6.2.5 Atomiabsorptiospektroskopia
AAS on tehokas analyyttinen tekniikka monimutkaisten näytteiden, kuten elintarvikkeiden sekä biologisten ja ympäristönäytteiden, alkuaineiden analysointiin mittaamalla kohdeaineen absorboimaa säteilyä.112 nykyaikaiset AAS-järjestelmät on varustettu säteilylähteellä, sumuttimella, monokromaattorilla, ilmaisinjärjestelmällä ja tietokoneella. Atomiabsorptiospektrometrin kaavamainen demonstraatio esitetään kuvassa. 6.3.
kuva 6.3. Atomiabsorptiospektrometrin kaavamainen demonstraatio.
AAS-pohjaisessa analyysissä monokromaattoriin pääsevä säteily tulee kolmesta lähteestä. Nämä ovat säteilylähteestä (eli ontosta katodilampusta) peräisin oleva heikennetty säde, joka on spesifinen emissio; emissio näytteen atomeista, mukaan lukien sekä kohde-että ei-kohde-atomit, jotka ovat liekin kiihottamia (epäspesifinen emissio); ja säteily, joka johtuu polttoaineen palamisesta liekin synnyttämiseksi. AAS-järjestelmät on suunniteltu ja valmistettu poistamaan epäspesifisiä päästöjä päästä detektori. Tämä saadaan aikaan sijoittamalla monokromaattori sumuttimen (eli liekin) ja ilmaisimen väliin. Monokromaattori hajottaa AAS-järjestelmissä valon aallonpituuksia, jotka eivät ole kohdeelementille spesifisiä, ja eristää suoran, joka on spesifinen. Näin ollen ilmaisimeen saapuva säteily on vaimennetusta säteilylähdesäteestä tulevan säteilyn ja sumuttimessa olevien viritettyjen analyyttiatomien lähettämän säteilyn summa. Koska liekin kohdeaineen atomien absorboiman säteilyn määrä on ratkaiseva, on tarpeen korjata liekin jännittyneiden analyyttiatomien emissio. Tämä suoritetaan käyttämällä sädehakkuria, joka on kohtisuorassa säteilylähteen ja sumuttimen väliseen valorataan nähden. AAS edellyttää sellaisten säteilylähteiden käyttöä, joiden emissiospektri on kapeampi kuin analysoitavien hivenaineiden absorptioviivan leveys. Muutoin saadaan alhaiset absorbanssiarvot, mikä vähentää herkkyyttä. AAS-järjestelmissä käytettyjä säteilylähteitä ovat onttokatodilamput, sähköttömät purkauslamput, jatkuvat valonlähteet ja höyrypurkauslamput, joita käytetään tehokkaasti AAS-järjestelmissä. Näistä säteilylähteistä onttokatodilamppuja käytetään yleisemmin AAS-järjestelmissä.
ontto katodilamppu koostuu ontosta putkesta, joka on täytetty ne: n tai Ar: n kaltaisella inertillä kaasulla painealueella 1-5 torr, volframista valmistetusta anodista ja havaittavan alkuaineen metallisesta muodosta valmistetusta katodista.113 kaavamainen kuvaus ontto katodi lamppu on esitetty kuvassa. 6.4. Jännitteen (eli 300 V) kohdistuessa elektrodeihin ontto katodilamppu lähettää säteilyä, joka on ominaista katodissa olevalle metallille. Jos esimerkiksi katodi on FE, syntyy Fe-spektri. Koska säteily kulkee sumutetun näytteen sisältävän liekin läpi, vain Fe-atomit absorboivat tätä säteilyä, koska onton katodilampun säteilemät aallonpituudet ovat spesifisiä rauta-atomeja kohtaan. Tämä tarkoittaa sitä, että jokaisen analysoitavan elementin on käytettävä eri lamppua. Kaupallisesti saatavilla on kuitenkin rajallinen määrä monielementtilamppuja, jotka sisältävät useammasta kuin yhdestä elementistä valmistettuja katodeja. Onttokatodilamput noin 60 alkuaineen analysointiin ovat kaupallisesti saatavilla.
kuva 6.4. Kaavamainen kuvaus ontosta katodilampusta.
sen sijaan sähköttömiä purkauslamppuja käytetään sekä atomiabsorptiossa että atomifluoresenssispektrometriassa. Tämäntyyppisessä lampussa ei ole elektrodeja vaan ontto lasiastia, joka on täytetty inertillä kaasulla, kuten Ar: lla.114 purkaus tuotetaan suurtaajuusgeneraattorin kelalla eikä sähkövirralla. Sähköttömät purkauslamput ovat käteviä haihtuvien elementtien, kuten Hg: n, As: n ja Cd: n, analysointiin. Sähköttömien purkauslamppujen suurin haitta on niiden lyhyt käyttöikä.
toinen tärkeä AAS: n osa on sumutin, jossa kaasufaasin ioni tai molekyylit atomisoituvat perustasolla. Sumuttimen atomisointitehokkuudella on ratkaiseva vaikutus AAS-pohjaisten analyysien onnistuneeseen analysointiin. Analyysin herkkyys on suoraan verrannollinen analysoitavan metallin sumutusasteeseen. Sumuttimet jaetaan perinteisesti kahteen ryhmään, jotka ovat liekkipohjaiset sumuttimet ja liekittömät sumuttimet.
liekkisuihkuttimien tapauksessa tutkittavaa ainetta sisältävä näyte sekoitetaan liekin muodostavaan kaasuseokseen nestemäisessä muodossa. Tässä kaasuseoksessa näyteneste hajotetaan sumuun. Saatu seos toimitetaan liekkipäähän ja liekkiin, joka on palamisalue. Lopuksi sumutusprosessi suoritetaan liekeissä. Liekkisuihkuttimissa liekin lämpötila riippuu liekin muodostavassa kaasuseoksessa olevan syttyvän ja palavan kaasun tyypistä. Ilma / asetyleeni on yleisimmin käytetty kaasuseos. Vaikka on olemassa käytännön sovelluksia liekki-sumuttimet, tämän tyyppinen sumutin on joitakin haittoja, kuten analyysi rajallinen määrä elementtejä, ei sovellu työskentelemään tyhjiössä UV-alueella, vaikeuksia analyysi pieniä määriä näytteitä, ja alhainen herkkyys. Tulettomien sumuttimien suunnittelu ja kehittäminen on johtanut tällaisten ongelmien poistamiseen.
atomiabsorptiospektrofotometreissä tärkeimpiä sumuttimiksi kehitettyjä järjestelmiä ovat grafiittiuunit, joita kutsutaan myös sähkötermisiksi sumuttimiksi.115 tämäntyyppiset sumuttimet vaativat virtalähteen lämmitettäväksi. Tarvitaan hyvin pieniä 5-50 µL: n näytemääriä, ja herkkyys on paljon suurempi kuin liekkipohjaisilla höyrystimillä. Tämän tyyppisen sumuttimen suurin haitta on niiden korkeat kustannukset.
AAS: ää sovellettiin onnistuneesti raskasmetallien epäpuhtauksien analysointiin ympäristönäytteistä. Esimerkiksi Naseri ja kollegat kehittivät dispersiivisen neste-neste-mikroextraction-tekniikan PB2+ – ionien herkkään analysointiin vesijohtovedessä, mineraalivedessä, kaivovedessä ja merivesinäytteissä. Heidän tutkimuksessaan saavutetut rikastuskertoimen raja−arvot olivat 150 µg L-1 ja toteamisen raja-arvot 0,02 µg L-1.116
toisessa Shamsipurin ja Ramezanin tekemässä tutkimuksessa 117 AU-ionien ultratrace-määritys silikaattimalminäytteistä ja vesijohtovesinäytteistä suoritettiin onnistuneesti grafiittiuunilla varustetulla AAS-järjestelmällä. Tätä tarkoitusta varten ennen AAS–analyysiä sovellettiin dispersiivistä neste-neste-mikroextraction-vaihetta. Saadut toteamisraja−arvot olivat 0, 005 ng mL-1 ja rikastuskertoimen arvot 388.
ebrahimzadehin ja behbahani118 PB2+ – ionit vesinäytteissä onnistuttiin määrittämään AAS-järjestelmän avulla mielenkiintoisessa tutkimuksessa. Heidän tutkimuksessaan ionipainatetut polymeerit valmistettiin PB2+ – ionien esiprosessointia varten vedessä. Havaitsemisrajaksi todettiin 0,75 µg L-1.
Leśniewska ja työtoverit suunnittelivat ja valmistivat ionipainatettuja polymeerejä kohti CR3+ – ioneja jokivedessä, vesijohtovedessä ja kunnallisissa jätevesinäytteissä.119 valmistettuja ionipainatettuja polymeerejä käytettiin tehokkaasti kohdeorganismien CR3+ – ionien esiprosessointiin ympäristönäytteistä. Cr3+ – ionien analysointi tehtiin sähkötermisen AAS-järjestelmän avulla. Saavutettu toteamisraja oli 0, 018 ng mL−1.
toisessa tärkeässä tutkimuksessa, 120 Mohammadi ym. raportoitu soveltaminen liekki AAS järjestelmien herkkä analyysi AG + ioneja vesinäytteissä. Ennen kohde-Ag+ – ionien analysointia AAS: lla sovellettiin dispersiivistä neste–neste-mikroextraction-vaihetta. Heidän tutkimuksessaan havaitsemisrajaksi saatiin 1, 2 ng mL−1 ja rikastuskertoimeksi 16.
Rivas ja työtoverit analysoivat Sb3+–SB5+ ja As3+–As5+ ionit onnistuneesti merivesi -, vesijohtovesi-ja pullovesinäytteistä.121 kohde–ionien Esikonsentraatio suoritettiin dispersiivisellä neste-neste-mikroextraction-tekniikalla ennen niiden analysointia AAS-menetelmällä. Havaintojen raja−arvot AS3+: lle ja Sb3+: lle olivat 0, 01 µg mL-1 ja 0, 05 µg mL-1. Saatu rikastuskerroin oli 115.