CN1437013A - 原子光谱仪样品进入方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于原子光谱仪上的样品进入系统。该发明包括以下部分：(1)加热含元素的样品溶液与氢的还原反应体系，使该反应(生成氢化物)在高于室温的温度下进行。(2)使生成的氢化物与样品溶液(或残渣)及溶剂蒸气分离。(3)使生成的氢化物被载气导入原子光谱仪中的原子(离子)化器中进行光谱或质谱测定。该方法可用于原子荧光，原子吸收，原子发射，原子质谱等原子光谱仪上的进样系统，不仅适用于传统上易形成氢化物的九个元素(砷，锑铋，锗，锡，铅，硒，碲，汞)的样品分析进入，也适用于其它几十种元素(金，银，钴，钯，锰，钙……等)的样品分析进入。该方法的发明，是仪器分析史上的一次重要技术进步。
Description
本发明是关于一种在原子光谱氢化进样系统中提高(或增加)元素氢化产率的方法，尤其是关于通过加热含元素的样品溶液与还原氢的反应体系，从而提高在常温下难以氢化或氢化产率非常低的元素氢化反应产率的方法。
目前原子光谱仪中所使用的氢化物发生进样系统，无论是间断式进样还是连续式进样，全都是常温氢化发生反应系统。这些常温氢化发生装置可以从许多公司买到。它们的用途是用来使传统上易形成氢化物的九个元素(砷，锑，铋，锗，锡，铅，硒，碲，汞)通过氢化发生进样法被导入原子光谱仪进行测定。这九个元素在常温下就有很高的氢化发生产率，并且氢化发生产率与氢化装置形状与结构有关系，但关系不大。
近年来，由于仪器的不段发展，有关其它元素可发生氢化反应的研究也不断深入。郭小伟等于1995年发现了在常温下酸性水溶液中的锌和镉可以被硼氢化钠溶液还原成可挥发性氢化物，并且运用该发现在在原子荧光光谱仪上测定了实际样品中的锌和镉。Aderval.S Luna和P.Pohl分别在2000年和2001年报到了一些元素如金，银，铜，锰，钛等在常温下可以形成比较弱的氢化物。但这些研究结果还有以下问题需要解决：(1)灵敏度和检出限并不是好于常规气动雾化进样。这是因为常温下这些元素形成可挥发性的氢化物的能力很弱，氢化物产率很低，样品溶液中的元素一部分被氢化挥发，另一部分还残留在溶液中。(2)严重的残留效应。这是因为前一个样品中有很大部分元素还在溶液中，当溶液被排出后，还有微量元素粘在氢化发生器内壁，当用不含元素的酸性空白溶液和硼氢化钠作为空白运行时，产生很强空白信号，而使方法几乎无法应用于实际工作。
本发明具有如下优点：(1)显著的提高了元素的氢化发生产率。许多在常温下氢化产率很低的元素，在提高氢化反应温度后，其氢化产率显著提高，使可通过氢化发生法在原子光谱仪上测定的元素从原来的九种扩大到现在的几十种。(2)显著地提高了元素分析的灵敏度，降低了检出限。(3)消除了残留效应，提高了样品分析的准确性与样品分析速度。
本发明由以下三部分组成：(见说明书附图1)
1)加热含元素的样品溶液和还原氢的反应体系，使元素与氢的还原反应，即生成气态氢化物的反应在高于室温的温度下进行，从而提高氢化物的产率。
含元素的样品溶液与氢的还原反应体系被加热的温度取决于所形成的氢化物的稳定性，样品的性质(样品溶解状态，元素含量，基体性质等)，对检出限的要求，氢化进样器的具体详细构造等一系列具体条件。但反应的温度最高应不高于反应所生成的氢化物的分解温度。氢化反应体系被加热的方式是：即可以先加热含元素的样品溶液和(或)还原氢到一定温度，然后混和它们在一起反应；也可以是在反应器中先混和含元素的样品溶液与还原氢在一起(此时发生常温反应)，然后再加热混和反应器。用于加热氢化反应的热源，可以是一切能产生热效应的热源，这些热源包括微波加热，红外加热，电磁加热，电阻加热，光加热等一切加热方式。
(2)使生成的氢化物与反应后的残溶液(或残渣)及溶剂蒸气分离。氢化物与样品溶液(或残渣)的分离是氢化物自动逸出。然而因为是加热反应，会有一些溶剂蒸汽(如水汽)挥发出，这需要使用类似冷凝器之类的装置来除去这类蒸汽。然而，如果挥发出的溶剂蒸汽(如水汽)对原子光谱仪的原子化(或离子化)过程没有影响，则这一步骤可省去。
(3)使生成的氢化物被载气导入原子光谱仪中的原子(离子)化器中进行光谱或质谱测定。
实施例与效果：
例1。按说明书附图2所示的含元素样品溶液与氢还原反应装置进行铁，钙，锆，金，钴的热氢化还原一元素测定实验。所用的原子光谱仪为一台电感藕和等离子体发射光谱仪。选用1％的硼氢化钠水溶液作为还原氢的氢源。蠕动泵1和2分别连续抽取硼氢化钠和样品溶液(含2％硝酸和1ppm各元素标准)，抽取量各为3毫升/分钟。两个溶液分别被通过两支聚四氟乙烯管(长度35厘米，内径1。5毫米)进入电加热炉。被加热的两个溶液在一个小T型玻璃管中混合反应后喷入一长度20厘米，内径3厘米的玻璃分离器中，此时反应温度约为93摄氏度。产生的氢化物与水汽被流量为0。5升/分钟的载气(氩气)携带进入一个长度25厘米，内径1厘米的水冷凝器，在这里，水汽被冷凝下来，而元素的氢化物被载气(氩气)导入光谱仪的等离子体火炬内进行测定。使用该法获得的各元素检出限如下：Ca：0。40ng/ml；Fe：0.65ng/ml；Zr：0.3ng/ml；Au：0.50ng/mlCo：0.38ng/ml
例2。使用例1的装置和实验参数进行铅和锌的实验，所用的仪器为一台原子荧光光谱仪。获得如下检出限：Pb：0.05ng/ml；Zn：0.4ng/ml
Claims (8)
1.一种用于提高(或增加)元素形成氢化物产率的方法，该方法应用于原子光谱仪(AFS，AAS，AES，ICP-AES，ICP-MS，等)中的样品进入系统。该方法由以下三个部分组成：(1)加热含元素的样品溶液与氢还原反应体系，使元素与氢的还原反应(生成氢化物)在高于室温的温度下进行。(2)使反应产生的氢化物与残余样品溶液(或残渣)和溶剂蒸汽分离。(3)产生的氢化物被载气载入原子光谱仪中的原子(离子)化器中。
2.根据权利要求1所述的方法，含元素的样品溶液与氢的还原反应体系被加热的具体温度取决于所形成的氢化物的稳定性，样品溶液的性质(样品状态，元素含量，基体性质等)，对检出限的要求，氢化进样器的具体详细构造及实验条件等一系列具体条件。
3.根据权利要求1和2所述的方法，当含元素的样品溶液是水溶液且氢化反应后的残余主体仍是水溶液时，反应体系被加热的温度范围应是大于室温而小于或等于100摄氏度，最好是70-100摄氏度。
4.根据权利要求1和2所述的方法，当含元素的样品溶液是水溶液且氢化反应后反应体系中所有的水都被汽化变成水蒸汽时，反应体系被加热的温度应是大于100摄氏度，最好是大于是100摄氏度而小于140摄氏度。
5.根据权利要求1-4所述的方法，氢化反应体系被加热的方式是：即可以先加热含元素的样品溶液和(或)还原氢到一定温度，然后混和它们在一起反应；也可以是在反应器中先混和样品溶液与还原氢在一起(此时发生常温反应)，然后再加热反应器。
6.根据权利要求1-5所述的方法，用于加热氢化反应的热源，可以是一切能产生热效应的热源，这些热源包括微波加热，红外加热，电磁加热，电阻加热，光加热等一切加热方式。
7.根据权利要求1-5所述的方法，含元素的样品溶液，即包括溶质完全溶解在溶剂中的真溶液，也包括某些乳状溶液和悬浮溶液。进样方式可以是连续进样，间断进样，或流动注射。
8.根据权利要求1所述的方法，当加热反应过程中产生的溶剂蒸汽(如水汽)对原子光谱仪的原子化(或离子化)过程没有影响时，则该发明由步骤(1)和(3)组成。
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