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【原子吸收法】化学干扰与消除

作者:gslb时间:2021-07-20 17:06:21浏览次数:

化学干扰是指在试样溶液中或气相中,分析元素与共存物质之间的化学作用而引起的干扰效应,它主要影响分析元素化合物的解离与原子化的速度和程度,降低原子吸收信号。

 

 

化学干扰是一种选择性干扰,它对各个元素的干扰是同的。

 

它不仅取决于待测元素和干扰组分的性质而且还与火焰类型、火焰温度、火焰状态和部位、共存的其他组分、雾珠与气溶胶微粒的大小等实验条件的变化有关。

 

(一) 化学干扰的产生

 

化学干扰是原子吸收光谱分析法中的主要干扰来源。

待测元素与共存组分之间形成的热力学稳定的化合物,如生成难熔氧化物和难热解的碳化物。

在阳离子干扰中有很大一部分是属于被测元素与干扰离子形成的难熔混晶体

铝、钛、硅碱土金属的干扰

硼、铍、铬、铁、铝、硅、钛、铀、钒、钨和稀土元素等,易与被测元素形成不易挥发的混合氧化物,使吸收降低

阴离子的干扰更为复杂,不同的阴离子与被测元素形成不同熔点、沸点的化合物而影响其原子化.如磷酸根和硫酸根会抑制碱土金属的吸收。

磷酸根形成了比氯化钙更稳定的磷酸钙,使钙更难原子化,随着磷酸根、硫酸根浓度的增大钙的原子吸收信号下降。

其影响的次序为 PO43- > SO42- > Cl- >NO3 - >ClO4-

典型的气相干扰是被测元素与氧形成难解离的氧化物分子蒸气。难熔氧化物的形成是火焰原子吸收光谱分析法中常见的一种现象。一般地说,解离能D0>5 eV的氧化物在火焰中是很稳定的,难以解离。有些高温元素,像AIMoVTi等,其氧化物的解离能分别是5.05.06. 46. 8 eVZrO NbOCeO HfOBOLaOSiO TaOThO的解离能分别是7.87.88.08.08. 18.1.8.38.48.5 eV它们的原子化效率非常低。

即使用氧化亚氮一乙炔高温火焰,测定灵敏度也很低。

 

在石墨表面生成难解离碳化物BSiZrHfNbTa WMoLa等在石墨表面形成非常稳定的碳化物,引起原子化效率极低产生严重的记忆效应。

在石墨炉内AlGaCr等氧化物易形成碳化物

普通石墨管的致密性较差表面存在微小孔隙,使溶液状态的待测元素渗透进去增加了形成碳化物的机会。热解涂层石墨管经多次使用后,一旦发生热解涂层局部脱落,在分析高温元素时亦会发生上述现象。若采用氮气作保护气与内气流钡、钼、钛会形成氮化物,降低原子化效率。

 

有时难挥发基体吸留或包裹待测元素阻止分析元素原子化,引起原子吸收强度的降低,例如大量难熔氧化锶或锶的混晶包裹微量铁阻碍了铁的原子化导致了锶对火焰原子吸收光谱法测定铁的干扰。

 

有些化学干扰与浓度有关有些则与浓度无关。所谓与浓度无关"的化学干扰,是指当待测溶液的浓度变化时一定量的干扰元素使不同浓度的待测元素吸光度值下降或上升的比例是一定的与浓度有关的化学干扰其干扰程度随待测元素的浓度变化而变化。与浓度无关的化学干扰只影响工作曲线的斜率,对其线性不影响,可用标准加入法消除其干扰与浓度有关的化学干扰,不仅影响工作曲线的斜率还影响它的线性不能满足应用标准加入法的必要条件。

(一) 消除化学干扰的方法

化学干扰是原子吸收光谱分析法中的主要干扰来源。鉴于化学干扰是一个复杂的过程前人提出的一些方法未必都适合所面临分析任务的要求,有时还需根据自己特定的分析对象,设计干扰试验和研究消除干扰的方法。

 

1.化学分离

用化学方法将分析元素与干扰组分分离,不仅能消除干扰,也使分析元素得到富集,灵敏度得到提高。常用的分离方法是萃取法、沉淀法、离子交换法等,而以萃取法应用最广。但化学分离操作比较繁琐在分离过程中又要大量使用试剂容易导致空白值升高与被测元素的玷污或损失。

 

2.提高火焰温度

火焰温度直接影响到火焰中固体化合物的生成速度和蒸发速度,火焰温度高于化合物的熔点和沸点,是该化合物干气溶胶完全蒸发和原子化的必要条件。一般来说,在高温火焰中化学干扰比低温火焰中要少。例如在空气-乙炔火焰中测定钙有磷酸根存在时,由于磷酸根和钙形成稳定的磷酸钙而干扰钙的测定,在火焰的上部磷对钙的干扰较小在火焰下部干扰大。而在氧化亚氮-乙炔火焰中,即使磷比钙量大200倍,也不显示出干扰影响。硫酸根对钙、铝对镁的干扰,在空气-乙炔火焰中都是显著的,而在氧化亚氮一乙炔火焰中,则都消除了干扰。

在低温火焰中出现的干扰,在高温火焰中可部分或完全消除。

 

3.使用化学改进技术

广义的化学改进技术是指通过在线化学反应抑制或消除化学干扰,包括加入释放剂、保护剂、缓冲剂以及各种化学改进剂等。

 

(1)释放剂。

释放剂与干扰元素形成更稳定或更难挥发的化合物,从而使待测元素从干扰元素形成的化合物中释放出来。例如

磷酸盐干扰钙的测定,加入锶或镧结合磷酸根而将钙释放出来,避免了磷酸根对钙的干扰。

镁来释放钙消除磷酸根、硫酸根、硅酸根、铝对测定植物中钙的干扰。

钙来释放镁、锶,以消除磷酸根、硅酸根、铝对测定镁、锶的干扰。

 

(2)保护剂。

保护剂与待测元素形成稳定的络合物,阻止了待测元素与干扰元素之间生成难挥发性化合物,或者与干扰元素形成络合物,从而保护了待测元素。

加入ED-TA与钙络合,使钙不再与磷酸根结合这样就消除了磷酸根对钙的干扰。

加入8-羟基喹啉与干扰元素形成螯合物,把干扰元素铝控制起来,从而抑制了铝对镁、钙的干扰。

加入氯化铵来消除铝对测定钠、铬的干扰。

葡萄糖、蔗糖、乙二醇、甘油、甘露醇用来消除磷酸根对测定钙和锶的干扰等等。

 

使用有机保护剂更为有利,因为有机络合物容易破坏,使与之结合的金属元素能更有效地原子化。释放剂和保护剂的结合使用,消除干扰的效果更好。例如甘油与过氯酸是消除铝对镁干扰的保护剂,镧是释放剂当同时使用它们时就可获得更好的消除干扰效果。

 

(3)助熔剂。

氯化铵对很多元素有提高灵敏度的作用,它对些高熔点被测物质起到助熔作用有利于样品熔融蒸发,或有助于被测定物质转变成氯化物从而起到克服干扰、提高灵敏度的作用,当有足够的氯化铵存在时,可以大大提高铬的灵敏度。

 

(4)化学改进剂。

在石墨炉原子吸收法中,广泛地利用化学改进剂来消除化学干扰。

测定海水中的Cd<1000°C时检测不到原子吸收信号,加入EDTA之后,在600°C即出现Cd的原子吸收信号峰值而海水基体背景吸收在900°C以后才迅速增加有效地避免了背景干扰。

用石墨炉原子吸收光谱分析法测定贻贝酸消解液中的Se加入钼酸铵形成磷钼酸铵,在温度低于2500C不挥发原子化温度2100°C以下在气相中检测不到磷钼酸铵消除了磷的光谱干扰。

 

化学改进剂的加入,使待测元素的灰化温度得以大幅度提高,对消除背景干扰十分有利。



4.改变溶液的性质或雾化器的性能

使用有机溶液喷雾不仅能改变化合物的键型,使溶液黏度和表面张力改变有利于提高喷雾效率,也能改变火焰的气氛和温度有利于消除干扰,提高灵敏度。使用性能好的雾化器,雾滴更小熔融蒸发加快可降低干扰。

 

5.采用标准加入法

此法不但能补偿化学干扰,也能补偿物理干扰。但不能补偿背景吸收和光谱干扰。这种方法只能消除与浓度无关的化学干扰。为判断标准加入法测定结果的可靠性可采用稀释法检查稀释前后未知样品的最终结果是否一致。

 

6.选择适当的测定条件

选择适当的燃助比和燃烧器高度有助于减小或克服干扰。如利用还原性火焰夺取氧化物中氧的办法来提高原子化程度在空气一乙炔火焰中若燃烧器高度选择20 mm则可以完全克服铁、铝、磷等对镁的干扰和铁、磷对钙的干扰,减少铝、钛对钙的干扰。

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