石墨爐原子吸收光譜儀在電廠水質(zhì)分析中的應用

1、石墨爐原子吸收光譜儀在電廠水質(zhì)分析中的應用 摘 要：高參數(shù)大容量電力機組時代，分光光度法測定水汽系統(tǒng)中銅鐵離子含量已不能滿足化學監(jiān)督的需要，石墨爐原子吸收法具有不可替代的優(yōu)勢。從原子吸收光譜法的基本原理、水樣的采集及預處理、石墨爐溫度時間程序的建立、標準工作曲線的繪制、石墨管的壽命延長、儀器的使用維護及注意事項等方面進行講述。目的是使石墨爐原子吸收光譜儀更好地服務于化學監(jiān)督工作，得到更加準確真實的水質(zhì)數(shù)據(jù)，保障運行發(fā)電機組的安全經(jīng)濟運行。 關(guān)鍵詞：石墨爐 銅鐵離子 使用壽命 維護 中圖分類號：tm621 文獻標識碼：a 文章編號：1007-3973（2013）002-134-02 電力行業(yè)已經(jīng)

2、是大容量、高參數(shù)機組為主的全新時代。隨著機組參數(shù)日益增大，對化學監(jiān)督工作提出了更高的要求。水汽系統(tǒng)中銅鐵離子含量直接關(guān)系到機組的安全經(jīng)濟運行。超臨界機組的給水銅鐵控制標準已經(jīng)降至fe 1 原子吸收光譜法基本原理 原子吸收光譜法是將待測元素的化合物在高溫下進行原子化，即在高溫下使其解離成為基態(tài)原子，并形成原子蒸汽。當使用與待測元素相同的空心陰極燈發(fā)射出的特征線穿過一定厚度的原子蒸汽時，光的一部分被原子蒸汽中待測元素的原子所吸收，透過光經(jīng)單色器將其非特征吸收線分離去，經(jīng)檢測系統(tǒng)測量出吸收后的光強度。根據(jù)朗伯-比耳定律，吸光度與原子化器中待測元素原子的濃度成正比，用標準溶液求出吸收系數(shù)，就能計算出待

3、測元素的含量。 我廠配備的是美國pe公司的aa-600石墨爐原子吸收光譜儀。 2 水樣的采集和預處理 石墨爐分析一次進樣量僅為20ul，可選用高品質(zhì)的pp（聚乙烯）小容量瓶子（如50毫升），以減少取樣瓶的污染可能。取樣瓶事先要用20%的硝酸溶液浸泡24小時以上。取樣前需加入優(yōu)級純或光譜純的硝酸溶液（1+1）0.5毫升1毫升左右，避免因取樣瓶壁吸附被測離子而影響測定結(jié)果，并使水中銅鐵以硝酸鹽的形式存在。 高參數(shù)機組的水汽系統(tǒng)中雜質(zhì)含量很少，基體相對較純，因此水樣的預處理盡可能的簡單化，以防止污染且使被測元素的損失降至最低的程度。工作的環(huán)境應保持潔凈避免落入灰塵等雜質(zhì)。在dl/t955-2005火

4、力發(fā)電廠水汽試驗方法銅鐵的測定石墨爐原子吸收法中建議將水樣用電熱板加熱濃縮冷卻后再定容，在此過程中增加了燒杯、容量瓶等容器，和加熱轉(zhuǎn)移等過程，很容易引進污染。經(jīng)過試驗驗證僅酸化水樣和加熱消解水樣測試結(jié)果具有一致性，故而實際工作中可取消此步驟。 3 空白值的校正 實驗所用硝酸的級別對空白值影響很大。當使用分析純（ar）硝酸時，空白信號值在0.0300左右，使用優(yōu)級純（gr）硝酸時，空白信號值在0.0060左右，使用了光譜純（sp）硝酸后，空白信號值在0.0015左右。可見使用高級別的硝酸，能有效減小背景誤差，提高分析結(jié)果的可靠性。 4 石墨爐溫度時間程序的建立 在石墨爐分析中，石墨爐的升溫參數(shù)在

5、整個分析中起著極為重要的作用，直接關(guān)系到實驗的靈敏度和準確性。試樣被加入石墨管中經(jīng)過干燥、灰化、原子化、高溫清洗四個階段。干燥階段去除樣品水分，灰化階段去除基體干擾，原子化階段使樣品中被測的元素原子化，最后經(jīng)過高溫清洗階段去除留在石墨管中殘余的樣品。干燥階段要求平穩(wěn)的進行，控制溶液不要沸騰，否則會產(chǎn)生濺射，引起原子吸收峰形不規(guī)則或者出現(xiàn)雙峰，使測定結(jié)果不可靠和穩(wěn)定性差?；一A段只要不損失待分析元素，溫度盡可能高些，可減少基體組分的影響。通過用純標準溶液制作待分析元素灰化曲線，確定其最佳灰化溫度。在保證試樣充分原子化的條件下，原子化溫度盡量低些，時間短點，以保護石墨管。通過實驗仔細觀察原子化階段

6、的原子吸收和背景吸收信號輪廓形狀，比較好的情況是：原子吸收信號較銳，無拖尾，背景吸收信號小。 5 工作曲線的建立 以硝酸溶液（1+199）為空白溶液和稀釋溶液，以銅鐵標液（20 g/l）為最高濃度工作溶液，設(shè)置五個以上校正標準工作溶液濃度，自動進樣器將自動進行稀釋配制。以濃度為橫坐標，以吸光度為縱坐標，繪制工作曲線。銅鐵標準工作液宜在分析時當天配制，以保證工作液的穩(wěn)定性。由于儀器狀態(tài)等多方面的因素影響，最好每次開機測量前重制標準曲線。 6 石墨管使用壽命的延長 石墨管是石墨爐原子吸收光譜儀中昂貴的消耗品。一只進口涂層石墨管正常壽命在600700次，如果使用不當，少的只有400多次就報廢。正確合

7、理的使用和維護能使壽命延長到2000次每只。石墨管的使用壽命，除了自身的質(zhì)量以外，還和以下因素有關(guān)： （1）氬氣在石墨爐中的作用是防止石墨管在高溫下氧化，氬氣的純度越高對石墨管的保護就越好，一般要求在99.998%或更高。氬氣的流量一般控制在350-400kpa，流量過小石墨管表面易與殘留的氧氣高溫氧化，影響石墨管的壽命；流量過大，被檢測樣品易揮發(fā)影響結(jié)果的準確性。 （2）被測樣品的濃度含量越大，清潔度越差，經(jīng)過高溫化后在石墨管和石墨錐中沉積的碳化物就越多，加大了石墨爐升溫的電流，加速了石墨管的損耗。所以應經(jīng)常用無水酒精棉球清潔石墨錐和石墨管上的石墨粉和碳化物等雜質(zhì)。 （3）試液的用酸量不宜過

8、大，在保證酸化效果的基礎(chǔ)上盡量少一些，減少對石墨管的腐蝕。通常不使用鹽酸而用1%以下的硝酸，因為鹽酸具有較強的滲透性，對石墨管會造成腐蝕直至斷裂。 （4）干燥階段應保證完全排除管中樣品溶液的蒸氣。殘留的蒸氣在灰化和原子化等高溫階段會引起管表面的嚴重腐蝕。原子化溫度越低時間越短越有利于保護石墨管。因為在原子化階段保護氣氬氣是停供的。在保證靈敏度的情況下，通過實驗找到盡可能低的原子化溫度和時間。 （5）每次開機要檢查冷卻水的溫度和壓力，確保冷卻水暢通。如果冷卻不及時，會影響石墨爐的降溫速度，造成石墨管與空氣接觸表面氧化，從而加速石墨管的老化。 （6）進樣時候針不能碰到石墨管進樣口的邊緣。樣品落到進

9、樣口的周圍，會造成石墨管外部涂層的快速損壞。 （7）如何判斷石墨管需要更換？主要靠個人經(jīng)驗。從外觀判斷：管子表面出現(xiàn)明顯的磨損蜂窩狀或蛻皮現(xiàn)象，整體變形為腰鼓狀。在原子化時，亮度明顯高于初使時。更準確的判斷方法是：每更換一只新石墨管時，空燒十余次后重復進數(shù)次合適濃度的銅標樣，記錄下吸光度值，此值作為以后的參考值。當管子使用到一定次數(shù)或產(chǎn)生上項的現(xiàn)象后，再次進行銅標準測量，如果吸光值與參考值出入較大并伴有重現(xiàn)性下降，說明此管壽命已到。 7 儀器的使用維護及注意事項 對測量環(huán)境的要求：（1）用于安裝儀器的實驗室應設(shè)在附近無強電磁場和強熱輻射源的地方，不宜建在會產(chǎn)生劇烈振動的設(shè)備和車間附近，應避免日

10、光直射、煙塵、污濁氣流及水蒸氣的影響。（2）實驗室內(nèi)應經(jīng)常保持清潔和溫度、濕度適宜?？諝庀鄬穸葢∮?0%，溫度應控制在15-30。（3）預處理使用的酸化劑具有揮發(fā)性，所以通常應將預處理安排在另一間試驗室內(nèi)進行，以避免交叉干擾。 自動進樣裝置的使用維護：（1）經(jīng)常更換自動進樣器清洗瓶中的水，可使用超純水或0.2%的hno3溶液。（2）進樣針不應有彎曲現(xiàn)象，應與金屬桿成一條直線，并呈45度角斜口朝前。并盡最大可能將進樣針與石墨管里面內(nèi)口相切，但不要接觸。從垂直方向看，進樣針應位于加樣孔的正中心，其深度應離平臺12mm處。（3）分析前應將進樣針清洗多次并將爐子空燒12次。（4）一段時間后可將插入清洗桶中的管子取出放入一定濃度的hno3溶液中清洗進樣針。 8 結(jié)語 aa-600石墨爐原子吸收光譜儀在我廠近3年的使用以來，工作曲線理想，靈敏度好，檢出限低，樣品的重復性再現(xiàn)性好，結(jié)果真實可信，試樣消耗少，自動化程度高，省時省力。具有其他方法無可比擬的優(yōu)勢。但其結(jié)構(gòu)復雜，技術(shù)含量高，需要化驗人員具備較高的專業(yè)素質(zhì)，最好