《原子光譜分析技術(shù)及應(yīng)用》一書,以原子發(fā)射光譜(AES)、原子吸收光譜(AAS)、原子熒光光譜(AFS)分析技術(shù)為基礎(chǔ),結(jié)合目前發(fā)展較快的ICP-MS、LC-ICP-MS、LC-AFS分析技術(shù),以現(xiàn)行有效的國(guó)家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)為主線,重點(diǎn)講述原子光譜分析技術(shù)在冶金、地礦、環(huán)境、食品和其他領(lǐng)域的應(yīng)用。筆者通過整理這些標(biāo)準(zhǔn),挖掘這些分析方法的共性內(nèi)容、剖析分析過程中的難點(diǎn)和重點(diǎn),并且一一列舉,詳細(xì)講述,為讀者闡明分析過程中容易導(dǎo)致分析結(jié)果不準(zhǔn)確的關(guān)鍵環(huán)節(jié),并且分析原因,給出改進(jìn)措施。本書內(nèi)容通俗易懂,既包括原子光譜分析基本原理,也詳細(xì)講述了分析全過程,適合從事原子光譜分析的一線分析檢測(cè)人員作為手冊(cè)方便查閱,也可以供大中專院校相關(guān)專業(yè)的學(xué)生作為教學(xué)或?qū)嶒?yàn)類教材。
1.本書注重實(shí)踐操作。在內(nèi)容安排上既重視基本理論、基礎(chǔ)概念的論述,又特別重視操作技能的案例訓(xùn)練剖析解讀。
2. 本書由多年從事原子光譜分析技術(shù)的專家精心編寫,內(nèi)容適用,是從事原子光譜分析技術(shù)工作人員的學(xué)習(xí)手冊(cè)。
2.本書注重內(nèi)容的先進(jìn)性。在內(nèi)容選用上,主要是依據(jù)現(xiàn)行的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行編寫,所用的儀器也是各實(shí)驗(yàn)室正在使用的分析儀器。
原子光譜,是由原子中的電子在能量變化時(shí)所發(fā)射或吸收的一系列波長(zhǎng)的光組成的光譜。由于人類社會(huì)飛速進(jìn)步和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的高速發(fā)展,促進(jìn)了原子光譜分析技術(shù)的不斷創(chuàng)新。在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中,原子光譜技術(shù)可以用于研究某些元素的價(jià)態(tài)、種類、含量及不同元素的組合特性;可以判斷產(chǎn)品的質(zhì)量好壞;可以監(jiān)測(cè)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程對(duì)環(huán)境的影響;可以對(duì)土壤、水源、空氣和人類生活環(huán)境進(jìn)行科學(xué)治理和規(guī)范化管理;原子光譜技術(shù)是保證全民身心健康的重要技術(shù)之一。總之,原子光譜分析技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)行業(yè)都扮演著非常重要的角色。
原子光譜包括原子發(fā)射光譜(AES)、原子吸收光譜(AAS)、原子熒光光譜(AFS)。在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來的電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)技術(shù)、液相色譜和電感耦合等離子體質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)(LC-ICP-MS)、液相色譜與原子熒光光譜聯(lián)用(LC-AFS)技術(shù),也得到了廣泛的應(yīng)用,并且分析時(shí)間更短,靈敏度更好。因此作為原子光譜分析技術(shù)的延伸,也將ICP-MS、LC-ICP-MS和LC-AFS一并列入本書介紹,且原子發(fā)射光譜的介紹以ICP-AES為主,這些新技術(shù)新方法都已在各個(gè)行業(yè)得到廣泛的應(yīng)用,相關(guān)儀器設(shè)備已是各類分析檢測(cè)實(shí)驗(yàn)室必備的測(cè)試儀器。隨著原子光譜分析方法和技術(shù)及儀器的不斷完善和發(fā)展,應(yīng)用領(lǐng)域還將進(jìn)一步擴(kuò)大,分析的精密度和準(zhǔn)確度還將進(jìn)一步改善和提高。
原子光譜分析技術(shù)是一種非常有效的分析手段,其目的是得到產(chǎn)品中目標(biāo)元素的準(zhǔn)確含量,目前國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)的設(shè)備儀器都具有很好的靈敏度和穩(wěn)定性。想要得到正確的分析結(jié)果,就離不開檢測(cè)人員扎實(shí)的物理、化學(xué)專業(yè)知識(shí),基礎(chǔ)化學(xué)實(shí)驗(yàn)功底,嫻熟的樣品前處理和儀器操作技能。所以本書重點(diǎn)介紹了樣品前處理方法和技巧。不同行業(yè)的工作人員在進(jìn)行樣品檢測(cè)時(shí),首先要查閱原子光譜在各個(gè)行業(yè)應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)分析方法,這些標(biāo)準(zhǔn)是對(duì)分析方法的一個(gè)規(guī)范性描述。但是在工作中我們還是發(fā)現(xiàn),不同的操作人員,嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行分析,得到的結(jié)果差異很大,因此在分析過程中還是有某些重要環(huán)節(jié)決定著分析結(jié)果的準(zhǔn)確性和重現(xiàn)性,要善于在實(shí)際的工作中總結(jié)和歸納。因此本書不僅講解原子光譜及相關(guān)技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域的分析方法,還重點(diǎn)解析了元素分析方法中的關(guān)鍵點(diǎn)。
本書共分為十章,各章題目和參加撰稿的作者如下:第一章光譜學(xué)分析導(dǎo)論,降升平、楊志巖;第二章電感耦合等離子體發(fā)射光譜分析技術(shù),劉金玉;第三章電感耦合等離子體與質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù),劉金玉;第四章原子吸收光譜分析技術(shù),降升平;第五章原子熒光光譜分析技術(shù),周家萍;第六章原子光譜在冶金行業(yè)中的應(yīng)用,趙娟;第七章原子光譜在地礦分析中的應(yīng)用,周家萍;第八章原子光譜法在環(huán)境分析中的應(yīng)用,降升平;第九章原子光譜技術(shù)在食品分析中的應(yīng)用,劉金玉;第十章原子光譜在其他領(lǐng)域中的應(yīng)用,劉金玉。書稿擬就之后,趙娟對(duì)前五章的內(nèi)容及文字進(jìn)行了校核。
參加本書編寫工作的人員來自天津科技大學(xué)現(xiàn)代分析技術(shù)研究中心,每位老師都有分析化學(xué)專業(yè)背景,并且有的老師常年從事光譜分析工作,因此積累了非常豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。編寫過程中還得到了天津市色譜研究會(huì)及儀器廠家的大力支持和幫助,在此一并表示感謝!由于編者學(xué)識(shí)和能力有限,書中難免會(huì)有不足之處,衷心歡迎各位專家和讀者批評(píng)指正。
編者
2020年2月
降升平,天津科技大學(xué),高級(jí)實(shí)驗(yàn)師,2001.07年畢業(yè)于太原理工大學(xué)工業(yè)分析專業(yè);2001.07-2003.07年,在山西省地質(zhì)勘探局中心實(shí)驗(yàn)室化驗(yàn)員,主要從事巖石礦物的檢測(cè),所用儀器都是原子光譜類的分析儀器;2003.09-2006.06年,西安建筑科技大學(xué)冶金物理化學(xué)專業(yè),主要使用原子吸收光譜儀檢測(cè)黃金尾礦中的金屬元素;2006.06-至今,天津科技大學(xué)分析中心高級(jí)實(shí)驗(yàn)師,主要從事食品安全、環(huán)境污染物的研究,從事大型儀器的管理工作。
第一章光譜學(xué)分析導(dǎo)論001
第一節(jié)光譜分析的基本原理 / 001
一、輻射和物質(zhì)間的相互作用 / 001
二、光譜的產(chǎn)生 / 002
三、光譜分析的常用術(shù)語 / 003
第二節(jié)光譜分析法的分類和有關(guān)定律、定義 / 003
一、光譜分析法的分類 / 003
二、光譜分析法的有關(guān)定律和定義 / 004
第三節(jié)光譜分析儀器概述 / 005
一、光譜分析法的常用儀器 / 005
二、光譜分析儀器的組成和性能 / 006
第四節(jié)原子光譜與其他儀器的聯(lián)用技術(shù) / 009
一、光譜與質(zhì)譜的聯(lián)用 / 009
二、光譜與色譜的聯(lián)用 / 010
三、色譜、光譜和質(zhì)譜的聯(lián)用 / 010
第二章電感耦合等離子體發(fā)射光譜分析技術(shù)011
第一節(jié)電感耦合等離子體發(fā)射光譜概述 / 011
一、電感耦合等離子體發(fā)射光譜發(fā)展歷程 / 011
二、電感耦合等離子體發(fā)射光譜特點(diǎn) / 012
第二節(jié)電感耦合等離子體發(fā)射光譜基本原理 / 013
一、電感耦合等離子體的產(chǎn)生 / 013
二、原子、離子的狀態(tài)和光能量的關(guān)系 / 014
第三節(jié)電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀 / 014
一、光源 / 014
二、光學(xué)系統(tǒng) / 016
三、進(jìn)樣系統(tǒng) / 017
四、檢測(cè)系統(tǒng) / 018
五、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng) / 019
六、電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀的主要生產(chǎn)廠家及功能特點(diǎn) / 019
第四節(jié)電感耦合等離子體發(fā)射光譜的定性定量分析 / 021
一、定性分析 / 021
二、定量分析 / 021
第五節(jié)電感耦合等離子體發(fā)射光譜法的應(yīng)用范圍和特點(diǎn) / 023
一、應(yīng)用范圍 / 023
二、儀器特點(diǎn) / 024
第三章電感耦合等離子體與質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)025
第一節(jié)光譜檢測(cè)器與質(zhì)譜檢測(cè)器的區(qū)別 / 025
一、光譜檢測(cè)器的特點(diǎn) / 025
二、質(zhì)譜檢測(cè)器的特點(diǎn) / 025
三、ICP-AES和ICP-MS的比較 / 026
第二節(jié)電感耦合等離子體-質(zhì)譜聯(lián)用儀的組成 / 027
一、離子源 / 027
二、儀器連接口 / 027
三、離子聚焦系統(tǒng) / 028
四、碰撞/反應(yīng)池及干擾的消除 / 028
五、質(zhì)量分離器 / 028
六、檢測(cè)器 / 029
第三節(jié)電感耦合等離子體與質(zhì)譜聯(lián)用儀的定性定量分析 / 029
一、定性分析 / 029
二、定量分析 / 030
第四節(jié)電感耦合等離子體質(zhì)譜聯(lián)用儀的特點(diǎn) / 032
一、儀器的特點(diǎn) / 032
二、應(yīng)用范圍 / 033
第五節(jié)液相色譜與電感耦合等離子體質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù) / 034
一、儀器聯(lián)用的目的 / 034
二、儀器的連接方式 / 035
三、聯(lián)用技術(shù)特點(diǎn) / 035
第四章原子吸收光譜分析技術(shù)036
第一節(jié)原子吸收光譜基本原理 / 036
一、不同能級(jí)的原子的分布 / 036
二、原子吸收線 / 037
三、吸光度與被測(cè)元素濃度的關(guān)系 / 039
四、原子化過程 / 041
五、原子吸收光譜法中的干擾及消除方法 / 041
第二節(jié)原子吸收光譜儀 / 043
一、原子吸收光譜儀概述 / 043
二、原子吸收光譜儀的基本部件 / 044
三、原子吸收光譜分析中的背景校正技術(shù) / 048
第三節(jié)原子吸收光譜的定量分析 / 050
一、原子吸收光譜分析的一般步驟 / 050
二、原子吸收光譜的定量分析方法 / 051
第四節(jié)原子吸收光譜儀的特點(diǎn) / 053
一、連續(xù)光源 / 053
二、石墨爐加熱方式 / 053
第五章原子熒光光譜分析技術(shù)054
第一節(jié)原子熒光光譜基本原理 / 054
一、原子熒光的類型 / 054
二、原子熒光定量分析基本關(guān)系式 / 055
三、原子熒光的量子效率和猝滅 / 056
第二節(jié)原子熒光光譜儀及使用方法 / 056
一、原子熒光光譜儀的基本組成部分 / 056
二、原子熒光光譜儀簡(jiǎn)介 / 057
三、原子熒光光譜分析的一般步驟 / 057
第三節(jié)液相色譜與原子熒光光譜聯(lián)用技術(shù) / 060
一、液相色譜與原子熒光光譜聯(lián)用概述 / 060
二、儀器連接方式 / 062
三、儀器條件的選擇 / 062
四、樣品的前處理方法 / 063
五、儀器特點(diǎn)及應(yīng)用范圍 / 063
第六章原子光譜在冶金行業(yè)中的應(yīng)用066
第一節(jié)原子光譜法應(yīng)用于稀土及其相關(guān)產(chǎn)品的分析 / 067
一、應(yīng)用概況 / 067
二、分析方法 / 088
第二節(jié)原子光譜法應(yīng)用于鋼和鐵、鐵合金的分析 / 105
一、應(yīng)用概況 / 105
二、分析方法 / 113
第三節(jié)原子光譜法應(yīng)用于貴金屬及其合金的分析 / 132
一、應(yīng)用概況 / 132
二、分析方法 / 139
第七章原子光譜在地礦分析中的應(yīng)用153
第一節(jié)原子光譜法應(yīng)用于鐵礦石的分析 / 153
一、應(yīng)用概況 / 153
二、分析方法 / 154
第二節(jié)原子光譜法應(yīng)用于銅礦石、鉛礦石和鋅礦石的分析 / 164
一、應(yīng)用概況 / 164
二、分析方法 / 165
第三節(jié)原子光譜法應(yīng)用于鎢礦石、鉬礦石的分析 / 173
一、應(yīng)用概況 / 173
二、分析方法 / 174
第四節(jié)原子光譜法應(yīng)用于金礦石及金精礦的分析 / 177
一、應(yīng)用概況 / 177
二、分析方法 / 177
第五節(jié)原子光譜法應(yīng)用于硅酸鹽巖石的分析 / 181
一、應(yīng)用概況 / 181
二、分析方法 / 183
第六節(jié)原子光譜法應(yīng)用于其他樣品的分析 / 189
第八章原子光譜法在環(huán)境分析中的應(yīng)用194
第一節(jié)原子光譜法應(yīng)用于水的分析 / 194
一、應(yīng)用概況 / 194
二、分析方法 / 197
第二節(jié)原子光譜法在土壤分析中的應(yīng)用 / 207
一、應(yīng)用概況 / 207
二、分析方法 / 207
第三節(jié)原子光譜法在大氣分析中的應(yīng)用 / 220
一、應(yīng)用概況 / 220
二、分析方法 / 223
第四節(jié)原子光譜法在固體廢物分析中的應(yīng)用 / 233
一、應(yīng)用概況 / 233
二、分析方法 / 239
第九章原子光譜技術(shù)在食品分析中的應(yīng)用249
第一節(jié)原子光譜法在食品分析中的應(yīng)用 / 249
一、應(yīng)用概況 / 249
二、分析方法 / 250
第二節(jié)原子光譜法在食品接觸材料及其制品中的應(yīng)用 / 266
一、應(yīng)用概況 / 266
二、分析方法 / 269
第三節(jié)原子光譜法在其他食品分析中的應(yīng)用 / 274
一、應(yīng)用概述 / 274
二、分析方法 / 275
第十章原子光譜法在其他領(lǐng)域中的應(yīng)用280
第一節(jié)原子光譜法在化學(xué)工業(yè)產(chǎn)品中的應(yīng)用 / 281
一、應(yīng)用概況 / 281
二、分析方法 / 285
第二節(jié)原子光譜法在煙草及煙草制品產(chǎn)品中的應(yīng)用 / 301
一、應(yīng)用概況 / 301
二、分析方法 / 302
第三節(jié)原子光譜法在造紙產(chǎn)品中的應(yīng)用 / 304
一、應(yīng)用概況 / 304
二、分析方法 / 305
第四節(jié)原子光譜法在飼料產(chǎn)品中的應(yīng)用 / 310
一、應(yīng)用概況 / 310
二、分析方法 / 311
第五節(jié)原子光譜法在橡膠產(chǎn)品中的應(yīng)用 / 315
一、應(yīng)用概況 / 315
二、分析方法 / 315
第六節(jié)原子光譜法在化妝品中的應(yīng)用 / 316
一、應(yīng)用概況 / 316
二、分析方法 / 317
參考文獻(xiàn)323