PAGEPAGE3《分析與監(jiān)測實驗》目錄第一章《分析與監(jiān)測實驗》實驗教學(xué)大綱 1一、學(xué)時、學(xué)分 1二、課程簡介 1三、實驗的地位、作用和目的及學(xué)生能力標準 1四、實驗方式與基本要求 1五、考核方式與實驗報告要求 2六、實驗項目 2七、開放實驗室的要求： 3八、本大綱主執(zhí)筆人：畢成良 3第二章《分析與監(jiān)測實驗》實驗指導(dǎo)書 42.1溶液pH的測定 4一、實驗?zāi)康?4二、實驗原理 4三、儀器及試劑 4四、實驗步驟 4五、實驗數(shù)據(jù)及其處理 6六、注意事項與要求 6七、思考題 62.2鄰二氮菲分光光度法測定水中微量鐵 7一、實驗?zāi)康?7二、實驗原理 7三、實驗儀器與試劑： 7四、實驗步驟 8五、數(shù)據(jù)處理 9六、思考題 102.3電感耦合等離子體光譜法測定水樣中金屬元素含量 11一、實驗?zāi)康?11二、儀器設(shè)備 11三、實驗原理 11四、實驗步驟 13五、實驗要求 14六、數(shù)據(jù)處理 14七、思考題 142.4高效液相色譜法測定水體中的苯酚和α-萘酚 15一、實驗?zāi)康?15二、實驗原理 15三、實驗儀器和藥品 15四、實驗步驟 16五、實驗結(jié)果 17六、注意事項 17七、附高效液相色譜法分析譜圖 17八、思考題 182.5循環(huán)伏安法測定鐵氰化鉀的電極反應(yīng)過程 19一、實驗?zāi)康?19二、實驗原理 19三、儀器與試劑 20四、實驗步驟 20五、數(shù)據(jù)處理： 21六、思考題 222.6火焰原子吸收光譜法測定水中的痕量銅 23一、實驗?zāi)康?23二、儀器與試劑 23三、實驗原理 23四、實驗步驟 25五、數(shù)據(jù)處理 26六、注意事項 26七、思考題 272.7氣相色譜定性、定量測定混合烴含量（歸一化法） 28一、實驗?zāi)康?28二、儀器與試劑 28三、實驗原理 28四、實驗步驟 29五、數(shù)據(jù)處理及百分含量的計算 30六、注意事項 30七、思考題 302.8離子色譜法測定水樣中F-、Cl-、SO42- 31一、實驗?zāi)康?31二、儀器與試劑 31三、實驗原理 31四、實驗步驟 31五、數(shù)據(jù)處理 36六、注意事項 38七、思考題 38第一章《分析與監(jiān)測實驗》實驗教學(xué)大綱課程代碼：1380356課程名稱：分析與監(jiān)測實驗/AnalysisandMonitoringExperiments開課院（系）、實驗室：環(huán)境科學(xué)與安全工程學(xué)院、實驗中心適用專業(yè)：環(huán)境科學(xué)與工程實驗指導(dǎo)書名稱：(1)分析與監(jiān)測實驗指導(dǎo)書；(2)《分析化學(xué)實驗（第三版）》，華中師范大學(xué)、東北師范大學(xué)、北京師范大學(xué)編，高等教育出版社，2001年7月第三版。一、學(xué)時、學(xué)分總學(xué)時：32/64總學(xué)分：2講課學(xué)時：0實驗學(xué)時：64二、課程簡介本課程主要進行pH計、氣相色譜儀、液相色譜儀、離子色譜儀、紫外-可見吸收分光光度計、電化學(xué)工作站、原子發(fā)射光譜儀、原子吸收分光光度計的工作原理、組成、實驗技術(shù)及應(yīng)用講解和實驗具體操作。三、實驗的地位、作用和目的及學(xué)生能力標準分析與監(jiān)測實驗是一門技術(shù)基礎(chǔ)課。通過實驗，可彌補課堂理論教學(xué)中的不足，增加學(xué)生的感性知識；掌握一些常用物質(zhì)含量的測量方法；深化理論知識，使理論與實際結(jié)合起來；培養(yǎng)學(xué)生具有一定的設(shè)計實驗方案的能力、利用實驗的原始數(shù)據(jù)處理以獲得實驗結(jié)果的能力、運用文字表達技術(shù)報告的能力等。四、實驗方式與基本要求1、綜合性實驗實驗名稱：①溶液pH的測定(8學(xué)時)；②鄰二氮菲分光光度法測定水中微量鐵元素(8學(xué)時)；③電感耦合等離子體光譜法測定水樣中元素金屬含量(8學(xué)時)；④循環(huán)伏安法測定鐵氰化鉀的電極反應(yīng)過程(8學(xué)時)；⑤火焰原子吸收光譜法測定水中的痕量銅(8學(xué)時)；⑥離子色譜法測定水樣中F-、Cl-、SO42-(8學(xué)時)。2、驗證性實驗實驗名稱：①高效液相色譜法對混合物組分的定性、定量分析(8學(xué)時)；②氣相色譜定性、定量測定混合烴含量（歸一化法）(8學(xué)時)。預(yù)習(xí)要求：了解pH計、氣相色譜儀、液相色譜儀、離子色譜儀、紫外-可見吸收分光光度計、電化學(xué)工作站、原子發(fā)射光譜儀、原子吸收分光光度計的基本構(gòu)造，各功能部件的作用與位置，實驗技術(shù)及內(nèi)容，提前設(shè)計好實驗結(jié)果記錄表格。實驗方式：學(xué)生通過實際操作熟悉以上儀器的測定操作。實驗要求：學(xué)生應(yīng)掌握以上各實驗儀器的操作，實驗結(jié)果合理正確。實驗設(shè)備：pH計、氣相色譜儀、液相色譜儀、離子色譜儀、紫外-可見吸收分光光度計、電化學(xué)工作站、原子發(fā)射光譜儀、原子吸收分光光度計。實驗分組：8-10人/組（有條件時應(yīng)2-3人/組）3、其它①首先要求學(xué)生根據(jù)實驗指導(dǎo)書在課下進行預(yù)習(xí)，書寫預(yù)習(xí)報告，設(shè)計出原始數(shù)據(jù)表格；②在實驗室進行實驗前，檢查學(xué)生預(yù)習(xí)報告，給學(xué)生15～20分鐘，熟悉實驗設(shè)備流程、操作方法等，簽到，填寫實驗記錄；③指導(dǎo)教師用10分鐘左右時間提問問題，并講解疑難問題等；指導(dǎo)教師結(jié)合實驗指導(dǎo)書與儀器設(shè)備，給學(xué)生講解實驗原理、實驗內(nèi)容、實驗步驟、注意事項等；④實驗小組為8-10人，有條件的應(yīng)2-3人/組，學(xué)生在老師指導(dǎo)下完成實驗；⑤將測試數(shù)據(jù)及有關(guān)的設(shè)備參數(shù)等記錄在已經(jīng)設(shè)計好的原始數(shù)據(jù)表格中；⑥實驗結(jié)束后，指導(dǎo)教師檢查原始數(shù)據(jù)；⑦實驗完成后，一周內(nèi)提交實驗報告，實驗報告格式見指導(dǎo)書。五、考核方式與實驗報告要求學(xué)生進入實驗室后簽到，實驗開始后，指導(dǎo)教師提問，根據(jù)學(xué)生操作、實驗結(jié)果、回答問題情況及實驗紀律及作風、實驗報告情況等方面給出學(xué)生成績（實驗報告格式見指導(dǎo)書）。實驗操作成績70%，期末考試成績30%。六、實驗項目序號實驗名稱內(nèi)容摘要所用主要設(shè)備實驗時數(shù)實驗要求實驗類型設(shè)備套數(shù)每組人數(shù)實驗者類別開設(shè)實驗室1溶液pH的測定掌握pH計原理；學(xué)會校正pH計；測定溶液pHpH計8必做綜合102~5本科生1012鄰二氮菲分光光度法測定水中微量鐵掌握分光光度法原理；學(xué)會繪制標準曲線；學(xué)會測定試樣中微量鐵含量紫外-可見吸收分光光度計8必做綜合102~5本科生1023電感耦合等離子體光譜法測定水樣中金屬元素含量掌握ICP-OES原理；利用ICP-OES定性、定量測定飲用水中金屬元素含量電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜儀8必做綜合18~10本科生4214高效液相色譜法對混合物組分的定性、定量分析掌握HPLC原理；利用HPLC對有機混合物進行定性定量分析液相色譜儀8必做驗證18~10本科生3015循環(huán)伏安法測定鐵氰化鉀的電極反應(yīng)過程掌握電化學(xué)工作站原理；利用電化學(xué)工作站測定鐵氰化鉀電極反應(yīng)過程電化學(xué)工作站8必做綜合18~10本科生3016火焰原子吸收光譜法測定水中的痕量銅掌握AAS結(jié)構(gòu)與原理；利用AAS測定水樣中Cu2+原子吸收分光光度計8必做綜合18~10本科生4217氣相色譜定性、定量測定混合烴含量（歸一化法）掌握GC結(jié)構(gòu)與原理；利用GC定性、定量測定混合烴含量氣相色譜儀8必做驗證18~10本科生3128離子色譜法測定水樣中F-、Cl-、SO42-掌握ICS結(jié)構(gòu)與原理；利用ICS測定水中F-、Cl-、SO42-離子色譜儀8必做綜合18~10本科生312七、開放實驗室的要求：學(xué)生以小組為單位，按課程進度到實驗室與指導(dǎo)教師聯(lián)系實驗。八、本大綱主執(zhí)筆人：畢成良審核人：葛艷輝批準人：李德生第二章《分析與監(jiān)測實驗》實驗指導(dǎo)書2.1溶液pH的測定一、實驗?zāi)康?.掌握用玻璃電極測量溶液pH的基本原理和測量技術(shù)；2.學(xué)會怎樣測定玻璃電極的響應(yīng)斜率，進一步加深對玻璃電極響應(yīng)特性的了解。二、實驗原理以玻璃電極作指示電極、飽和甘汞電極作參比電極、插入待測溶液中組成原電池：(-)Ag，AgCl│HCl(0.1mol·L-1)│玻璃膜│試液║KCl（飽和）│HgCl2，Hg(+)▕←—————玻璃電極—————→▏∣←—飽和甘汞電極—→∣在一定條件下，測得電池的電動勢E與pH呈直線關(guān)系：常數(shù)K取決于內(nèi)外參比電極電位、電極的不對稱電位和液體接界電位，因此無法準確測量K值，實際上測量pH是采用相對方法：玻璃電極的響應(yīng)斜率與溫度有關(guān)，在一定的溫度下應(yīng)該是定值，25℃時玻璃電極的理論響應(yīng)斜率為0.0591。但是玻璃電極由于制作工藝等的差異，每個pH玻璃電極其斜率可能不同，須用實驗方法來測定。三、儀器及試劑1.儀器：梅特勒-托利多Delta320型酸度計、復(fù)合pH玻璃電極2.試劑：鄰苯二甲酸氫鉀標準緩沖溶液pH=4.00；磷酸二氫鉀和磷酸氫二鈉標準緩沖溶液pH=6.86；硼砂標準緩沖溶液pH=9.18。四、實驗步驟1.標準緩沖溶液的配置將相應(yīng)標準緩沖溶液試劑包中的試劑用蒸餾水溶解，轉(zhuǎn)入到試劑包規(guī)定的容量瓶中定容，貼好標簽備用。2.酸度計的標定（按照操作說明書操作）(1)選擇溫度測定；調(diào)節(jié)溫度補償，達到溶液溫度值；(2)選擇pH校正；(3)分別進行1點、2點、3點校正(以下以2點校正為例，適用酸性溶液)；(4)把用蒸餾水清洗過的電極插入pH=6.86標準緩沖溶液中；(5)調(diào)節(jié)定位，使儀器顯示讀數(shù)與該緩沖溶液當時溫度下的pH相一致；(6)用蒸餾水清洗電極，用濾紙吸干，再插入pH=4.00的標準緩沖溶液中，調(diào)節(jié)使儀器顯示讀數(shù)與該緩沖液當時溫度下的pH一致，儀器完成標定。用任意標準溶液驗證，如有誤差再重復(fù)(4)~(6)步驟。3.pH玻璃電極響應(yīng)斜率的測定選擇測定mV，將電極插入pH=4.00的標準緩沖溶液中，搖動燒杯、使溶液均勻，在顯示屏上讀出溶液的mV值，依次測定pH=6.86、pH=9.18標準緩沖溶液的mV值。4.溶液pH的測定。當被測溶液與標定溶液溫度相同時，用蒸餾水緩緩淋洗兩電極3~5次，再用待測溶液淋洗3~5次。然后將它們插入裝有25~50mL溶液的燒杯中，電極浸入水中，搖動燒杯、使溶液均勻，待讀數(shù)穩(wěn)定后．讀取pH；用蒸餾水清洗電極，濾紙吸干。5.土壤水浸液pH的測定試樣的制備風干：新鮮樣品應(yīng)進行風干。將樣品平鋪在干凈的紙上，攤成薄層，于室內(nèi)陰涼通風處風干，切忌陽光直接暴曬。風干過程中應(yīng)經(jīng)常翻動樣品，加速其干燥。風干場所應(yīng)防止酸、堿等氣體及灰塵的污染。當土樣達到半干狀態(tài)時，宜及時將大土塊捏碎。亦可在不高于40℃條件下干燥土樣。磨細和過篩：用四分法分取適量風干樣品，剔除土壤以外的侵入體，如動植物殘體、磚頭、石塊等，再用圓木棍將土樣碾碎，使樣品全部通過2mm孔徑的試驗篩。過篩后的土樣應(yīng)充分混勻，裝入玻璃廣口瓶、塑料瓶或潔凈的土樣袋中，備用。儲存期間，試樣應(yīng)盡量避免日光、高溫、潮濕、酸堿氣體等的影響。試樣溶液的制備：稱取10.0±0.1g試樣，置于50mL的高型燒杯或其他適宜的容器中，并加入25mL水(或氯化鉀溶液或氯化鈣溶液)。將容器密封后，用振蕩機或攪拌器，劇烈振蕩或攪拌5min，然后靜置1h~3h，待測。土壤水浸液pH的測定：將電極插入待測液中(注意玻璃電極球泡下部位于土液界面下，甘汞電極插入上部清液)，輕輕搖動燒杯以除去電極上的水膜，促使其快速平衡，靜止片刻，按下讀數(shù)開關(guān)，待讀數(shù)穩(wěn)定時記下pH。放開讀數(shù)開關(guān)，取出電極，以水洗凈，用濾紙條吸干水分后即可進行第二個樣品的測定。每測5~6個樣品后需用標準液檢查定位。測量試樣溶液的溫度與標準緩沖溶液的溫度之差不應(yīng)超過1℃。pH測量時，應(yīng)在攪拌的條件下或事先充分搖動試樣溶液后，將電極插入試樣溶液中，待示數(shù)穩(wěn)定后讀取pH。五、實驗數(shù)據(jù)及其處理1.pH玻璃電極響應(yīng)斜率的測定作E~pH圖，求出直線斜率即為該玻璃電極的響應(yīng)斜率。若偏離59mV/pH(25℃)太多，則該電極不能使用。2.記錄未知試液pH3.記錄未知土壤試液pH六、注意事項與要求1.各組自己準備水樣1~2個，最好為實際河水樣，采集時注意安全！2.各組自己設(shè)計實驗記錄表格3.復(fù)合pH電極使用的注意事項觀察敏感膜玻璃是否有刻痕和裂縫；參比溶液是否渾濁或發(fā)霉(有絮狀物)；參比電極的液接界部位是否堵塞；電極的引出線及插頭是否完好，要保持電極插頭的干燥與清潔；玻璃球泡易破損，使用時要小心；電極不得測試非水溶液，如油脂、有機溶劑、牛奶及膠體等等，若不得以測試必須馬上清洗，用稀NaHCO3溶液浸泡清洗，時間不得太長，然后用蒸餾水漂洗干凈；電極正常測試水溫為0~60℃，超過60℃極易損壞電極；電極不得測試含F(xiàn)-高的水樣；每次測試結(jié)束，電極都須用蒸餾水沖洗干凈，特別是測量過酸過堿溶液；電極保護套內(nèi)的KCl溶液（3mol·L-1）要及時補充不能干涸。七、思考題pH計為什么要用標準緩沖溶液校正？土壤pH如何測定？如何保存復(fù)合pH玻璃電極？2.2鄰二氮菲分光光度法測定水中微量鐵一、實驗?zāi)康?.學(xué)會吸收曲線及標準曲線的繪制，了解分光光度法的基本原理；2.掌握用鄰二氮菲分光光度法測定微量鐵的方法原理；3.學(xué)會T6型分光光度計的正確使用，了解其工作原理；4.學(xué)會數(shù)據(jù)處理的基本方法；5.掌握比色皿的正確使用。二、實驗原理根據(jù)朗伯-比耳定律：A=εbc，當入射光波長λ及光程b一定時，在一定濃度范圍內(nèi)，有色物質(zhì)的吸光度A與該物質(zhì)的濃度c成正比。只要繪出以吸光度A為縱坐標，濃度c為橫坐標的標準曲線，測出試液的吸光度，就可以由標準曲線查得對應(yīng)的濃度值，即未知樣的含量。同時，還可應(yīng)用相關(guān)的回歸分析軟件，將數(shù)據(jù)輸入計算機，得到相應(yīng)的分析結(jié)果。用分光光度法測定試樣中的微量鐵，可選用顯色劑鄰二氮菲(又稱鄰菲羅啉)，鄰二氮菲分光光度法是化工產(chǎn)品中測定微量鐵的通用方法，在pH為2-9的溶液中，鄰二氮菲和二價鐵離子結(jié)合生成紅色配合物：此配合物的lgK穩(wěn)=21.3，摩爾吸光系數(shù)ε510=1.1×104L·mol-1·cm-1，而Fe3+能與鄰二氮菲生成3∶1配合物，呈淡藍色，lgK穩(wěn)=14.1。所以在加入顯色劑之前，應(yīng)用鹽酸羥胺(NH2OH·HCl)將Fe3+還原為Fe2+，其反應(yīng)式如下：2Fe3++2NH2OH·HCl→2Fe2++N2+H2O+4H++2Cl-測定時酸度高，反應(yīng)進行較慢；酸度太低，則離子易水解。本實驗采用HAc-NaAc緩沖溶液控制溶液pH≈5.0，使顯色反應(yīng)進行完全。為判斷待測溶液中鐵元素含量，需首先繪制標準曲線，根據(jù)標準曲線中不同濃度鐵離子引起的吸光度的變化，對應(yīng)實測樣品引起的吸光度，計算樣品中鐵離子濃度。本方法的選擇性很高，相當于含鐵量40倍的Sn2+、Al3+、Ca2+、Mg2+、Zn2+、SiO32-；20倍的Cr3+、Mn2+、VO3-、PO43-；5倍的Co2+、Ni2+、Cu2+-等離子不干擾測定。但Bi3+、Cd2+、Hg2+、Zn2+、Ag+等離子與鄰二氮菲作用生成沉淀干擾測定。三、實驗儀器與試劑：實驗儀器T6紫外可見分光光度計、容量瓶（50mL、100mL、500mL、1000mL）、吸量管（2mL、5mL、10mL）、比色皿、洗耳球。試劑硫酸鐵銨(A.R.)、鹽酸、鹽酸羥胺(A.R.)、醋酸鈉(A.R.)、醋酸(A.R.)、鄰二氮菲(A.R.)。四、實驗步驟1.標準溶液配制1)100μg·mL-1鐵標準溶液配制準確稱取0.8634g鐵鹽NH4Fe(SO4)2·12H2O(A.R)，置于燒杯中，加入20mL6mol·L-1HCl溶液和少量水，溶解后，定量轉(zhuǎn)移至1000mL容量瓶中，加水稀釋至刻度，充分搖勻，得100μg·mL-1儲備液。2)10μg·mL-1鐵標準溶液配制用移液管吸取上述100μg·mL-1鐵標準溶液10.00mL，置于100mL容量瓶中，加入2.0mL6mol·L-1HCl溶液，用水稀釋至刻度，充分搖勻。3)鹽酸羥胺溶液（10%）：新鮮配制。4)鄰二氮菲溶液（0.15%）：新鮮配制。5)HAc-NaAc緩沖溶液（pH≈5.0）：稱取136g醋酸鈉，加水使之溶解，在其中加入120mL冰醋酸，加水稀釋至500mL。6)HCl溶液（1+1）。2.鄰二氮菲-Fe2+吸收曲線的繪制用吸量管吸取鐵標準溶液（10μg·mL-1）6.0mL，放入50mL容量瓶中，加入1mL10%鹽酸羥胺溶液，2mL0.15%鄰二氮菲溶液和5mLHAc-NaAc緩沖溶液，加水稀釋至刻度，充分搖勻。放置10min，選用1cm比色皿，以試劑空白（即在0.0mL鐵標準溶液中加入相同試劑）為參比溶液，選擇440~560nm波長，每隔10nm測一次吸光度，其中500~520nm之間，每隔5nm測定一次吸光度。以所得吸光度A為縱坐標，以相應(yīng)波長λ為橫坐標，在坐標紙上繪制A與λ的吸收曲線。從吸收曲線上選擇測定Fe的適宜波長，一般選用最大吸收波長λmax為測定波長。3.標準曲線(工作曲線)的繪制用吸量管分別移取鐵標準溶液(10μg·mL-1)0.0、1.0、2.0、4.0、6.0、8.0，10.0mL分別放入7個50mL容量瓶中，分別依次加入1mL10%鹽酸羥胺溶液，稍搖動；加入2.0mL0.15%鄰二氮菲溶液及5mLHAc-NaAc緩沖溶液，加水稀釋至刻度，充分搖勻。放置10min，用1cm比色皿，以試劑空白(即在0.0mL鐵標準溶液中加入相同試劑)為參比溶液，選擇λmax為測定波長，測量各溶液的吸光度。在坐標紙上(亦可利用計算機軟件繪圖)，以含鐵量為橫坐標，吸光度A為縱坐標，繪制標準曲線。4.試樣中鐵含量的測定總鐵的測定：采樣后立即將樣品用鹽酸酸化至pH＜1(含CN－或S2-離子的水樣酸化時，必須小心進行，因為會產(chǎn)生有毒氣體)，分析時取50.0mL勻水樣于150mL錐形瓶中，加(1+3)鹽酸1mL，鹽酸羥胺溶液1mL，加熱煮沸至體積減少到15mL左右，以保證全部鐵的溶解和還原。若仍有沉淀應(yīng)過濾除去。以下按繪制校準曲線同樣操作，測量吸光度并作空白校正。亞鐵的測定：采樣時將2mL鹽酸放在一個100mL具塞的水樣瓶內(nèi)，直接將水樣注滿樣品瓶，塞好瓶塞以防氧化，一直保存到進行顯色和測量（最好現(xiàn)場測定或現(xiàn)場顯色）。分析時只需取適量水樣，直接加入緩沖溶液與鄰菲啰啉溶液，顯色5~10min，在510nm處以水為參比測量吸光度，并作空白校正。可過濾鐵的測定：在采樣現(xiàn)場，用0.45μm濾膜過濾水樣，并立即用鹽酸酸化過濾水至pH＜1，準確吸取樣品50mL置于150mL錐形瓶中，以下操作與總鐵測定步驟相同。依據(jù)樣品溶液的吸光值，從標準曲線上即可查得其濃度，最后計算出原試液中含鐵量(以μg·mL-1表示)。并選擇相應(yīng)的回歸分析軟件，將所得的各次測定結(jié)果輸入計算機，得出相應(yīng)的分析結(jié)果。五、數(shù)據(jù)處理1.鄰二氮菲-Fe2+吸收曲線的繪制(1)數(shù)據(jù)紀錄不同波長吸光度波長λ/nm440450460470480490500505508509510511512吸光度A波長λ/nm513514515520530540550560吸光度A(2)作吸收曲線圖，確定最大吸收波長λmax=nm2.標準曲線的制作和鐵含量的測定(1)數(shù)據(jù)記錄(0號為參比溶液)序號數(shù)值量/單位1234567810μg·mL-1Fe2+/mL1246810未知未知吸光度（A）(2)作標準曲線圖(3)從標準曲線上查得或由曲線方程為：(4)計算未知溶液中CFe2+=μg·mL-1六、思考題用本法測出的鐵含量是否為試樣中Fe2+含量？鄰二氮雜菲分光光度法測定鐵時，為何要加入鹽酸羥胺溶液？吸收曲線與標準曲線有何區(qū)別？在實際應(yīng)用中有何意義？制作標準曲線和試樣測定時，加入試劑的順序能否任意改變？為什么？2.3電感耦合等離子體光譜法測定水樣中金屬元素含量一、實驗?zāi)康?.了解原子發(fā)射光譜法的基本原理；2.了解電感耦合等離子體發(fā)射光譜法的基本原理；3.了解電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀的基本構(gòu)造；4.掌握樣品的消化及分析方法。二、儀器設(shè)備1.電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀-美國瓦里安全譜直讀等離子體發(fā)射光譜VistaMPXICP-OES；2.循環(huán)冷凝水；3.高純氬氣、高純氮氣；4.燒杯、容量瓶等；5.微波消解。三、實驗原理1.原子吸收與發(fā)射光譜原子吸收光譜法：被測元素基態(tài)原子在蒸氣狀態(tài)對其原子共振輻射的吸收進行元素定量分析的方法?；鶓B(tài)原子吸收其共振輻射，外層電子由基態(tài)躍遷至激發(fā)態(tài)而產(chǎn)生原子吸收光譜。原子吸收光譜位于光譜的紫外區(qū)和可見區(qū)。原子的外層電子由高能級向低能級躍遷，能量以電磁輻射的形式發(fā)射出去，就得到發(fā)射光譜。原子發(fā)射光譜是線狀光譜。一般情況下，原子處于基態(tài)，通過電致激發(fā)、熱致激發(fā)或光致激發(fā)等激發(fā)光源作用下，原子獲得能量，外層電子從基態(tài)躍遷到較高能態(tài)變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)，約經(jīng)10-8s，外層電子就從高能級向較低能級或基態(tài)躍遷，多余的能量的發(fā)射可得到一條光譜線。發(fā)射光譜儀的原理示意圖2.原子發(fā)射光譜的分析儀器1.攝譜儀；2.光電光譜儀；3.火焰發(fā)射光譜；4.電感耦等離子體光譜儀；5.微波等離子體光譜儀。3.等離子體發(fā)射光譜儀(1)概述原子發(fā)射光譜在50年代發(fā)展緩慢。1960年，工程熱物理學(xué)家Reed設(shè)計了環(huán)形放電感耦等離子體炬；指出可用于原子發(fā)射光譜分析中的激發(fā)光源；光譜學(xué)家法塞爾和格倫菲爾德用于發(fā)射光譜分析，建立了電感耦合等離子體光譜儀(ICP-AES)；70年代以后，ICP-AES應(yīng)用廣泛。等離子體在總體上是一種呈中性的氣體，由離子、電子、中心原子和分子所組成，其正負電荷密度幾乎相等。(2)ICP-AES的結(jié)構(gòu)及工作流程ICP-AES系統(tǒng)框圖離子炬工作示意圖電感耦合高頻等離子體通常由高頻發(fā)生器、等離子炬管和霧化器等三部分組成。①高頻發(fā)生器自激式高頻發(fā)生器，用于中、低檔儀器；晶體控制高頻發(fā)生器，輸出功率和頻率穩(wěn)定性高，可利用同軸電纜遠距離傳送。②等離子體炬管：三層同心石英玻璃炬管置于高頻感應(yīng)線圈中，等離子體工作氣體從管內(nèi)通過，試樣在霧化器中霧化后，由中心管進入火焰；外層Ar從切線方向進入，保護石英管不被燒熔，中層Ar用來點燃等離子體。③試樣霧化器④光譜系統(tǒng)(3)原理當高頻電源與圍繞在等離子炬管外的負載感應(yīng)線圈(用圓銅管或方銅管繞成2~5匝的水冷卻線圈)接通時，高頻感應(yīng)電流流過線圈，產(chǎn)生軸向高頻磁場。此時向炬管的外管內(nèi)切線方向通入冷卻氣Ar，中層管內(nèi)軸向(或切向)通入輔助氣體Ar，并用高頻點火裝置引燃，使氣體觸發(fā)產(chǎn)生載流子(離子和電子)。當載流子多至足以使氣體有足夠的導(dǎo)電率時，在垂直于磁場方向的截面上產(chǎn)生環(huán)形渦電流。幾百安的強大感應(yīng)電流瞬間將氣體加熱至10000K，在管口形成一個火炬狀的穩(wěn)定的等離子炬。等離子炬形成后，從內(nèi)管通入載氣，在等離子炬的軸向形成一通道。由霧化器供給的試樣氣溶膠經(jīng)過該通道由載氣帶入等離子炬中，進行蒸發(fā)、原子化和激發(fā)，產(chǎn)生原子發(fā)射光譜，經(jīng)過檢測器檢測，對試樣中元素進行定性定量分析。(4)ICP-AES特點①溫度高，惰性氣氛，原子化條件好，有利于難熔化合物的分解和元素激發(fā)，有很高的靈敏度和穩(wěn)定性；②“趨膚效應(yīng)”，渦電流在外表面處密度大，使表面溫度高，軸心溫度低，中心通道進樣對等離子的穩(wěn)定性影響小。有效消除自吸現(xiàn)象，線性范圍寬(4~5個數(shù)量級)；③ICP中電子密度大，堿金屬電離造成的影響?。虎蹵r氣體產(chǎn)生的背景干擾?。虎轃o電極放電，無電極污染；ICP焰炬外型像火焰，但不是化學(xué)燃燒火焰，氣體放電；缺點：對非金屬測定的靈敏度低，儀器昂貴，操作費用高。(5)全譜直讀等離子體光譜儀儀器特點:①測定每個元素可同時選用多條譜線；②可在一分鐘內(nèi)完成70個元素的定量測定；③可在一分鐘內(nèi)完成對未知樣品中多達70多元素的定性；④1mL的樣品可檢測所有可分析元素；⑤扣除基體光譜干擾；⑥全自動操作；⑦分析精度：CV0.5%。四、實驗步驟1.開機：執(zhí)行開機程序2.編輯方法：將標準品中的所有元素的特征吸收譜線波長選中，使相互干擾最小并靈敏度最好3.標準曲線的繪制：進行空白試驗，再測定標準溶液的測定，繪制出各元素的標準曲線4.非水樣品的消化傳統(tǒng)的方法主要有濕法消化和干法灰化(1)濕法消化是在適量的樣品中加入硝酸、高氯酸、硫酸等氧化性強酸，結(jié)合加熱來破壞有機物，在消化過程中易產(chǎn)生大量的有害氣體，危險性較大，且試劑用量也較多，空白值偏高；(2)干法灰化是在高溫灼燒下，使有機物氧化分解，剩余無機物供測定，此法消化周期長，耗電多，被測成分易揮發(fā)損失，坩堝材料有時對被測成分也有吸留作用，致使回收率降低。(3)壓力消解罐消解(4)氧化紫外光解(5)微波消解(6)土壤樣品消解實例普通酸分解法準確稱取0.5g(準確到0.1mg，以下都與此相同)風干土樣于聚四氟乙烯坩堝中，用幾滴水潤濕后，加入10mLHCl（ρ1.19g·mL-1），于電熱板上低溫加熱，蒸發(fā)至約剩5mL時加入15mLHNO3（ρ1.42g·mL-1），繼續(xù)加熱蒸至近粘稠狀，加入10mLHF（ρ1.15g·mL-1）并繼續(xù)加熱，為了達到良好的除硅效果應(yīng)經(jīng)常搖動坩堝。最后加入5mLHClO4（ρ1.67g·mL-1），并加熱至白煙冒盡。對于含有機質(zhì)較多的土樣應(yīng)在加入HClO4之后加蓋消解，土壤分解物應(yīng)呈白色或淡黃色(含鐵較高的土壤)，傾斜坩堝時呈不流動的粘稠狀。用稀酸溶液沖洗內(nèi)壁及坩堝蓋，溫熱溶解殘渣，冷卻后，定容至100mL或50mL，待測，最終體積依待測成分的含量而定。5.樣品測定在與標準相同的條件下，將消化液直接進樣測定。6.打印實驗數(shù)據(jù)及圖譜。7.關(guān)機：執(zhí)行關(guān)機程序。五、實驗要求1.按照分組情況進行實驗；2.樣品自備：潔凈、透明、無色或略有顏色、內(nèi)有未知金屬元素的液體樣品；每組樣品數(shù)量2-3樣；3.實驗過程安排：儀器構(gòu)造講解+樣品集中測定。六、數(shù)據(jù)處理1.標準曲線繪制；2.金屬離子濃度計算。七、思考題1.氬氣在本實驗中有那幾個功能？2.本組水樣中有哪些元素是有益于人體的，哪些屬于有害元素？2.4高效液相色譜法測定水體中的苯酚和α-萘酚一、實驗?zāi)康?.了解色譜法的分離原理，初步學(xué)會使用高效液相色譜儀；2.利用高效液相色譜儀分離測定水體中的苯酚及α-萘酚。二、實驗原理1.色譜法的分離原理溶于流動相中的各待測組分經(jīng)過色譜柱固定相時，由于各組分與固定相發(fā)生作用(吸附、分配、離子吸收、排阻、親和)的大小、強弱不同，在固定相中滯留時間不同，從而先后從固定相中流出，達到分離的目的，又稱色層法、層析法。2.高效液相色譜儀使用原理高效液相色譜儀由儲液器、泵、進樣器、色譜柱、檢測器、記錄儀等幾部分組成四個系統(tǒng)即高壓輸液系統(tǒng)、進樣系統(tǒng)、分離系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)。儲液器中的流動相被高壓泵打入系統(tǒng)，樣品溶液經(jīng)進樣器進入流動相，被流動相載入色譜柱(固定相)內(nèi)，由于樣品溶液中的各組分在兩相中具有不同的分配系數(shù)，在兩相中作相對運動時，經(jīng)過反復(fù)多次的吸附-解吸的分配過程，各組分在移動速度上產(chǎn)生較大的差別，被分離成單個組分依次從柱內(nèi)流出，通過檢測器時，樣品濃度被轉(zhuǎn)換成電信號傳送到記錄儀，數(shù)據(jù)以圖譜形式打印出來。正是根據(jù)物質(zhì)的定性與定量關(guān)系，不同的物質(zhì)順序離開色譜柱，通過檢測器得到不同的峰信號，最后通過分析比對這些信號來判斷待測物所含有的物質(zhì)。3.苯酚及α-萘酚的分離原理及標準溶液準備對于一些組分比較簡單的已知范圍的混合物，或無已知物的情況下，可以利用保留值定性。保留值的大小取決于分配系數(shù)之比，即與組分的性質(zhì)、固定液的性質(zhì)及柱溫有關(guān)，與固定液的用量、柱長、流速及填充情況無關(guān)。在一定操作條件下，用對照品配成不同濃度的對照液，定量進樣，用峰面積或峰高對對照品的量（或濃度）做校正曲線，求回歸方程，然后在相同條件下分析試樣，計算含量，這種方法稱為校正曲線法。通常截距近似為零，若截距較大，說明存在一定的系統(tǒng)誤差。本實驗，苯酚的波長為270nm，α-萘酚的波長為295nm。使得兩種物質(zhì)的吸收峰達最大值，最終選定在254nm條件下。分別配置單樣和混合液濃度為100mg·L-1、80mg·L-1、60mg·L-1、40mg·L-1、20mg·L-1標準溶液，分別進樣，記錄保留時間和出峰面積，用于定性分析。繪制標準曲線，用于定量分析，計算出樣品濃度。三、實驗儀器和藥品高效液相色譜儀；流動相過濾器；超聲波清洗器；分析天平；100mL容量瓶3個、250mL容量瓶、200mL量筒、滴管、100μL-1000μL移液槍、20μL-200μL移液槍；苯酚、α-萘酚、乙腈、蒸餾水。四、實驗步驟1.開機前準備工作查資料，確定流動相的比例，一般選用甲醇、水、乙腈按比例配制之后根據(jù)需要選擇不同的濾膜，對流動相進行抽濾除雜質(zhì)；再進行超聲脫氣泡10~20min；配制樣品和標準溶液，必要時也用0.45μm濾膜過濾。2.開機（1）開啟計算機，運行BootpServe程序。（2）依次開啟儀器各模塊電源。（3）待各模塊自檢完成后，設(shè)定參數(shù)。菜單欄單擊control→monitorinstrument，單擊Pump圖標，出現(xiàn)參數(shù)設(shè)定菜單，設(shè)定Flow1.0mL/min，單擊Pumpoff變?yōu)镻umpon；單擊Light圖標后，單擊Lightoff變?yōu)長ighton；關(guān)閉菜單欄。3.在線檢測（1）在工作界面，選擇通道，填寫實驗信息，在方法菜單欄上點擊采樣控制，設(shè)置采樣時間、文件保存路徑、保存方式、文件名。（2）在方法菜單欄點擊積分，選擇積分參量、積分方法、樣品重量、積分最小面積，時間參數(shù)等相關(guān)參數(shù)后點擊“采用”按鈕。（3）在方法菜單欄點擊譜圖顯示，設(shè)置時間顯示范圍、電壓表示范圍、譜圖顯示顏色、數(shù)據(jù)顯示內(nèi)容，點擊“采用”按鈕。（4）在方法菜單欄點擊儀器信息，輸入相關(guān)儀器參數(shù)。（5）在通道菜單欄點擊數(shù)據(jù)采集，觀察流動相基線是否平穩(wěn)待，基線平穩(wěn)，在檢測器通過“zero”鍵調(diào)零。標樣譜圖：用進樣針抽取相應(yīng)量標品，把手動進樣器扳鈕按逆時針方向旋至“l(fā)oad”處，將進樣針插入進樣孔，注入標液，注完將進樣器扳鈕按順時針方向旋至“inject”處，同時點擊外帶按鈕或數(shù)據(jù)采集菜單欄“采集數(shù)據(jù)”按鈕。數(shù)據(jù)采集完畢，自動積分，文件存于相應(yīng)地址。樣品譜圖：在方法菜單欄點擊組分表，在對話框點擊譜圖按鈕，調(diào)入標樣譜圖，通過鼠標拖動圈住對應(yīng)峰，設(shè)定相關(guān)參數(shù)，點擊采用按鈕，用進樣針抽取相應(yīng)量樣品，進樣方式同標樣。點擊采集按鈕，采集時間結(jié)束，文件存于設(shè)定地址。4.分析色譜圖：在住界面點擊Reprogress進入界面后雙擊右側(cè)圖標后，打開文件，點擊所保存的文件名既看到圖譜。點擊▓（analysist）顯示保留時間和峰面積，記錄數(shù)據(jù)做標準曲線。計算標準線性方程；待測樣品進樣后，記錄相同保留時間下的物質(zhì)峰面積，代入方程計算含量。5.關(guān)機：試驗結(jié)束后用純甲醇將色譜柱沖洗干凈，一般用純甲醇沖洗1~3h，待記錄儀上無雜質(zhì)峰后關(guān)機，關(guān)閉穩(wěn)壓電源。五、實驗結(jié)果濃度(mg/L)苯酚保留時間(min)苯酚峰面積(mv)α萘酚保留時間(min)α萘酚峰面積(mv)55.8701088517.81711832105.8852071217.84322597205.8383952617.81042753406.3938595319.47284744606.39513234219.53111818806.37720167019.1282112661006.26321893319.343249168樣品繪制苯酚、α萘酚標準曲線。六、注意事項1.流動相的制備要與裝置相適應(yīng)，必須經(jīng)過過濾、脫氣并恢復(fù)到室溫后使用，以防氣泡的產(chǎn)生；2.樣品溶液進樣前必須用0.45μm濾膜過濾，以減少微粒對進樣閥的磨損；3.轉(zhuǎn)動閥芯時不能太慢，更不能停留在中間位置，否則流動相受阻，使泵內(nèi)壓力劇增，甚至超過泵的最大壓力，再轉(zhuǎn)到進樣位時，過高的壓力將使柱頭損壞；4.為防止緩沖鹽和樣品殘留在進樣閥中，每次分析結(jié)束后應(yīng)沖洗進樣閥。通?？捎盟疀_洗，或先用能溶解樣品的溶劑沖洗，再用水沖洗；5.輸液泵的壓力必需穩(wěn)定，才能取得良好的分析結(jié)果。變動的幅度大致在0.5MPa以內(nèi)范圍為正常；6.在一段時間內(nèi)不進行分析時，建議清洗柱子，并從裝置上卸下，種類不同的柱子，清洗的方法也不同，必須按柱的使用說明書確認。存放時，柱內(nèi)應(yīng)充滿溶劑（甲醇或乙腈），兩端要封死。柱子要輕拿輕放。七、附高效液相色譜法分析譜圖八、思考題1.采用色譜法原理的分析儀器有哪些？2.高效液相色譜法還可以對環(huán)境中的哪些污染物質(zhì)進行分析檢測？2.5循環(huán)伏安法測定鐵氰化鉀的電極反應(yīng)過程一、實驗?zāi)康?.學(xué)習(xí)循環(huán)伏安法測定電極反應(yīng)參數(shù)的基本原理；2.熟悉伏安法測定的實驗技術(shù)；3.學(xué)習(xí)固體電極表面的處理方法。二、實驗原理循環(huán)伏安法(CV)是將循環(huán)變化的電壓施加于工作電極和參比電極之間，記錄工作電極上得到的電流與施加電壓的關(guān)系曲線。當工作電極被施加的掃描電壓激發(fā)時，其上將產(chǎn)生響應(yīng)電流，以電流對電位作圖，稱為循環(huán)伏安圖。典型的循環(huán)伏安圖如下：i—E曲線i—E曲線從循環(huán)伏安圖中可得到幾個重要的參數(shù)：陽極峰電流（ipa)、陽極峰（Epa）、陰極峰電流（ipc）、陰極峰電位（Epc）對可逆氧化還原電對的式量電位Eθ’與Epc和Epa的關(guān)系為：(1)而兩峰之間的電位差值為：(2)鐵氰化鉀離子-亞鐵氰化鉀離子：氧化還原電對的標準電極電位：對鐵氰化鉀電對，其反應(yīng)為單電子過程，ΔEp是多少？從實驗求出來與理論值比較。對可逆體系的正向峰電流，由Randles-Savcik方程可表示為：(3)其中：ip為峰電流（A），n為電子轉(zhuǎn)移數(shù)，A為電極面積(cm2)，D為擴散系數(shù)(cm2/s)，υ為掃描速度（V/s），c為濃度(mol/L)。根據(jù)上式，ip與υ1/2和c都是直線關(guān)系，對研究電極反應(yīng)過程具有重要意義。在可逆電極反應(yīng)過程中，(4)對一個簡單的電極反應(yīng)過程，式(2)和式(4)是判別電極反應(yīng)是否可逆體系的重要依據(jù)。三、儀器與試劑儀器LK2005A電化學(xué)工作站（天津市蘭力科公司）；三電極系統(tǒng)：玻碳電極為工作電極，Ag/AgCl電極（或飽和甘汞電極）為參比電極，鉑電極為對極(鉑絲、鉑片、鉑柱電極均可)；試劑1.0x10-3mol·L-1K3[Fe(CN)6](鐵氰化鉀)溶液(含0.2mol·L-1KCl)。四、實驗步驟1.選擇儀器實驗方法：電位掃描技術(shù)-循環(huán)伏安法。2.參數(shù)設(shè)置：初始電位：0.60V；開關(guān)電位1：0.60V；開關(guān)電位2：-0.20V；等待時間:3~5s；掃描速度：根據(jù)實驗需要設(shè)定；循環(huán)次數(shù)：2~3次；靈敏度選擇：10μA；濾波參數(shù)：50Hz；放大倍數(shù)：1.3.操作步驟：ⅰ.以1.0x10-3mol·L-1K3[Fe(CN)6]溶液為實驗溶液。分別設(shè)掃描速度為0.02，0.05，0.10，0.20，0.30，0.40，0.50和0.60V·s-1，記錄掃描伏安圖，并將實驗結(jié)果填入下表（表1）：表1線性掃描伏安法實驗結(jié)果掃描速度（V·s-1）0.020.050.100.200.300.400.500.60峰電流（ip）峰電位（Ep）ⅱ.配置系列濃度的K3[Fe(CN)6](鐵氰化鉀)溶液（含0.2mol·L-1KCl）：1.0×10-3，2.0×10-3，4.0×10-3，6.0×10-3，8.0×10-3，1.0×10-2mol·L-1固定掃描速度為0.10V·s-1，記錄各個溶液的掃描伏安圖。將實驗結(jié)果填入下表（表2）：表2不同濃度溶液的峰電流濃度(mol·L-1)1.0x10-32.0x10-34.0x10-36.0x10-38.0x10-31.0x10-2峰電流(ip)ⅲ以1.0x10-3mol·L-1K3[Fe(CN)6](鐵氰化鉀)溶液為實驗溶液，改變掃描速度，將實驗結(jié)果填入下表（表3）：表3不同掃速下的峰電流之比和峰電位之差掃描速度（V·s-1）0.020.050.100.200.300.400.500.60峰電流之比（︱iPc/iPa︱）峰電位之差（ΔEp）五、數(shù)據(jù)處理：1.將表1中的峰電流對掃描速度v的1/2次方作圖（ip-v1/2）得到一條直線，說明什么問題？2.將表1中的峰電位對掃描速度作圖（Ep-v），并根據(jù)曲線解釋電極過程。3.將表2中的峰電流對濃度作圖（ip-C），將得到一條直線。試解釋之。4.表3中的峰電流之比值幾乎不隨掃描速度的變化而變化，并且接近于1，為什么？5.以表3中的峰電位之差值對掃描速度作圖（ΔEp-v），從圖上能說明什么問題？六、思考題1.解釋溶液的循環(huán)伏安圖的形狀2.如何利用循環(huán)伏安法判斷電極過程的可逆性2.6火焰原子吸收光譜法測定水中的痕量銅一、實驗?zāi)康?.了解TAS-990原子吸收分光光度計的結(jié)構(gòu)、性能和使用方法；2.掌握火焰原子吸收光譜法測定水中的痕量銅的方法。二、儀器與試劑1.儀器：TAS-990原子吸收分光光度計(北京普析通用儀器有限責任公司)；AC-IY空氣壓縮機；銅空心陰極燈；乙炔鋼瓶。2.試劑：金屬銅99.9%以上；硝酸，優(yōu)級純；乙炔氣，高純。銅標準溶液：由100μg/mL的銅和1%HNO3的溶液稀釋而成。三、實驗原理1.原子吸收光譜法：是基于蒸氣相中被測元素的基態(tài)原子對其原子共振輻射的吸收強度來測定試樣中被測元素含量的一種方法。2.原子吸收光譜：當有輻射通過自由原子蒸氣，且入射輻射的能量等于原子中電子由基態(tài)躍遷到較高能態(tài)所需要的能量時，原子就要從輻射場中吸收能量，產(chǎn)生共振吸收，電子由基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，同時伴隨著原子吸收光譜的產(chǎn)生。3.檢測原理：利用待測元素的空心陰極燈發(fā)出被測元素的特征光譜輻射，被火焰原子化器產(chǎn)生的樣品蒸汽中待測元素的基態(tài)原子所吸收，通過測量特征輻射被吸收的大小，求出待測元素的含量。4.原子吸收分光光度計結(jié)構(gòu)：原子吸收分光光度計主要由四部分組成，即光源、原子化系統(tǒng)、分光系統(tǒng)和檢測系統(tǒng)四個部分。如圖所示：原子吸收分光光度計結(jié)構(gòu)示意圖(1)光源空心陰極燈是一個封閉的氣體放電管。用被測元素純金屬或合金制成圓柱形空心陰極，用鎢或鈦、鋯做成陽極。燈內(nèi)充Ne或Ar惰性氣體，壓力為數(shù)百帕。發(fā)射線波長在370.0nm以下的用石英窗口，370.0nm以上的用光學(xué)玻璃窗口。施加適當電壓時，電子由空心陰極內(nèi)壁流向陽極，與惰性氣體碰撞使之電離產(chǎn)生正電荷，正電荷在電場的作用下向陰極內(nèi)壁猛烈轟擊，使陰極表面的金屬原子濺射出來，濺射出來的金屬原子再與電子、惰性氣體及離子發(fā)生碰撞而被激發(fā)，即產(chǎn)生了該金屬元素的特征光譜?？招年帢O燈的結(jié)構(gòu)如圖：空心陰極燈結(jié)構(gòu)圖使用時應(yīng)注意問題：空心陰極燈強度與工作電流有關(guān)，過大的電流會使發(fā)射線半寬度增大，并縮短燈的使用壽命。使用時還必須注意供電電流穩(wěn)定并經(jīng)過預(yù)熱(20~30min)使發(fā)射強度達到穩(wěn)定。(2)原子化系統(tǒng)原子化系統(tǒng)的作用是將試樣中的待測元素轉(zhuǎn)變?yōu)樵诱魵狻Ｈ鐖D所示,主要的部分有：噴霧器、霧化室，燃燒器和火焰?；鹧嬖踊到y(tǒng)裝置圖火焰原子化系統(tǒng)是利用火焰的溫度和氣氛使試樣原子化的裝置。試液進樣后首先進入霧化器，將試液霧化；接著進入預(yù)混合室，在預(yù)混合室中較大的氣溶膠凝聚形成水珠沿內(nèi)壁流入廢液管，使較小的氣溶膠充分混合均勻進入燃燒器，從而減少對火焰的干擾；氣溶膠在燃燒器中蒸發(fā)和原子化。使用火焰應(yīng)注意問題：a、試樣在火焰中的原子化程度與溫度有關(guān)，過低的溫度不利于被測元素分解成基態(tài)原子，過高能引起基態(tài)原子電離，降低靈敏度。對于高溫難熔元素（如Al、B、Be、Ti、V、W、Ta、Zr等），采用空氣-乙炔火焰時靈敏度很低，可采用一氧化二氮-乙炔火焰，這種火焰能達到2900℃高溫，并且有大量CN、NH、C等組成的強還原氣氛。b、燃氣與助燃氣的流量比，即燃助比=燃氣流量/助燃氣流量，影響火焰的氣氛。當燃助比小于1:6時稱貧燃火焰（氧化性氣氛）；等于1:4時稱化學(xué)計量火焰；大于1:3時稱富燃火焰（還原性氣氛）。實際測定時，必須根據(jù)不同元素分析條件選擇合適的燃助比。c、基態(tài)原子在火焰內(nèi)各部分的分布是不一樣的，必須使光源通過基態(tài)原子密度較大的火焰區(qū)域，因此應(yīng)該調(diào)節(jié)燃燒器的高度，以獲得較大的吸光度。四、實驗步驟1.配制標準溶液用移液槍分別移取Cu標準溶液0.0，0.1，0.2，0.3，0.4，0.5mL于100mL容量瓶中，用1%HNO3的溶液稀釋至刻度，其濃度分別為0、1、2、3、4、5μg·mL-1。2.光源中必須有所測元素的元素燈，若沒有，則將需要的元素燈換好。3.水封檢測，向儀器后方的小孔倒入少量水，使水能從廢液管流出，保證機器內(nèi)部不堵塞，保證孔內(nèi)有殘余水量。4儀器調(diào)節(jié)(1)打開抽風設(shè)備和穩(wěn)壓電源，然后打開主機電源開關(guān)，等待批示燈亮。(2)打開PC進入SOLAAR軟件(3)聯(lián)機等待10min。(4)設(shè)置分析參數(shù)。波長（nm）光譜帶寬（nm）燈光流（mA）濾波系數(shù)積分時間（s）燃燒器高度（mm）324.70.43.00.635火焰類型Air(Mpa，mL·min-1)C2H2(Mpa，mL·min-1)N2O(Mpa，mL·min-1)Air-C2H2化學(xué)計量焰0.220.051600(5)預(yù)熱30min后點尋峰（即尋找工作燈的特征波長）；點能量按鈕，選擇能量自動平衡（一般使其達到95﹪-100﹪）；點擊樣品，設(shè)置樣品參數(shù)。(6)打開空氣壓縮機AC-IY，使其壓力達到0.26MPa；逆時針打開乙炔總閥門，順時針慢慢打開輔閥門，使其壓力達到0.05Pa，等儀器前面的指示燈閃光后，按下點火鍵。(7)點擊測量，首先按提示測定0μg·mL-1的標準溶液，點較零；接著按提示依次測定1、2、3、4、5μg·mL-1的標準溶液和未知樣品進行測定（測定時等分析曲線穩(wěn)定后再進入下一樣品的測定）。打開“結(jié)果”窗口可看到分析結(jié)果，打開“校正”窗口可看到工作曲線和相關(guān)系。4.關(guān)機(1)關(guān)掉乙炔高壓閥等火焰自動熄滅（使系統(tǒng)內(nèi)不存在乙炔）。(2)當壓力為0時，關(guān)掉空氣壓縮機，并放氣、放水。(3)關(guān)元素燈，退回軟件。(4)關(guān)主機電源。(5)關(guān)閉穩(wěn)壓電源和抽風機。五、數(shù)據(jù)處理1.取未知樣品溶液經(jīng)2~3次測定結(jié)果的平均值，從工作曲線上查出該溶液中銅的含量。2.銅較穩(wěn)定，配備藥品可以保留一段時間，但未知樣品如果放時間較長則會有一定量的銅存在，所以在測定時可對未知樣品更新，多測量幾次，減少誤差的存在。3.本實驗的測量曲線、校正曲線和不同濃度所對應(yīng)的銅的含量見后面附錄。六、注意事項1.乙炔為易燃、易爆氣體，必須嚴格按照操作步驟進行。在點燃乙炔火焰之前，應(yīng)先開空氣，然后開乙炔氣；結(jié)束或暫停實驗時，應(yīng)先關(guān)乙炔氣，再關(guān)空氣。必須切記，以保安全。2.乙炔氣鋼瓶為左旋開啟，開瓶時，必須慢慢開啟，否則沖出氣流會使溫度過高，易引起燃燒或爆炸。3.點火時盡量遠離儀器，以免發(fā)生爆炸危機安全。七、思考題1.為什么要用空白液調(diào)零？2.為什么點燃火焰前，必須先開助燃氣，后開燃氣；而在結(jié)束時，要先關(guān)燃氣，后關(guān)助燃氣？3.在原子吸收光度法中，為什么要用待測元素的空心陰極燈作光源？能否用氘燈或鎢燈代替？為什么？2.7氣相色譜定性、定量測定混合烴含量（歸一化法）一、實驗?zāi)康?.了解氣相色譜儀的結(jié)構(gòu)及工作原理；2.掌握氣相色譜分析的基本操作和混合烴的分析方法；3.學(xué)習(xí)定量校正因子及歸一化法定量分析的基本原理和測定方法。二、儀器與試劑氣相色譜儀GC2010plus(日本島津)，色譜柱：PEG-20；分析純苯、甲苯、正己烷；微量進樣器（10μL或1μL）。三、實驗原理在色譜法中存在兩相，一相是固定不動的，我們把它叫做固定相；另一相則不斷流過固定相，我們把它叫做流動相。色譜法的分離原理就是利用待分離的各種物質(zhì)在兩相中的分配系數(shù)、吸附能力等親和能力的不同來進行分離的。氣相色譜工作原理：是利用試樣中各組份在氣相和固定液液相間的分配系數(shù)不同，當汽化后的試樣被載氣帶入色譜柱中運行時，組份就在其中的兩相間進行反復(fù)多次分配，由于固定相對各組份的吸附或溶解能力不同，因此各組份在色譜柱中的運行速度就不同，經(jīng)過一定的柱長后，便彼此分離，按順序離開色譜柱進入檢測器，產(chǎn)生的離子流訊號經(jīng)放大后，在記錄器上描繪出各組份的色譜峰。氣相色譜儀的組成部分(1)載氣系統(tǒng)：包括氣源、氣體凈化、氣體流速控制和測量；(2)進樣系統(tǒng)：包括進樣器、汽化室（將液體樣品瞬間汽化為蒸氣）；(3)色譜柱和柱溫：包括恒溫控制裝置（將多組分樣品分離為單個）；(4)檢測系統(tǒng)：包括檢測器，控溫裝置；(5)記錄系統(tǒng)：包括放大器、記錄儀、或數(shù)據(jù)處理裝置、工作站。氣相色譜儀分析基本流程：樣品由載氣吹動——>樣品經(jīng)色譜柱分離——>檢測器檢測成分——>工作站打印分析結(jié)果氣相色譜的定性鑒定依據(jù)是純凈化合物在相同的色譜條件下的保留時間相同。用氣相色譜進行定性鑒定時，必須要有相應(yīng)的標準樣品。歸一化法的優(yōu)點是計算簡便，定量結(jié)果與進樣量無關(guān)，且操作條件不需嚴格控制，是常用的一種色譜定量方法，當各組分色譜峰寬窄比較懸殊情況下，采用此法較為準確。該法的缺點是試樣中所有組分都必須分離流出，并且得到可測量的信號，其校正因子也均為已知。為了消除色譜條件對響應(yīng)值勤的影響，在色譜定量分析中通常采用相對校正因子f’i即被測物質(zhì)i與標準物質(zhì)s的絕對質(zhì)量校正因子之比值：f’i=fi/fs=(mi/Ai)/(ms/As)=miAs/msAi把所有出峰組分的含量之和按100%計的定量方法稱為歸一化法。使用歸一化法定量，要求試樣中的所有組分都能得到完全分離，并且在色譜圖上都能出峰，計算式為：mi%=fiAi/∑fiAi×100本實驗通過測量混合烴試樣中各組分的峰面積，利用相對校正因子，用歸一化法計算出各組分百分含量。四、實驗步驟1.打開氮氣、氫氣、空氣發(fā)生器的電源開關(guān)，調(diào)整輸出壓力穩(wěn)定在0.4Mpa左右（氣體發(fā)生器一般在出廠時已調(diào)整好，不用再調(diào)整）。2.打開色譜儀氣體凈化器的氮氣開關(guān)轉(zhuǎn)到“開”的位置。注意觀察色譜儀載氣B的柱前壓上升并穩(wěn)定大約10~15分鐘后，打開色譜儀的電源開關(guān)。3.按被測樣品的檢測條件設(shè)置各工作部件溫度。TVOC分析時的色譜條件：(a)柱箱：柱箱初始溫度50℃、初始時間10min、升溫速率5℃·min-1、終止溫度250℃、終止時間10min；苯分析時的色譜條件：(a)柱箱：柱箱初始溫度100℃、初始時間0min、升溫速率0℃·min-1、終止溫度0℃、終止時間0min；(b)進樣器和檢測器：都是150℃。4.點火：待檢測器（按“顯示、換檔、檢測器”可查看檢測器溫度）溫度升到100℃5.打開電腦及工作站A，打開一個方法文件，顯示屏左下方應(yīng)有藍字顯示當前的電壓值和時間。接著可以轉(zhuǎn)動色譜儀放大器面板上點火按鈕上邊的“粗調(diào)”旋鈕，檢查信號是否為通路(轉(zhuǎn)動“粗調(diào)”旋鈕時，基線應(yīng)隨著變化)。待基線穩(wěn)定后可進樣品進行分析檢測。本實驗是對苯和甲苯的正己烷溶液進行定性定量分析，進樣前微量進樣器應(yīng)先用正己烷清洗，然后用待測溶液反復(fù)清洗后(4~6次)，進樣。進樣同時點擊“啟動”按鈕或按一下色譜儀旁邊的快捷按鈕，進行色譜數(shù)據(jù)分析。分析結(jié)束時，點擊“停止”按鈕，數(shù)據(jù)即自動保存。6.關(guān)機程序：首先關(guān)閉氫氣和空氣氣源，使氫火焰檢測器滅火(盡量使管路及儀器內(nèi)氫氣燃盡)。在氫火焰熄滅后再將柱箱的初始溫度、檢測器溫度及進樣器溫度設(shè)置為室溫(20~30℃)五、數(shù)據(jù)處理及百分含量的計算根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，求算下表中相關(guān)值。實驗數(shù)據(jù)列表組分峰面積Ai相對校正因子fi′樣品峰面積Ai′百分含量單測值平均值單測值平均值苯1甲苯正己烷六、注意事項1.開機前必須先通載氣10~20min再開主機電源。2.機前壓力應(yīng)比柱前壓力高100Kpa，保證氣路系統(tǒng)不漏氣。3.不同的載氣在不同的操作溫度下都有最高橋電流限制，使用時不得超過。在關(guān)機前，應(yīng)將橋電流設(shè)置為“零”。4.進樣器應(yīng)先用待測液洗5~6次才可取樣進樣，進樣時間不超過1秒。進樣器用完后要用無水丙酮洗凈后收藏。使用1μL以下的微量進樣器時，不得把內(nèi)芯拔出外筒。七、思考題1.在色譜定量分析中，為什么常常需要測定被測組分的相對校正因子？熱導(dǎo)池檢測器的相對校正因子能否用于其它檢測器？2.色譜歸一化法定量分析有何特點？使用該法應(yīng)具備哪些條件？為什么本實驗可用該法定量？在色譜分析中，還有哪些定量分析方法？試簡述其原理。2.8離子色譜法測定水樣中F-、Cl-、SO42-一、實驗?zāi)康?.了解離子色譜法分析的基本原理及其操作方法；2.學(xué)習(xí)離子色譜儀的構(gòu)造和使用（特別是軟件）；3.掌握離子色譜法的定性和定量分析方法。二、儀器與試劑ICS-2000離子色譜儀(DIONEX)；微量進樣器；容量瓶；過濾器（帶微膜）。KOH淋洗液；F-、Cl-、SO42-標準溶液；經(jīng)0.45μm微孔濾膜過濾的去離子水，其電導(dǎo)率<5μS·cm-1。三、實驗原理離子色譜(IonChromatography，IC)是色譜法的一個分支，它是將色譜法的高效分離技術(shù)和離子的自動檢測技術(shù)相結(jié)合的一種分析技術(shù)。離子色譜法以離子交換樹脂為固定相，電解質(zhì)溶液為流動相，通常采用電導(dǎo)檢測器來進行檢測。分離的原理是基于離子交換樹脂上可離解的離子與流動相中具有相同電荷的溶質(zhì)離子之間進行的可逆交換和分析物溶質(zhì)對交換劑親和力的差別而被分離。適用于親水性陰、陽離子的分離。樣品溶液進樣之后，首先與分析柱的離子交換位置之間直接進行離子交換(即被保留在柱上)，用KOH作淋洗液分析樣品中的F-、Cl-和SO42-，保留在柱上的陰離子即被淋洗液中的OH-基置換并從柱上被洗脫。對樹脂親和力弱的分析物離子先于對樹脂親和力強的分析物離子依次被洗脫，這就是離子色譜分離過程，淋出液經(jīng)過化學(xué)抑制器，將來自淋洗液的背景電導(dǎo)抑制到最小，這樣當被分析物離開進入電導(dǎo)池時就有較大的可準確測量的電導(dǎo)信號。四、實驗步驟本實驗采用的是ICS-2000離子色譜系統(tǒng)，可以進行抑制型或非抑制型電導(dǎo)檢測，它由淋洗液、高壓泵、進樣閥、保護住/分離柱、抑制器、電導(dǎo)池和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成。(1)調(diào)校步驟操作前的準備工作①樣品的收集和保存樣品收集在用去離子水清洗的高密度聚乙烯瓶中。不要用強酸或洗滌劑清洗該容器，這樣做會使許多離子遺留在瓶壁上，對分析帶來干擾。如果樣品不能在采集當天分析，應(yīng)立即用0.45m的過濾膜過濾，否則其中的細菌可能使樣品濃度隨時間而改變。即使將樣品儲存在4C的環(huán)境中，也只能抑制而不能消除細菌的生長。如果分析NO2－和SO32－，應(yīng)盡快分析，因它們會分別氧化成NO3－和SO42－。不含有NO2－和SO32－的樣品可以儲存在冰箱中，一星期內(nèi)陰離子的濃度不會有明顯的變化。②樣品預(yù)處理對于酸雨、飲用水和大氣飄塵的濾出液可以直接進樣分析。對于地表水和廢水樣品，進樣前要用0.45m的過濾膜過濾；對于含有高濃度干擾基體的樣品，進樣前應(yīng)先通過Dionex公司的OnGuard預(yù)處理柱。本實驗樣品為自來水，應(yīng)過濾膜，如果離子濃度過高還應(yīng)稀釋處理。③樣品稀釋不同樣品中離子濃度的變化會很大，因此無法確定一個稀釋系數(shù)。很多情況下，低濃度的樣品不需要進行稀釋。NaHCO3/Na2CO3作為淋洗液時，用其稀釋樣品，可以有效地減小水負峰對F－和Cl－的影響（當F－的濃度小于50ppb時尤為有效），但同時要用淋洗液配制空白和標準溶液。稀釋方法通常是在100mL樣品中加入1mL濃100倍的淋洗液。本實驗采用KOH作為淋洗液，直接用高純水稀釋即可，但要做高純水空白。(2)開機①接通ICS-2000的電源，各部件狀態(tài)如下：部件狀態(tài)泵關(guān)進樣閥Load電導(dǎo)池當前讀數(shù)抑制器關(guān)池加熱器恢復(fù)關(guān)機前的設(shè)定值柱加熱器恢復(fù)關(guān)機前的設(shè)定值淋洗液發(fā)生器關(guān)CR-TC關(guān)接通計算機電源，等待屏幕右下角出現(xiàn)圖標后，啟動Chromeleon。從Broswer中打開控制面板。圖1控制面板(傳統(tǒng)型)控制面板(梯度型)將過濾后的去離子水注滿淋洗液瓶，打開HOME頁面，在EluentLevel處輸入實際體積（見圖2）；或者在控制面板的EluentBottle處輸入也可（見圖3）。ICS-2000根據(jù)流速和運行時間顯示淋洗液的消耗程度，體積少于200mL時自動發(fā)出警報。在STATUS頁面中還可以顯示使用淋洗液的剩余時間（見圖4）。圖2.設(shè)置淋洗液的液面圖3.設(shè)置淋洗液的液面圖4.狀態(tài)頁面②排氣泡注意：更換淋洗液或者淋洗液被抽干時，需要排氣泡。圖5.排氣泡操作示意圖③設(shè)置操作條件注意：點擊Chromeleon控制面板的SystemStartup鍵。泵、抑制器、CR-TC和淋洗液發(fā)生器開始工作，流速、抑制器電流和淋洗液濃度等參數(shù)恢復(fù)到系統(tǒng)停機前的設(shè)定值。在SUPPRESSOR頁面中選擇Automaticallyturnonwithpump，抑制器可以與泵同步開關(guān)；在ELUENTGENERATOR頁面中選擇Automaticallyturnonwithpump，淋洗液發(fā)生器和