專利名稱：原子光譜儀樣品進入方法
技術領域：
本發(fā)明是關于一種在原子光譜儀氫化進樣系統(tǒng)中提高(或增加)元素形成氫化物百分率的方法，尤其是關于通過加熱含元素的樣品溶液與還原氫的反應體系，從而提高在常溫下能發(fā)生氫化反應但生成的氫化物的產(chǎn)率非常低的元素(常溫下易氫化的九個元素砷銻鉍鍺錫鉛硒碲汞除外)形成高產(chǎn)率氫化物的方法。
目前原子光譜儀中所使用的氫化物發(fā)生進樣系統(tǒng)，無論是間斷式進樣還是連續(xù)式進樣，全都是常溫氫化發(fā)生反應系統(tǒng)。這些常溫氫化發(fā)生裝置可以從許多公司買到。它們的用途是用來使傳統(tǒng)上易形成氫化物的九個元素(砷，銻，鉍，鍺，錫，鉛，硒，碲，汞)通過氫化發(fā)生進樣法被導入原子光譜儀進行測定。這九個元素在常溫下就有很強的形成氫化物的能力，并且形成可揮發(fā)性氫化物的百分率與氫化裝置形狀與結構有關系，但關系不大。
近年來，由于儀器的不段發(fā)展，有關其它元素可發(fā)生氫化反應形成氫化物的研究也不斷深入。郭小偉等于1995年發(fā)現(xiàn)了在常溫下酸性水溶液中的鋅和鎘可以被硼氫化鈉溶液還原成可揮發(fā)性氫化物，并且運用該發(fā)現(xiàn)在在原子熒光光譜儀上測定了實際樣品中的鋅和鎘。
Aderval.S Luna和P.Pohl分別在2000年和2001年報到了一些元素如金，銀，銅，錳，鈦等在常溫下可以形成比較弱的氫化物。但這些研究結果還有以下問題需要解決(1)靈敏度和檢出限并不是好于常規(guī)氣動霧化進樣。這是因為常溫下這些元素形成可揮發(fā)性的氫化物的能力很弱，氫化物產(chǎn)率很低，樣品溶液中的元素一部分被氫化揮發(fā)，另一部分還殘留在溶液中。(2)嚴重的殘留效應。這是因為前一個樣品中有很大部分元素還在溶液中，當溶液被排出后，還有微量元素粘在氫化發(fā)生器內壁，當用不含元素的酸性空白溶液和硼氫化鈉作為空白運行時，產(chǎn)生很強空白信號，而使方法幾乎無法應用于實際工作。
本發(fā)明具有如下優(yōu)點(1)顯著的提高了元素的氫化發(fā)生產(chǎn)率。許多在常溫下氫化物形成百分率很低的元素(Au，Ag，Ni，Pd，Pt，Rh，Ru，Zn，Cu，Co，Sc，Y，Ti，V，Cr，Mn，F(xiàn)e，Zr，等)在提高氫化反應溫度后，其氫化產(chǎn)率顯著提高，使可通過氫化發(fā)生法在原子光譜儀上測定的元素從原來的九種擴大到現(xiàn)在的幾十種。(2)顯著地提高了元素分析的靈敏度，降低了檢出限。(3)消除了殘留效應，提高了樣品分析的準確性與樣品分析速度。
本發(fā)明由以下四個步驟組成(一)加熱含元素的樣品溶液與氫的還原反應體系，使該反應(生成氫化物)在高于室溫的溫度下進行。(二)使生成的元素氫化物從樣品溶液(或殘渣)中分離出來。(三)除去與分離出來的氫化物一起伴隨的溶劑氣霧。(四)使除去溶劑氣霧后的氫化物被載氣導入原子光譜儀中的原子(離子)化器中進行光譜或質譜測定。
下面對本發(fā)明的四個步驟給予說明(一)加熱含元素的樣品溶液與氫的還原反應體系，使該反應(生成氫化物)在高于室溫的溫度下進行對某一具體的含元素的樣品溶液，其與氫的還原反應體系被加熱的具體溫度取決于下列因素形成氫化物的元素的性質，所形成的氫化物的穩(wěn)定性，溶解元素的溶劑的性質(黏度，揮發(fā)性等)，含元素的樣品的性質(樣品狀態(tài)，元素含量，基體性質等)，對檢出限的要求，氫化進樣系統(tǒng)的具體構造，含元素的樣品溶液和還原氫在反應前被進入的方式，所采用的加熱方式和方法，測定元素的光譜儀器的類型等一系列具體條件。
當含元素的樣品溶液是水溶液時，且氫化反應后的殘余主體仍是水溶液時，反應體系被加熱的溫度范圍應是大于室溫而小于或等于100攝氏度，最好是70-100攝氏度。
當含元素的樣品溶液是水溶液，且氫化反應后反應體系中所有的水都被汽化變成水蒸汽時，反應體系被加熱的溫度應是大于100攝氏度，最好是大于是100攝氏度而小于140攝氏度。
氫化反應體系被加熱的方式是即可以先加熱含元素的樣品溶液和(或)還原氫到一定溫度，然后混和它們在一起反應；也可以是在反應器中先混和樣品溶液與還原氫在一起(此時發(fā)生常溫反應)，然后再加熱反應體系到一定溫度使二者進一步完全反應?；蛘呤桥c前兩種完全不同的加熱方式。
用于加熱氫化反應的熱源，可以是一切能產(chǎn)生熱效應的熱源，這些熱源包括微波加熱，紅外加熱，電磁加熱，電阻加熱，光加熱等。
含元素的樣品溶液，即包括溶質完全溶解在溶劑中的真溶液，也包括某些乳狀溶液和懸浮溶液。有些樣品能以乳狀或懸浮狀態(tài)均勻地分散在溶液中，但樣品中的某些元素確仍然能與還原氫發(fā)生氫化反應而進行氫化發(fā)生法測定，在這種情況下可直接通過該發(fā)明方法測定樣品中的元素。
反應前樣品的進樣方式可以是連續(xù)進樣，間斷進樣，或流動注射。
當含元素的樣品溶液是傳統(tǒng)的易形成氫化物的九個元素(砷，銻，鉍，鍺，錫，鉛，硒，碲，汞)中的一個或幾個元素溶解在水中所形成的水溶液時，此時反應本系被加熱的溫度應大于50攝氏度而小于100攝氏度，最好是80-100攝氏度；且進樣方式是連續(xù)進樣或流動注射進樣。
(二)使生成的元素氫化物從樣品溶液(或殘渣)中分離出來。
盡管生成的元素氫化物是氣態(tài)可揮發(fā)的，但其在溶液中有一定的溶解度，當反應后的殘余主體仍是溶液時，該溶液中含有一定量的氫化物。為了使反應中生成的氫化物盡可能多的被導入原子光譜儀器，最好是使用載氣霧化加熱反應后的溶液，或用載氣從溶液里面鼓吹氣泡等方法有效的提取溶液中溶解殘留的氫化物。當然，也可以使用其它的有效方法來盡可能多的使氫化物從溶液中分離出來。
(三)除去與分離出來的氫化物一起伴隨的溶劑氣霧。
在步驟(一)和(二)過程中要產(chǎn)生一些溶劑的蒸汽和霧氣(如果是水溶液，則產(chǎn)生的是水汽和水霧)，它們將伴隨過程中生成的氫化物，被載氣一起載入原子光譜儀器的原子(離子)化器中參與元素的測定過程。如果過程中產(chǎn)生的溶劑氣霧(如水汽或水霧)對原子光譜儀進行元素測定時沒有影響，則該發(fā)明由步驟(一)和(二)以及(四)組成。如果過程中產(chǎn)生的溶劑氣霧(如水汽或水霧)對原子光譜儀進行元素測定時有影響(如使火焰不穩(wěn)定，測定的背景加大使測定結果不穩(wěn)定等)，則必須使用合適的方法(如冷水凝結，制冷劑凝結，化學吸水劑吸附等)除去全部或部分溶劑氣霧。
(四)使除去溶劑氣霧后的氫化物被載氣導入原子光譜儀中的原子(離子)化器中進行光譜或質譜測定。
應當指出的是該發(fā)明所包括的四個步驟，在具體的實驗或工作中并不是分開的非常清楚，有時這四個步驟中的相鄰的兩個，三個，甚至四個步驟是部分重疊或全部重疊在一起的。這四個步驟是從整個方法的微觀順序所劃分的，它的宏觀表現(xiàn)有時明顯有時不明顯，這取決于該方法的具體實施工藝和設備。
權利要求
1.一種用于提高(或增加)元素形成氫化物的百分率的方法，該方法應用于原子光譜儀(AFS，AAS，AES，ICP-AES，ICP-MS，等)中的樣品進入系統(tǒng)。其特征在于該方法由以下四個步驟組成(1)加熱含元素的樣品溶液與氫的還原反應體系，使該反應(生成氫化物)在高于室溫的溫度下進行。(2)使生成的元素氫化物從樣品溶液(或殘渣)中分離出來。(3)除去與分離出來的氫化物一起伴隨的溶劑氣霧。(4)使除去溶劑氣霧后的氫化物被載氣導入原子光譜儀中的原子(離子)化器中進行光譜或質譜測定。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于如果步驟(1)和(2)過程中產(chǎn)生的溶劑氣霧(如水汽或水霧)對原子光譜儀進行元素測定時沒有影響，則該發(fā)明由步驟(1)和(2)以及(4)組成。
3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于對某一具體的含元素的樣品溶液，其與氫的還原反應體系被加熱的具體溫度取決于下列因素形成氫化物的元素的性質，所形成的氫化物的穩(wěn)定性，溶解元素的溶劑的性質(黏度，揮發(fā)性等)，含元素的樣品的性質(樣品狀態(tài)，元素含量，基體性質等)，對檢出限的要求，氫化進樣系統(tǒng)的具體構造，含元素的樣品溶液和還原氫在反應前被進入的方式，所采用的加熱方式和方法，測定元素的光譜儀器的類型等一系列具體條件。
4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于當含元素的樣品溶液是水溶液，且氫化反應后的殘余主體仍是水溶液時，反應體系被加熱的溫度范圍應是大于室溫而小于或等于100攝氏度；最好是70-100攝氏度。
5.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于當含元素的樣品溶液是水溶液，且氫化反應后反應體系中所有的水都被汽化變成水蒸汽時，反應體系被加熱的溫度應是大于100攝氏度而小于所生成的氫化物的分解溫度；最好是大于是100攝氏度而小于140攝氏度。
6.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于氫化反應體系被加熱的方式是即可以先加熱含元素的樣品溶液和(或)還原氫到一定溫度，然后混和它們在一起反應；也可以是在反應器中先混和樣品溶液與還原氫在一起(此時發(fā)生常溫反應)，然后再加熱反應體系到一定溫度使二者進一步完全反應；或者是與前兩種加熱方式都不同的另外加熱方式。
7.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于用于加熱氫化反應的熱源，可以是一切能產(chǎn)生熱效應的熱源，這些熱源包括微波加熱，紅外加熱，電磁加熱，電阻加熱，光加熱等。
8.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于含元素的樣品溶液，即包括溶質完全溶解在溶劑中的真溶液，也包括某些乳狀溶液和懸浮溶液。進樣方式可以是連續(xù)進樣，間斷進樣，或流動注射。最好是使用連續(xù)進樣方式。
9.根據(jù)權利要求1，其特征在于當含元素的樣品溶液是傳統(tǒng)的易形成氫化物的九個元素，即砷，銻，鉍，鍺，錫，鉛，硒，碲，汞中的一個或幾個元素溶解在水中所形成的水溶液時，此時反應體系被加熱的溫度應大于50攝氏度而小于100攝氏度，最好是70-100攝氏度；且進樣方式是連續(xù)進樣或流動注射進樣。
全文摘要
本發(fā)明屬于分析儀器領域。本發(fā)明由以下步驟組成(1)加熱含元素的樣品溶液與氫的還原反應體系，使該反應(生成氫化物)在高于室溫的溫度下進行。(2)使生成的氫化物從樣品溶液(或殘渣)中分離出來。(3)除去與分離出來的氫化物一起伴隨的溶劑氣霧。(4)使除去溶劑氣霧后的氫化物被載氣導入原子光譜儀中的原子(離子)化器中進行光譜或質譜測定。該發(fā)明用于原子光譜儀(AFS，AAS，ICP－AES，ICP－MS等)上的進樣系統(tǒng)，不僅適用于傳統(tǒng)上易形成氫化物的九個元素(砷，銻，鉍，鍺，錫，鉛，硒，碲，汞)的樣品分析進入，也適用于其它幾十種元素(金，銀，鈷，鈀，......等)的樣品分析進入。
文檔編號G01N1/28GK1437014SQ0310322
公開日2003年8月20日 申請日期2003年1月25日 優(yōu)先權日2002年2月4日
發(fā)明者段旭川, 李鴻敏 申請人:李學璧