6.2.5 Atomová absorpční spektroskopie
AAS je silný analytická technika pro analýzu prvků přítomných v komplexních vzorcích jako jsou potraviny a biologických a environmentálních vzorcích pomocí měření záření absorbováno na cílový prvek.112 moderních systémů AAS je vybaveno zdrojem záření, rozprašovačem, monochromátorem, detektorovým systémem a počítačem. Schematická demonstrace atomového absorpčního spektrometru je znázorněna na obr. 6.3.
Obrázek 6.3. Schematická demonstrace atomového absorpčního spektrometru.
v analýze založené na AAS pochází záření dosahující monochromátoru ze tří zdrojů. Tyto jsou oslabené paprsek od zdroje záření (tj. dutou katodou), který je specifický emisí; emise z atomů vzorku včetně cílové a necílové atomy, které jsou nadšeni tím, že plamen (nespecifické emisí); a záření vyplývající ze spalování paliva pro zajištění plamene. Systémy AAS jsou navrženy a vyrobeny tak, aby eliminovaly nespecifické emise z dosažení detektoru. Toho je dosaženo umístěním monochromátoru mezi rozprašovač (tj. plamen) a detektor. Monochromátor v systémech AAS rozptyluje vlnové délky světla, které nejsou specifické pro cílový prvek, a izoluje specifickou linii. Proto záření dopadajícího na detektor je součtem záření zeslabené záření zdroje světla a záření emitovaného nadšený atomy analytu v atomizéru. Vzhledem k tomu, že množství záření absorbovaného atomy cílového prvku v plameni je rozhodující, je nutné upravit emise z excitovaných atomů analytu v plameni. To se provádí pomocí sekačky paprsku kolmé na světelnou dráhu mezi zdrojem záření a rozprašovačem. AAS vyžaduje použití zdrojů záření, které mají užší emisní spektrum než šířka absorpční čáry stopových prvků, které mají být analyzovány. Jinak se získají nízké hodnoty absorbance, což snižuje citlivost. Zdroje záření používané v AAS jsou duté katodové výbojky, bezelektrodové výbojky, nepřetržité světelné zdroje a výbojky páry, které se účinně používají v systémech AAS. Mezi těmito zdroji záření se v systémech AAS častěji používají duté katodové lampy.
dutou katodou se skládá z duté trubice naplněné inertním plynem, například Ne nebo Ar při tlaku, rozsah mezi 1 a 5 torr, anody jsou vyrobeny z wolframu, katoda vyrobena z kovové formy prvku, které mají být detekovány.113 schematické znázornění duté katodové lampy je znázorněno na obr. 6.4. Když je na elektrody aplikováno napětí (tj. 300 V), dutá katodová lampa vydává záření, které je charakteristické pro kov v katodě. Pokud je například katoda vyrobena z Fe, bude emitováno spektrum Fe. Protože záření prochází plamenem obsahujícím atomizovaný vzorek, absorbují toto záření pouze atomy Fe, protože emitované vlnové délky z duté katodové lampy jsou specifické vůči atomům železa. To znamená, že pro každý analyzovaný prvek je nutné použít jinou lampu. Existuje však omezený počet komerčně dostupných víceprvkových svítilen, které obsahují katody vyrobené z více než jednoho prvku. Duté katodové lampy pro analýzu přibližně 60 prvků jsou komerčně dostupné.
Obrázek 6.4. Schematické zobrazení duté katodové lampy.
Na druhou stranu, indukční výbojky se používají jak v atomové absorpční a atomové fluorescenční spektrometrie. Tento typ lampy neobsahuje žádné elektrody, ale dutou skleněnou nádobu naplněnou inertním plynem, jako je Ar.114 výboj je produkován spíše vysokofrekvenční cívkou generátoru než elektrickým proudem. Bezelektrodové výbojky jsou vhodné pro analýzu těkavých prvků, jako jsou Hg, As a Cd. Hlavní nevýhodou bezelektrodových výbojek je jejich krátká životnost.
druhou důležitou částí AAS je atomizér, kde jsou ionty nebo molekuly v plynné fázi atomizovány na základní úrovni. Atomizační účinnost rozprašovače má zásadní vliv na úspěšnou analýzu analýz založených na AAS. Citlivost analýzy je přímo úměrná stupni atomizace analyzovaného kovu. Atomizéry jsou tradičně rozděleny do dvou skupin, které jsou atomizéry na bázi plamene a bezplamenné atomizéry.
v případě rozprašovačů na bázi plamene se vzorek obsahující analyt smísí se směsí plynů tvořící plamen v kapalné formě. V této plynné směsi se vzorková kapalina rozptýlí do mlhy. Výsledná směs se přivádí do hlavy plamene a do plamene, kterým je spalovací zóna. Nakonec se atomizační proces provádí v plameni. V rozprašovačích plamene závisí teplota plamene na typu hořlavého a hořlavého plynu v plynné směsi tvořící plamen. Vzduch / acetylen je nejčastěji používanou směsí plynů. I když existují praktické aplikace plamene rozprašovače, tento typ atomizéru má některé nevýhody, jako je například analýza omezeného množství prvků, které nejsou vhodné pro práci ve vakuové UV oblasti, obtíže v analýze malých množství vzorků, a nízká citlivost. Návrh a vývoj bezplamenných rozprašovačů vedl k odstranění těchto problémů.
V atomové absorpční spektrofotometry nejdůležitější systémy vyvinuté jako rozprašovače jsou grafitové pece, které jsou také nazývány elektrotermické rozprašovače.115 tyto typy rozprašovačů vyžadují, aby byl zdroj energie ohříván. Vyžadují se velmi malé objemy vzorků v rozmezí od 5 do 50 µL a citlivost je mnohem vyšší než atomizéry na bázi plamene. Hlavní nevýhodou tohoto typu rozprašovače je jejich vysoká cena.
AAS byl úspěšně použit pro analýzu znečišťujících látek těžkých kovů ve vzorcích životního prostředí. Například Naseri a jeho kolegové vyvinuli disperzní techniku mikroextrakce kapalina-kapalina pro citlivou analýzu iontů PB2+ ve vzorcích vody z vodovodu, minerální vody, studniční vody a mořské vody. Ve své studii byly dosažené mezní hodnoty obohacovacího faktoru a detekce 150 a 0,02 µg L-1.116
V jiné studii prováděné Shamsipur a Ramezani,117 stanovení ultratrace množství Au iontů v silikátové rudy vzorků a klepněte na vzorcích vody byla úspěšně provedena pomocí AAS systém s grafitové pece. Pro tento účel byl před analýzou AAS aplikován disperzní krok mikroextrakce kapalina-kapalina. Získané hodnoty detekčního limitu a obohacovacího faktoru byly 0,005 ng mL-1 a 388.
v zajímavé studii hlášené Ebrahimzadehem a Behbahani118 PB2 + ionty ve vzorcích vody byly úspěšně stanoveny pomocí systému AAS. Ve své studii byly iontově potištěné polymery připraveny pro prekoncentraci iontů PB2+ ve vodě. Bylo zjištěno, že limit detekce je 0,75 µg L-1.
Leśniewska a spolupracovníci navrhli a připravili iontové potištěné polymery vůči iontům Cr3+ ve vzorcích říční vody, vodovodní vody a komunálních odpadních vod.119 připravené iontově potištěné polymery byly účinně použity pro prekoncentraci cílových iontů Cr3+ ze vzorků prostředí. Analýza iontů Cr3+ byla provedena pomocí elektrotermálního systému AAS. Dosažený detekční limit byl 0,018 ng mL-1.
v další důležité studii 120 Mohammadi et al. hlášeno použití plamenových systémů AAS pro citlivou analýzu AG + iontů ve vzorcích vody. Před analýzou cílových AG + iontů pomocí AAS byl aplikován disperzní krok mikroextrakce kapalina-kapalina. Ve své studii byly mezní hodnoty detekčního a obohacovacího faktoru získány jako 1,2 ng mL-1 a 16.
Rivas a spolupracovníci úspěšně analyzovali ionty Sb3+–Sb5+ a As3+–As5 + ve vzorcích mořské vody, vodovodní vody a balené vody.121 Prekoncentrace cílových iontů byla provedena použitím disperzní mikroextrakční techniky kapalina-kapalina před jejich analýzou pomocí AAS. Limit detekčních hodnot pro dosažené As3+ a Sb3+ byl 0,01 a 0,05 µg mL-1. Získaný obohacovací faktor byl 115.