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2 水和废水监测技术 崔兆杰 2004.6 2 水和废水监测技术 2.1 金属污染物监测分析技术 2.2 非金属无机污染物监测分析技术 2.3 有机污染物监测分析技术 2.1.1用原子吸收法(AAs)测定的项目 原子吸收分光光度法的测定灵敏度较高，干扰少或易于克服，测定手续简单快速，与 某些它种现代仪器分析方法相比，其设备费用较低。应用的范围日益广泛，可测定的元 素60—70种，如下图 如果含量太低，或者基体干扰较大，我国还规定了用KI—MIBK、APDC—MIBK、 DDTC—MIBK体系萃取，火焰原子吸收法测定的方法。直接测定一般为l o—‘级。石墨炉 原子吸收法测定的金属成分可达10“级。 目前在水和废水中测定的主要金属成分有Ag、Cd、Tcr、cu、Fe、Mn、Nl、Pb、Sb、 Zn、B6、Hg、K、Na、Ca、M8等。 2.1.1用原子吸收法(AAs)测定的项目 2.1.2 原子吸收法的基本原理 原子吸收法是基干空心阴极灯发射出的待测元素的特征谱线，通过试样蒸气，被蒸 气巾待测元素的摹态原子所吸收。由特征谱线被减弱的程度，来测定试样中待测元素含 量的方法如图2—2所示 原子吸收法是建立在研究基态原子蒸气对光吸收的性质和规律上，所以对它苯本理 论的了解主要是解决基态原子的产生以及它的吸光特性；基态原子浓度与试样中该元素 含量间以及基态原子浓度与吸光度之间的定量关系等几个主要问题 2.1.2 原子吸收法的基本原理 2.1.2 原子吸收法的基本原理 1. 基态原子的产生 原子化：待测元素由化合物状态变成基态原子 方法： 化学法 火焰法 电热法 2.1.2 原子吸收法的基本原理 火焰原子化法：火焰提供热能，使待测元素的化合物解离，而变成基态原子 将金属盐(以MX表示)的水溶液经过雾化成为微小的雾粒喷入火焰中，雾粒中金属盐的分子将发生一系列的变化。大体分为蒸发、解离、激 发、电离、化合等过程 2.1.2 原子吸收法的基本原理 蒸发过程，是金属盐水溶液的雾粒(湿气溶胶)，在火焰的作用 下脱水和气化，即： 金届盐的气态分子，在高温条件下吸收热能可被分解为基态原子(包括气态金届原 子和气态非金属原子)，一部分基态原子由干热能和被碰撞的作用被激发而成为激发态原 于或变电离成为离子。其过程表示如下 2.1.2 原子吸收法的基本原理 2. 共很线与吸收线 原子受到外界能量(如热能)激发时，最外层电子吸收一定能量而跃迁到较高的能级，称为激发态原子，激发态原子能量较高，很不稳定， 在短时间内跃迁到较高能级的电子又返回到低能级状态。同时释放一定的 能量。吸收或释放的能量等于两个能级的能量差?E。因此能量的吸收或发射光的波长有 如下关系 2.1.2 原子吸收法的基本原理 原子受外界能量的激发，其最外层电子可能跃迁至不同能级，因 而可能有不同的激发态 : 2.1.2 原子吸收法的基本原理 共振吸收线：电子从基态跃迁到能量最低的第一激发态的几率最多，要吸收一定能量即一定波长的谱线。这一由基态到第一激发 态的跃迁吸收诺线称为共振吸收线 特征谱线：各种元素的原子结构 和外层电子排布不同。故不同 元素的原子从基态跃迁到第一 激发态(或者是由第一激发态 返回到基态)时吸收(或辐射)的能量不同的各种元素的共振线都具有不同的波长。所以元素的共振线又称为元素 的特征谱线 共振线是元 素所有谱线中最灵敏谱线。原子吸收分析就是利用处于基态的待测原于蒸气，对从光源发射出的待测元素的共振线的吸收而进行定量分析 2.1.2 原子吸收法的基本原理 若将不同频率的光，通过原于蒸气有一部分光波吸收，其透过光的强 度(即原子吸收了部分共振线后光的强度)与原子蒸气的宽是服从朗伯定律，即： 2.1.2 原子吸收法的基本原理 吸收线的半宽度：吸收线在中心频率两侧具有一定的宽度，通常用系数等 于极大值的一半(Ko／2)处，吸收线轮廓上两点间的距离(即两点间的频率差)，来表示 吸收线的宽度，称为吸收线的半宽度，以?v表示。其数量级约为0.01-0.1? 2.1.2 原子吸收法的基本原理 使谱线变宽的因素: 谱线的自然宽度 在外界影响的情况下，谱线仍有一定的宽度。这种宽度称为自然宽度，它依赖于原子处在激发态的平均寿命，寿命越短，谱线越宽，寿命题长，谱线越窄。不同谱线的自然宽度是不问的，通常在10“A数量级，与谱线的其它宽度相比要小很多。 谱线的热变宽 又称多普勒变宽。它是因为发射(或吸收)原于在空间作无规则的热运动所引起的。多普勒变宽取决于原子的原子量、光源强度和语线的波长。待测元素的原子量越小，温度越高，谱线波长越长，则谱线的热变宽越大。热变宽对于吸光和发光原于都是存在的。特别是发光原于的热变宽大大影响原于吸收分析的灵敏