羅習(xí)文

原子吸收分析法干擾因素與處理方法淺析

羅習(xí)文

（陜西地礦第一地質(zhì)隊(duì)實(shí)驗(yàn)室，陜西安康，725000）

原子吸收分析法是一種定量分析溶液中被測(cè)元素含量的有效方法。在實(shí)際測(cè)定過(guò)程中，測(cè)定結(jié)果不可避免地會(huì)受到化學(xué)干擾、物理干擾、光譜干擾和電離干擾等因素的影響?；谠摲椒ǖ幕驹恚治鎏岢隽伺懦鸵种埔陨细蓴_因素的處理方法，為測(cè)定結(jié)果的可信度提供了重要保障。

原子吸收分析法；化學(xué)干擾；物理干擾；光譜干擾；電離干擾；干擾消除

引言

原子吸收分析法又稱原子吸收分光光度法，是基于氣態(tài)的基態(tài)原子外層電子對(duì)紫外光和可見(jiàn)光范圍內(nèi)相對(duì)原子共振輻射線進(jìn)行吸收的一種方法，可通過(guò)輻射的吸收強(qiáng)度定量分析被測(cè)元素的含量。但是影響原子吸收分析的干擾因素很多，本文對(duì)其加以，提出了相關(guān)處理方法。

1　原子吸收分析法干擾因素分析

原子吸收分析法具體原理是每一種元素的原子不僅可以放射一系列特征譜線，也可以吸收與放射線波長(zhǎng)相同的特征譜線[1]。氣態(tài)原子的外層電子就是可以吸收特定波長(zhǎng)光輻射的元素形態(tài)，并能夠從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)。此外，由于不同原子中的電子能級(jí)不同，從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)所需能量的高低也有差異，特定原子的電子躍遷將有選擇地共振吸收相應(yīng)波長(zhǎng)的輻射光，而該吸收光的波長(zhǎng)正好等于該原子激發(fā)后發(fā)射光譜的波長(zhǎng)。

原子吸收分析法容易受到干擾，主要有化學(xué)干擾、物理干擾、電離干擾和光譜干擾等。

1.1化學(xué)干擾

化學(xué)干擾是指被測(cè)元素與測(cè)定過(guò)程中的一些組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并形成化合物之后，在檢測(cè)時(shí)沒(méi)有充分解離，從而使被測(cè)元素的基態(tài)原子濃度降低而產(chǎn)生的干擾。干擾的主要情況可分為難解離化合物生成和陰離子干擾兩種。首先，待測(cè)元素與其他組分反應(yīng)生成難解離的穩(wěn)定化合物，該反應(yīng)發(fā)生于溶液中，會(huì)使溶液中的游離基態(tài)原子濃度降低，從而影響所測(cè)元素的吸光度。有些物質(zhì)在火焰的作用下，會(huì)形成難溶的氧化物、碳化物等物質(zhì)，也會(huì)造成參與吸收輻射光的基態(tài)原子數(shù)減少，吸光度降低[2]。其次，陰離子的存在會(huì)對(duì)火焰中的金屬原子產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響所測(cè)元素的原子化。

1.2物理干擾

物理干擾是試液和標(biāo)準(zhǔn)溶液在轉(zhuǎn)移、蒸發(fā)和原子化過(guò)程中，由物理性質(zhì)的差異引起的進(jìn)樣速度、進(jìn)樣量、原子吸收強(qiáng)度、霧化效率、原子化效率的改變而產(chǎn)生的原子吸收強(qiáng)度干擾。物理干擾不具有選擇性，對(duì)相同試劑中的任何元素的影響大概是一致的。比如，在進(jìn)樣過(guò)程中，溶液的黏度、霧化器的壓力等都會(huì)對(duì)其產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響待測(cè)元素的基態(tài)原子化效率。

1.3光譜干擾

原子吸收分析法中的光譜干擾主要有譜線抑制和背景干擾兩種，是在光譜發(fā)射和吸收過(guò)程中產(chǎn)生的干擾。首先，譜線干擾是指在單色器光譜通帶內(nèi)，除了元素吸收線外，還射入了發(fā)射線的臨近線或者其他吸收線。在進(jìn)行元素測(cè)定時(shí)，儀器中總是不可避免地存在所測(cè)元素之外的一些東西，比如空心陰極燈的元素、雜質(zhì)以及載氣元素等[3]，這些物質(zhì)會(huì)產(chǎn)生發(fā)射線的臨近線，并與待測(cè)元素的共振吸收線重疊干擾。此外，試樣中與待測(cè)元素共振線共存的元素吸收線也會(huì)產(chǎn)生重疊干擾，影響測(cè)定結(jié)果。其次，背景干擾主要發(fā)生在特征譜較多的遠(yuǎn)紫外區(qū)，是指在原子化過(guò)程中，由于分子吸收和固體微粒產(chǎn)生光散射而造成的干擾效應(yīng)。由于吸收譜線的范圍較寬，往往使吸光度增大，產(chǎn)生正誤差。

1.4電離干擾

電離干擾是指某些易電離的元素在火焰中產(chǎn)生電離，使得基態(tài)原子數(shù)減少，從而降低了元素測(cè)定的靈敏度。電離干擾是在高溫狀態(tài)下產(chǎn)生的。有些元素的測(cè)定需要借助較高溫度火焰以促進(jìn)元素原子化。然而，待測(cè)元素在火焰中吸收能量之后，不僅會(huì)進(jìn)行原子化并形成基態(tài)原子，基態(tài)原子形成之后還會(huì)發(fā)生電離，形成正離子和電子。產(chǎn)生的電子和離子是不吸收共振線的，因此在原子吸收分析時(shí)所得結(jié)果只是基態(tài)原子的吸收量，而發(fā)生電離的基態(tài)原子并不進(jìn)行共振線吸收，導(dǎo)致參與測(cè)定的基態(tài)原子數(shù)量與濃度降低，被測(cè)元素的吸光度也減小。電離干擾程度主要與火焰溫度、元素的電離電位有關(guān)，火焰的溫度越高，基態(tài)原子的電離程度也越高，基態(tài)原子濃度的降低程度越大；元素的電離電位越低，表示元素發(fā)生電離所需條件也越低，基態(tài)原子就越容易發(fā)生電離，對(duì)測(cè)定結(jié)果的影響越大。通常，堿金屬和堿土金屬的電離電位低，在原子吸收分析中產(chǎn)生的電離干擾也比較嚴(yán)重。

2　原子吸收分析法干擾排除與抑制

2.1化學(xué)干擾消除與抑制

化學(xué)干擾主要是由待測(cè)元素與共存組分發(fā)生化學(xué)變化產(chǎn)生的，主要受待測(cè)物質(zhì)與共存組分性質(zhì)的影響。基于此，抑制化學(xué)干擾可從以下三個(gè)方面進(jìn)行：第一，在試樣中添加釋放劑，釋放劑可以和與待測(cè)無(wú)反應(yīng)的共存組分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)形成更難解離、更穩(wěn)定的化合物，從而在與待測(cè)物與其共存組分的競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)優(yōu)勢(shì)，將待測(cè)元素分離出來(lái)。第二，添加能與被測(cè)元素反應(yīng)而形成更加穩(wěn)定的易分解和原子化絡(luò)合物的保護(hù)劑，從而阻止待測(cè)物與其共存組分的反應(yīng)形成難揮發(fā)的化合物，保護(hù)待測(cè)元素。第三，可在待測(cè)試樣中加入緩沖劑（比如電離緩沖劑可以產(chǎn)生大量自由電子，抑制待測(cè)元素電離），以穩(wěn)定干擾元素對(duì)待測(cè)物的影響。

2.2物理干擾消除與抑制

原子吸收分析中物理干擾的產(chǎn)生主要是由標(biāo)準(zhǔn)溶液與樣品溶液之間的差異造成的。當(dāng)待測(cè)試樣與標(biāo)準(zhǔn)溶液之間的差異較大時(shí)，就會(huì)形成可見(jiàn)的物理干擾，并對(duì)待測(cè)液的原子分析結(jié)果準(zhǔn)確性產(chǎn)生一定的影響，導(dǎo)致測(cè)量產(chǎn)生較大的誤差。因此，可采用相同試劑和相同儀器的方法加以消除，也可以對(duì)組成不詳試樣的物理干擾進(jìn)行剔除。首先，配制與待測(cè)試樣溶液相似組成的標(biāo)準(zhǔn)溶液，并盡量在相同條件下進(jìn)行原子吸收分析的測(cè)定，從而降低待測(cè)試樣與標(biāo)準(zhǔn)試樣之間的差異所引起的誤差，這也是降低物理干擾最為常見(jiàn)的方法；測(cè)定時(shí)，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)待測(cè)試樣組分不詳?shù)那闆r，這時(shí)可采用標(biāo)準(zhǔn)加入法將物理干擾剔除。此外，在原子吸光度測(cè)定時(shí)，還應(yīng)盡可能避免使用粘度大的硫酸、磷酸處理待測(cè)試樣，因?yàn)檎扯却蟮牧蛩岷土姿釙?huì)增大待測(cè)液與標(biāo)準(zhǔn)液之間的差異[4]。

2.3電離干擾消除與抑制

電離干擾的原理是：有些元素的基態(tài)電子在高溫條件下會(huì)發(fā)生電離，形成電子與正離子，干擾的程度主要受火焰的溫度和元素的電離電位的影響。針對(duì)這些特征，消除原子吸收方法中的電離干擾也應(yīng)從火焰溫度和電離性入手。首先，不同元素的電離電位是有差異的，而電離電位的高低則象征著原子電離的難易程度，即電離電位越低，越容易發(fā)生電離。因此，在元素測(cè)定選擇火焰溫度時(shí)，可以參考元素的電離電位，盡可能選擇較低的火焰溫度。此外，電離性是一種元素原子的自然特性，是無(wú)法改變的，但是可以從改變?cè)哟嬖诃h(huán)境的角度入手，在試劑中加入低電離電位的消電離劑。消電離劑可以在元素所在環(huán)境中提供大量的自由電子，代替所測(cè)基態(tài)原子發(fā)生電離，從而抑制或者消除該原子的電離[5]。

2.4光譜干擾消除與抑制

按照光譜干擾分類為譜線干擾和背景干擾，光譜干擾的消除和抑制也可以劃分為兩類。首先，譜線干擾是由單色器光譜通帶內(nèi)進(jìn)入了發(fā)射線的臨近線或其他吸收線引起的，因此可通過(guò)提高儀器分辨度來(lái)減小誤差，具體做法是減小單色器的光譜通帶的寬度，從而使元素的共振吸收線與干擾曲線完全分開(kāi)，只允許共振吸收線通過(guò)。此外，還可以通過(guò)降低燈電流或者選擇沒(méi)有干擾的其他吸收線的方法，從而將共存的干擾元素分離出來(lái)。背景干擾是在原子化過(guò)程中，由于分子吸收和固體微粒產(chǎn)生的光散射而造成的干擾效應(yīng)，是無(wú)法消除的，在具體實(shí)踐中，通常采用抑制或校正背景干擾的方法來(lái)減小誤差。火焰原子吸收是背景吸收的一個(gè)重要部分[6]，因此，背景干擾的抑制一般可從改變火焰類型、燃助比和調(diào)節(jié)火焰觀測(cè)區(qū)高度來(lái)抑制分子吸收干擾。在石墨爐原子吸收光譜分析中，常添加基體改進(jìn)劑，選擇性地抑制分子吸收的干擾。此外，還可以采取光譜背景校正的方法降低測(cè)定誤差，即先對(duì)背景吸收進(jìn)行測(cè)定，確定背景吸收的值，再在待測(cè)物測(cè)定后去掉這部分誤差值。

[3]任得娟, 魯學(xué)正. 淺析原子吸收分析法的干擾因素[J]. 科技創(chuàng)新與應(yīng)用, 2014(27): 299.

[4]李仕輝, 趙艷. 原子吸收光譜分析技術(shù)與應(yīng)用[J]. 忻州師范學(xué)院學(xué)報(bào), 2008, 24(2): 25-27.

[5]紀(jì)媛媛. 原子吸收分析方法及其環(huán)保應(yīng)用[J]. 綠色科技, 2014(11): 186-187.

[6]馬勤, 陸嘉星, 張貴榮. 原子吸收光譜的樣品前處理方法進(jìn)展[J]. 化學(xué)世界, 2007, 48(7): 431-436.

3　結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)實(shí)踐分析，將影響原子吸收分析的干擾因素劃分為化學(xué)干擾、物理干擾、電離干擾和光譜干擾四大類。這些干擾因素在實(shí)驗(yàn)中多是無(wú)法排除的存在，但是可以通過(guò)一系列措施和手段加以抑制和抵消。在生產(chǎn)實(shí)踐中，只有對(duì)原子吸收分析中的干擾因素多加注意，才能盡可能保證測(cè)定結(jié)果的可信度。

[1]劉小星. 原子吸收光譜分析中的干擾因素及消除方法[J]. 廣州化工, 2012, 40(13): 17-18.

[2]鮮青龍, 沙比哈·吐?tīng)栠d, 武洪麗. 原子吸收光譜分析中的干擾因素及其消除與校正方法[J]. 計(jì)量與測(cè)試技術(shù), 2015, 42(1): 7-8.

Analysis on Interfering Factors and Measures of Atomic Absorption Spectrometry

LUO Xi-wen
(Laboratory of Shaanxi Mine No.1 Geological Team, Ankang, Shaanxi, 725000, China)

Atomic absorption spectrometry is an effective method to quantitatively analyze the content of elements in the solution. In actual measurement procedure, the measurement results are inevitably affected by interfering factors including chemistry, physics, spectrum and ionization. Based on basis of atomic absorption spectrometry, measures of elimination and restrain of above interfering factors are analyzed and put forward, offering important guarantee for the reliability of measurement results.

Atomic Absorption Spectrometry; Chemical Interference; Physical Interference; Spectral Interference; Ionization Interference; Elimination of Interference

TQ014

A

2095-8412 (2016) 05-876-03工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新 URL: http://www.china-iti.com

10.14103/j.issn.2095-8412.2016.05.012

羅習(xí)文(1981-)，男，中級(jí)職稱，學(xué)士學(xué)位，主要從事礦產(chǎn)分析檢測(cè)方面研究。

E-mail: 980010306@qq.com