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技術(shù)分享
紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)
紫外-可見(jiàn)分光光度計(jì)(UV)引用新型技術(shù),其功能強(qiáng)大,采用單色器技術(shù),波長(zhǎng)范圍190-1100nm,是各種涉及水和廢水分析領(lǐng)域的通用儀器,應(yīng)用范圍包括市政和工業(yè)廢水,飲用水,加工過(guò)程用水,地表水,冷卻水和鍋爐補(bǔ)給水等。
在水和廢水監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用,對(duì)于一個(gè)水系的監(jiān)測(cè)分析和綜合評(píng)價(jià),一般包括水相(溶液本身)、固相(懸浮物、底質(zhì))、生物相(水生生物)。在水質(zhì)的常規(guī)監(jiān)測(cè)中,紫外可見(jiàn)分光光度法占有較大的比重。由于水和廢水的成分復(fù)雜多變,待測(cè)物的濃度和干擾物的濃度差別很大,在具體分析時(shí)必須選擇好分析方法。
在農(nóng)產(chǎn)品和食品分析中可用于檢測(cè)的組分或成分有蛋白質(zhì)、賴氨酸、葡萄糖、維生素C、硝酸鹽、亞硝酸鹽、砷、汞等;
在植物生化分析中可用于檢測(cè)葉綠素、全氮和酶的活力等;
在飼料分析中可用于檢測(cè)煙酸、棉酚、磷化氫和甲酯等。
紫外可見(jiàn)吸收光譜主要產(chǎn)生于分子價(jià)電子在能級(jí)間的躍遷。利用一定頻率的紫外--可見(jiàn)光照射被分析的物質(zhì),引起分子中價(jià)電子的躍遷,它將有選擇地被吸收。吸收光譜可以反映出物質(zhì)的特征。它對(duì)物質(zhì)進(jìn)行定性分析、定量分析及結(jié)構(gòu)分析, 所依據(jù)的光譜是分子或離子吸收入射光中特定波長(zhǎng)的光而產(chǎn)生的吸收光譜。
按所吸收光的波長(zhǎng)區(qū)域不同,分為紫外分光光度法和可見(jiàn)分光光度法,合稱為紫外-可見(jiàn)分光光度法。
溶液對(duì)光的作用示意圖:
溶液對(duì)光吸收示意圖:
光吸收遵循朗伯-比爾定律:
I0--入射光輻射強(qiáng)度、I-- 透射光輻射強(qiáng)度、T --透射比、a--吸光系數(shù)、ε--摩爾吸光系數(shù)。
組成:光源、單色器,狹縫、樣品池、檢測(cè)器
1.光源:
①能提供連續(xù)的輻射;②光強(qiáng)度足夠大;③在整個(gè)光譜區(qū)內(nèi)光譜強(qiáng)度不隨波長(zhǎng)有明顯變化;④光譜范圍寬;⑤使用壽命長(zhǎng),價(jià)格低。 鎢燈——可見(jiàn)光區(qū) 320~2500nm
氫燈或氘燈——紫外光區(qū) 195-375nm
2.單色器:包括狹縫、準(zhǔn)直鏡、色散元件
單色器是分光光度計(jì)的心臟部分,它的作用是把來(lái)自光源的混合光分解為單色光并能隨意改變波長(zhǎng)。它的主要組成部件和作用是:
①入射狹縫——限制雜散光進(jìn)入。
②色散元件——即棱鏡或光柵,是核心部件,可將混合光分解為單色光。 ③準(zhǔn)直鏡——把來(lái)自入射狹縫的光束轉(zhuǎn)化為平等光,并把來(lái)自色散元件的平等光聚焦于出射狹縫上。
④出射狹縫——只讓特定波長(zhǎng)的光射出單色器。
3. 吸收池
玻璃—由于吸收紫外UV光,僅適用于可見(jiàn)光區(qū);石英—適用于紫外和可見(jiàn)光區(qū)。
4 檢測(cè)器
檢測(cè)器的作用是檢測(cè)光信號(hào),并將光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)?,F(xiàn)今使用的分光光度計(jì)大多采用光電管或光電倍增管作為檢測(cè)器。
5.記錄裝置:常用的信號(hào)顯示裝置有直讀檢流計(jì),電位調(diào)節(jié)指零裝置,以及自動(dòng)記錄和數(shù)字顯示裝置等。
按其光學(xué)系統(tǒng)可分為單波長(zhǎng)分光光度計(jì)和雙波長(zhǎng)分光光度計(jì)。
單波長(zhǎng)單光束分光光度計(jì):
特點(diǎn):使用時(shí)來(lái)回拉動(dòng)吸收池、對(duì)光源要求高、比色池配對(duì)
單波長(zhǎng)雙光束分光光度計(jì):
特點(diǎn):不用拉動(dòng)吸收池、可以減小移動(dòng)誤差、對(duì)光源要求不高、
可以自動(dòng)掃描吸收光譜。
雙波長(zhǎng)分光光度計(jì):
特點(diǎn):
利用吸光度差值定量、消除干擾和吸收池不匹配引起的誤差。
一、 儀器測(cè)量條件的選擇
1.適宜的吸光度范圍
由朗伯-比爾定律可知:
A=lg1/T=εcl
微分后得:
dlgT=0.4343dT/T= -εldc
或 0.4343ΔT/T= -εlΔc
代入朗伯-比爾定律有:
Δc/c=0.4343ΔT/TlgT
要使測(cè)定的相對(duì)誤差Δc/c最小,求導(dǎo)取極小得出:
lgT=-0.4343=A
即當(dāng)A=0.4343時(shí),吸光度測(cè)量誤差最小。
最適宜的測(cè)量范圍為0.2~0.8之間。
二、入射光波長(zhǎng)的選擇
通常是根據(jù)被測(cè)組分的吸收光譜,選擇最強(qiáng)吸收帶的最大吸收波長(zhǎng)為入射波長(zhǎng)。當(dāng)最強(qiáng)吸收峰的峰形比較尖銳時(shí),往往選用吸收稍低,峰形稍平坦的次強(qiáng)峰或肩峰進(jìn)行測(cè)定。
三、狹縫寬度的選擇
為了選擇合適的狹縫寬度,應(yīng)以減少狹縫寬度時(shí)試樣的吸光度不再增加為準(zhǔn)。一般來(lái)說(shuō),狹縫寬度大約是試樣吸收峰半寬度的十分之一。
四、顯色反應(yīng)條件的選擇
對(duì)多種物質(zhì)進(jìn)行測(cè)定,常利用顯色反應(yīng)將被測(cè)組分轉(zhuǎn)變?yōu)樵谝欢úㄩL(zhǎng)范圍有吸收的物質(zhì)。常見(jiàn)的顯色反應(yīng)有配位反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)等。這些顯色反應(yīng),必須滿足以下條件:
1.反應(yīng)的生成物必須在紫外-可見(jiàn)光區(qū)有較強(qiáng)的吸光能力,即摩爾吸光系數(shù)較大;
2.反應(yīng)有較高的選擇性,即被測(cè)組分生成的化合物吸收曲線應(yīng)與共存物質(zhì)的吸收光譜有明顯的差別;
3. 反應(yīng)生成的產(chǎn)物有足夠的穩(wěn)定性,以保證測(cè)量過(guò)程中溶液的吸光度不變;
4.反應(yīng)生成物的組成恒定。
五、參比溶液的選擇
測(cè)定試樣溶液的吸光度,需先用參比溶液調(diào)節(jié)透光度(吸光度為0)為100%,以消除其它成分及吸光池和溶劑等對(duì)光的反射和吸收帶來(lái)的測(cè)定誤差。參比溶液的選擇視分析體系而定,具體有:
1.溶劑參比:試樣簡(jiǎn)單、共存其它成分對(duì)測(cè)定波長(zhǎng)吸收弱,只考慮消除溶劑與吸收池等因素
2.試樣參比:如果試樣基體溶液在測(cè)定波長(zhǎng)有吸收,而顯色劑不與試樣基體顯色時(shí),可按與顯色反應(yīng)相同的條件處理試樣,只是不加入顯色劑。
3.試劑參比:如果顯色劑或其它試劑在測(cè)定波長(zhǎng)有吸收,按顯色反應(yīng)相同的條件,不加入試樣,同樣加入試劑和溶劑作為參比溶液。
4. 平行操作參比:用不含被測(cè)組分的試樣,在相同的條件下與被測(cè)試樣同時(shí)進(jìn)行處理,由此得到平行操作參比溶液。