6.2.5 atomabszorpciós spektroszkópia
az AAS egy hatékony analitikai technika a komplex mintákban jelen lévő elemek elemzéséhez, például élelmiszer -, valamint biológiai és környezeti mintákban a célelem által elnyelt sugárzás mérésével.A 112 Modern AAS rendszerek sugárforrással, porlasztóval, monokromátorral, detektorral és számítógéppel vannak felszerelve. Az atomabszorpciós spektrométer sematikus bemutatását az ábra mutatja. 6.3.
6.3.ábra. Az atomabszorpciós spektrométer sematikus bemutatása.
az AAS-alapú analízisben a monokromátort elérő sugárzás három forrásból származik. Ezek egy csillapított sugár a sugárforrásból (azaz üreges katódlámpa), amely fajlagos emisszió; a minta atomjaiból származó emisszió, beleértve mind a cél -, mind a nem cél atomokat, amelyeket a láng gerjeszti (nem specifikus emisszió); és az üzemanyag elégetéséből származó sugárzás biztosítja a lángot. Az AAS rendszereket úgy tervezték és gyártották, hogy kiküszöböljék a nem specifikus kibocsátásokat a detektor eléréséből. Ezt úgy érjük el, hogy egy monokromátort helyezünk el a porlasztó (azaz a láng) és a detektor között. Az AAS rendszerek monokrómja eloszlatja a fény hullámhosszait, amelyek nem specifikusak a célelemre, és izolál egy specifikus vonalat. Ezért a detektort elérő sugárzás a csillapított sugárforrásból származó sugárzás, valamint a porlasztóban gerjesztett analit atomok által kibocsátott sugárzás összege. Mivel a lángban a célelem atomjai által elnyelt sugárzás mennyisége döntő fontosságú, korrigálni kell a lángban lévő gerjesztett analit atomok kibocsátását. Ezt úgy végezzük, hogy a sugárforrás és a porlasztó közötti fényútra merőleges sugárvágót használunk. Az AAS olyan sugárforrások használatát igényli, amelyek szűkebb emissziós spektrummal rendelkeznek, mint az elemzendő nyomelemek abszorpciós vonalszélessége. Egyébként alacsony abszorbancia értékeket kapunk, ami csökkenti az érzékenységet. Az AAS-ban használt sugárforrások üreges katódlámpák, elektród nélküli kisülőlámpák, folyamatos fényforrások és gőzkisüléses lámpák, amelyeket hatékonyan használnak az AAS rendszerekben. Ezen sugárforrások közül az üreges katódlámpákat gyakrabban használják az AAS rendszerekben.
az üreges katódlámpa egy inert gázzal, például Ne-vel vagy Ar-val töltött üreges csőből áll, 1 és 5 torr nyomástartományban, egy volfrámból készült anódból, valamint a detektálandó elem fémes formájából készült katódból.113 az üreges katódlámpa sematikus ábrázolása az ábrán látható. 6.4. Amikor az elektródákra feszültséget (azaz 300 V) alkalmazunk, az üreges katódlámpa a katódban lévő fémre jellemző sugárzást bocsát ki. Például, ha a katód Fe-ből készül, akkor Fe spektrum kerül kibocsátásra. Mivel a sugárzás áthalad a porlasztott mintát tartalmazó lángon, csak Fe atomok fogják elnyelni ezt a sugárzást, mivel az üreges katódlámpából kibocsátott hullámhosszak specifikusak a vasatomok felé. Ez azt jelenti, hogy minden elemhez külön lámpát kell használni. Korlátozott számban vannak azonban kereskedelmi forgalomban kapható többelemes lámpák, amelyek egynél több elemből készült katódokat tartalmaznak. Körülbelül 60 elem elemzésére szolgáló üreges katódlámpák kereskedelmi forgalomban kaphatók.
6.4.ábra. Az üreges katódlámpa sematikus ábrázolása.
másrészt elektrodeless kisülőlámpákat használnak mind az atomabszorpció, mind az atomfluoreszcencia spektrometriában. Ez a típusú lámpa nem tartalmaz elektródákat, hanem egy inert gázzal, például Ar-val töltött üreges üvegedényt.114 a kisülést nem elektromos áram, hanem nagyfrekvenciás generátor tekercs hozza létre. Az elektrodeless kisülőlámpák kényelmesek az illékony elemek, például a Hg, az As és a Cd elemzéséhez. Az elektród nélküli kisülőlámpák fő hátránya a rövid élettartamuk.
az AAS második fontos része a porlasztó, ahol a gázfázisban lévő ion vagy molekulák atomizálódnak az alapszinten. A porlasztó porlasztási hatékonysága döntő hatással van az AAS-alapú elemzések sikeres elemzésére. Az elemzés érzékenysége közvetlenül arányos az elemezendő fém porlasztásának mértékével. A porlasztókat hagyományosan két csoportra osztják, amelyek láng alapú porlasztók és láng nélküli porlasztók.
lángalapú porlasztók esetében az analitot tartalmazó mintát a lángot folyékony formában képező gázkeverékkel összekeverjük. Ebben a gázkeverékben a mintafolyadékot a ködbe diszpergáljuk. A kapott elegyet a lángfejhez és a lánghoz juttatjuk, amely az égési zóna. Végül a porlasztási folyamatot lángban hajtják végre. A láng porlasztókban a láng hőmérséklete a lángot alkotó gázkeverékben lévő gyúlékony és éghető gáz típusától függ. A levegő / acetilén a leggyakrabban használt gázkeverék. Bár a lángszórók gyakorlati alkalmazásai vannak, az ilyen típusú porlasztóknak vannak bizonyos hátrányai, például korlátozott számú elem elemzése, amelyek nem alkalmasak a vákuum UV-tartományban történő munkavégzésre, nehézségek a kis mennyiségű minták elemzésében és alacsony érzékenység. A láng nélküli porlasztók tervezése és fejlesztése az ilyen problémák kiküszöböléséhez vezetett.
az atomabszorpciós spektrofotométerekben a porlasztóként kifejlesztett legfontosabb rendszerek a grafitkemencék, amelyeket elektrotermikus porlasztóknak is neveznek.115 az ilyen típusú porlasztók áramforrást igényelnek a fűtéshez. Nagyon kis mintamennyiségre van szükség az 5 és 50cl közötti tartományban, és az érzékenység sokkal nagyobb, mint a láng alapú porlasztóké. Az ilyen típusú porlasztó fő hátránya a magas költségek.
az AAS-t sikeresen alkalmazták a nehézfémszennyező anyagok környezeti mintákban történő elemzésére. Naseri és munkatársai például kifejlesztettek egy diszperzív folyadék-folyadék mikroextrakciós technikát a PB2+ ionok érzékeny elemzésére csapvízben, ásványvízben, kútvízben és tengervíz mintákban. Vizsgálatukban az elért dúsítási tényező és kimutatási határérték 150, illetve 0,02 GB L−1 volt.116
egy másik, Shamsipur és Ramezani által végzett vizsgálatban 117 a szilikátérc mintákban és csapvízmintákban az Au-ionok ultratrace-mennyiségének meghatározását sikeresen elvégezték egy grafitkemencével ellátott AAS rendszer alkalmazásával. Erre a célra diszperzív folyadék-folyadék mikroextrakciós lépést alkalmaztunk az AAS elemzés előtt. A kimutatási határérték és a dúsítási tényező értéke 0,005 ng mL−1, illetve 388 volt.
egy érdekes tanulmányban, amelyet az Ebrahimzadeh és a Behbahani118 PB2+ ionok a vízmintákban sikeresen meghatároztak az AAS rendszer alkalmazásával. Tanulmányukban az ionnyomott polimereket a PB2+ ionok vízben történő előkoncentrálására állítottuk elő. A kimutatási határérték 0,75 GB L-1 volt.
Le Xiaopniewska és munkatársai a folyóvízben, a csapvízben és a kommunális szennyvízmintákban CR3+ ionok felé nyomott ionnyomású polimereket terveztek és készítettek.119 az előkészített ionnyomott polimereket hatékonyan használtuk a cél Cr3+ ionok környezeti mintákból történő előkoncentrálására. A Cr3 + ionok elemzését elektrotermikus AAS rendszer alkalmazásával végeztük. Az elért kimutatási határérték 0,018 ng mL-1 volt.
egy másik fontos tanulmányban 120 Mohammadi et al. beszámolt a láng AAS rendszerek alkalmazásáról az Ag+ ionok érzékeny elemzésére vízmintákban. A cél Ag+ ionok AAS általi elemzése előtt diszperzív folyadék-folyadék mikroextrakciós lépést alkalmaztunk. Vizsgálatuk során a kimutatási határértéket és a dúsítási faktorértékeket 1,2 ng mL−1, illetve 16-ban határozták meg.
Rivas és munkatársai sikeresen elemezték az SB3+–Sb5+ és As3+–As5+ ionokat tengervízben, csapvízben és palackozott vízmintákban.121 a célionok Előkoncentrációját diszperzív folyadék-folyadék mikroextrakciós technika alkalmazásával hajtottuk végre az AAS általi elemzésük előtt. Az elért AS3+ és Sb3+ kimutatási határértékek sorrendben 0,01, illetve 0,05 GB mL−1 voltak. A kapott dúsítási tényező 115 volt.