Атомно-абсорбционный спектрофотометр

Атомизатор

 

 

Рис.10 Атомизатор

 

18 – распылитель

19 – фланец распылителя

20 – насадка горелки

21 – фланец крепления  насадки горелки

22 – клапан предохранительный

23 – камера смешения

24 – маховик вертикальной  регулировки

25 – маховик горизонтальной  регулировки

26 – капилляр подающий

 

Атомизатор предназначен для создания смеси высокодисперсного  аэрозоля исследуемого раствора, окислителя и горючего газа и транспортировки  смеси через насадку горелки  в пламя.

Исследуемый раствор через  капилляр (26) поступает в распылитель (18), где преобразуется в аэрозоль. Аэрозоль в камере смешения смешивается  с горючим газом и дополнительным воздухом. Полученная смесь поступает в насадку горелки (20) и далее в пламя, где происходит процесс атомизации компонентов исследуемого раствора.

Пространственное позиционирование щели насадки горелки относительно оптической оси осуществляется с  помощью маховиков вертикальной (24) и горизонтальной (25) регулировки.

Предохранительный клапан (22) выполнен в виде разрушающейся мембраны, обеспечивающей безопасный режим работы атомизатора (финишный предохранитель).  

 

Блок  источников излучения

 

Блок источников излучения  состоит из спектральных ламп с полым  катодом линейчатого и сплошного  спектра и устройства формирования потока излучения.

Излучения от двух источников – ламп с полым катодом объединяются в устройстве формирования потока излучения  и направляются по оптической оси  прибора.

Блок  измерительный

 

Блок измерительный состоит  из монохроматора, предназначенного для  выделения спектральной линии определенной длины волны, фотоприемника, фиксирующего величину интенсивности излучения  и электронных устройств обработки  сигнала.

 

 

Блок питания

 

Блок питания обеспечивает питание блока газораспределительного и преобразует сетевой ток  питания в ток постоянного  напряжения для питания устройств спектрофотометра и импульсный ток для питания спектральных ламп.

 

Устройство управления

 

Устройство управления обеспечивает согласованную работу всех устройств спектрофотометра, передает управляющие сигналы от компьютера и измеренные сигналы к компьютеру.

 

 

 

2.2. Описание работы спектрофотометра

 

   Спектральная лампа  с полым катодом устанавливается  в устройство пространственного  позиционирования Блока источников  излучения. 

   С помощью оригинального программного обеспечения, установленного на персональном компьютере задаются значения параметров определения. Управляющий сигнал от компьютера поступает на Устройство управления и далее на блок питания, который вырабатывает импульсный ток питания для питания спектральных ламп, причем импульсы тока питания поступают последовательно на спектральную лампу с полым катодом (ЛПК) и дейтериевую лампу (ДЛ). Излучения от ЛПК и ДЛ проходит через пламя атомизатора и поступает в монохроматор, где после выделения спектральной линии определенной длины волны регистрируется фотоприемником. Измеренные сигналы поступают в Устройство управления и далее, после преобразования, в компьютер.

   В смесительную  камеру атомизатора поступает  окислитель, горючий газ и через  распылитель - аэрозоль исследуемого  раствора. Образовавшаяся смесь  поступает в насадку горелки  и далее в пламя, где образуется  облако атомного пара компонентов  раствора.

   Принцип атомно-абсорбционного  метода анализа основан на  известном свойстве атомов поглощать энергию в виде излучения определенной (характерной для каждого элемента) длины волны при переходе в возбужденное состояние.

   Работа прибора  основана на принципе сравнения.

   Вначале распыляются  растворы с известной концентрацией  элемента и измеряется ослабление излучения. На основе полученных результатов измерения строится градуировочная зависимость между величиной поглощения излучения и концентрацией раствора. Затем распыляется раствор с неизвестной концентрацией исследуемого элемента и по величине поглощения излучения с помощью градуировочного графика определяется концентрация элемента в растворе.

   Для устранения  ошибок определения, связанных  с поглощением излучения в  результате образования оптической  плотности в зоне атомизации, через пламя пропускают излучение от двух источников. Величина ослабление излучения ЛПК определяется атомно-абсорбционным поглощением и фоновым поглощением, а излучение ДЛ – только фоновым поглощением. Вычитая величину ослабления сигнала от ДЛ из величины ослабления сигнала от ЛПК мы получает величину ослабления сигнала, вызванного процессом атомной абсорбции. Таким образом осуществляется учет фонового поглощения.

   Аналитические возможности  спектрофотометра и такие показатели  определения как характеристическая  концентрация, предел обнаружения,  отношение сигнал/шум во многом  зависят от правильности выбора  значений параметров настройки  (стехиометрия и величина пламени,  позиционирование пламени относительно оптической оси прибора, позиционирование ЛПК относительно оптической оси прибора, величина тока питания ЛПК и ДЛ и т.д.).

   Для обеспечения  безопасности работы на приборе,  в конструкции прибора предусмотрена  многоуровневая автоматическая  система обеспечения безопасности.

 

   Получение правильных  результатов определения содержания  металла в исследуемом растворе  зависит от правильного

- выбора настройки прибора, 

- проведения процесса  пробоподготовки исследуемого образца,

- выбора методики измерения.

 

Глава 3. Методика анализа 

 

Метод определения содержания общего хрома с использованием пламенной атомной абсорбции

 

Сущность метода:

Метод основан на измерении  резонансного поглощения света свободными атомами хрома на длине волны 357,9 нм при прохождении света через  атомный пар анализируемой пробы, образующийся при распылении в пламени  воздух – ацетилен атомизатора спектрометра.

Элементы мешающие определению:

Таблица1

 

Перечень ионов  и их максимальные концентрации, не оказывающие влияния на определение  общего хрома

 

Наименование иона	Массовая концентрация, мг/дм3
Сульфат	10000
Хлорид	12000
Натрий, калий	9000
Магний, кальций	2000
Железо	500
Никель, медь, кобальт, алюминий, цинк	100

 

Порядок проведения измерений:

1.Перед каждой серией  измерений проб анализируемой  воды проводят анализ холостой пробы для определения хрома, при этом содержание хрома в холостой пробе не должно превышать 0,01 мг/дм³. Если содержание хрома в холостой пробе для определения хрома превышает 0,01 мг/дм³, то заменяют используемые реактивы и (или) фильтры и (или) устраняют источник загрязнения бидистиллированной воды.

2.Анализируют не менее  двух аликвот пробы анализируемой воды.

3.Аликвоты подготовленной  пробы анализируемой воды и  холостой пробы распыляют в пламени горелки и измеряют значения абсорбции хрома при длине волны 357,9 нм не менее двух раз. Если измеренное значение абсорбции хрома пробы анализируемой воды выходит за пределы градуировочной характеристики, то пробу разбавляют бидистиллированной водой. После измерения каждой аликвоты пробы анализируемой воды впрыскивают фоновый раствор, добиваясь снижения значений абсорбции до значений, полученных для фонового раствора при градуировке.

 

Обработка результатов  измерений:

1.При наличии компьютерной (микропроцессорной) системы сбора и обработки информации определяют массовую концентрацию хрома в соответствии с руководством (инструкцией) по эксплуатации прибора.

2.При отсутствии компьютерной (микропроцессорной) системы сбора  и обработки информации массовую концентрацию общего хрома в аликвоте пробы анализируемой воды Ср, мг/дм³, определяют по градуировочной характеристике, используя среднеарифметическое значение из измеренного значения абсорбции пробы анализируемой воды за вычетом среднеарифметического значения из измеренного значения абсорбции холостой пробы для определения хрома.

3.Массовую концентрацию  общего хрома в пробе анализируемой  воды  мг/дм³, рассчитывают по формуле:

 

=

где С_р - массовая концентрация общего хрома в аликвоте пробы анализируемой воды, установленная по градуировочной характеристике, мг/дм³;

f - коэффициент разбавления  пробы анализируемой воды, при  этом если пробу неразбавляли, то f принимают равным 1;

V_пр - объем аликвоты пробы анализируемой воды, взятый для ее подготовки, см³;

V_кон - конечный объем пробы анализируемой воды, подготовленной для измерений, см³.

4.За результат измерений  массовой концентрации общего  хрома принимают среднеарифметическое  значение результатов двух параллельных  определений при выполнении условия:

 

200≤r

где Х_общ,1 и Х_общ,2 - результаты двух параллельных определений содержания общего хрома, мг/дм³;

r - значение предела повторяемости, %.

При невыполнении условия  используют методы проверки приемлемости результатов параллельных определений  и установления окончательного результата измерений согласно ГОСТ Р ИСО 5725-6

Метрологические характеристики

Метод обеспечивает получение  результатов измерения с метрологическими характеристиками, не превышающими значений, приведенных в таблице при  доверительной вероятности Р = 0,95:

 

 

 

 

Таблица2

 

Диапозон измерений массовой концентрации общего хрома, мг/дм3	Предел повторяемости (относительное значение допускаемого расхождения между двумя результатами параллельных определений при Р = 0,95) r, %	Предел воспроизводимости (относительное значение допускаемого расхождения между двумя результатами определений, полученными в условиях воспроизводимости при Р = 0,95) R, %	Показатель точности (границы* допускаемой относительной погрешности при доверительной вероятности Р = 0,95) ± δ, %
От 0,02 до 0,25 включ.	28	39	29
От 0,25 до 10 включ.	20	28	20
Св. 10	14	20	14

* Установленные численные  значения границ допускаемой  погрешности соответствуют численным  значениям расширенной неопределенности (в относительных единицах) U_отн при коэффициенте охвата k = 2.

 

Контроль показателей  качества результатов измерений

Контроль показателей  качества результатов измерений  в лаборатории предусматривает  проведение контроля стабильности результатов  измерений с учетом требований ГОСТ Р ИСО 5725-6

 

Оформление результатов  измерений

Результаты измерений  регистрируют в протоколе испытаний  в соответствии с требованиями ГОСТ Р ИСО/МЭК 17025 с указанием метода испытаний по настоящему стандарту. Результат измерения представляют в виде: