盐酸羟胺完全还原为金属汞后，用气流将汞蒸气带入具有石英窗的气体测量管中进行吸光度测量。

   特点：常温测量；灵敏度、准确度较高。

3.分光系统

   作用：将待测元素的共振线与邻近线分开。

   组件 ：色散元件（棱镜、光栅），凹凸镜、狭缝等。

4. 检测系统

    主要由检测器（如光电倍增管） 、放大器、对数变换器（光强度与吸光度之间的转换）、显示记录装置组成。

五、实验步骤

   1. 配制铜标准系列 

    用刻度移液管准确移取100µg/ml 铜离子标准溶液0.5，1.0, 1.5，2.0ml分别置于100ml 容量瓶中，用0.2%硝酸定容至标线，摇匀，则铜溶液浓度分别为0.5，1.0，1.5，2.0µg/ml。

   2. 准备待测溶液 

3. 上机测定

打开电脑主机电源→打开仪器主机电源→打开操作软件AAWin→选择“联机” →仪器自检→选择工作灯→设置仪器参数→设置波长、寻峰→设置样品分析方法→打开空压机（调节压力0.20-0.25MPa）→打开乙炔气体（调节出口压力为0.05-0.08MPa）→用发泡剂检查各个连接处是否漏气→点火→把进样吸管放入去离子水中，单击“能量”按钮，选择“自动能量平衡”调整能量到100%左右后关闭→分别吸入空白样和标样，按由低到高的顺序依次测定标准系列吸光度→测定样品吸光度 →读出试样中的铜的浓度值→数据保存→依次关闭燃气、助燃气→关机

六、注意事项

1.实验时，要打开通风设备，使金属蒸汽及时排除室外。

2.点火前，必须检查排液管水封是否有水，以防止回火。

3.检查乙炔管路是否漏气。

4.点火时，先打开空气，后开乙炔，熄火时，先关乙炔，后关空气，室内若有乙炔气味，应立即关闭乙炔阀门，开通风，排除问题后，再继续实验。

5.钢瓶附近严禁烟火。

七、思考题

1. 简述原子吸收分光光度法的基本原理。

2. 原子吸收分析为何要用待测元素的空心阴极灯作光源？

3. 从实验安全上考虑，在操作时应注意什么问题？为什么？

4. 火焰原子化器和石墨炉原子化器各有何特点？如何进行选择？