6.2.5 Atomabsorptionsspektroskopi
AAS är en kraftfull analytisk teknik för analys av element som finns i komplexa prover som mat och biologiska och miljöprover genom att mäta strålningen som absorberas av målelementet.112 moderna AAS-system är utrustade med en strålningskälla, förstoftare, monokromator, detektorsystem och en dator. Den schematiska demonstrationen av en atomabsorptionsspektrometer visas i Fig. 6.3.
figur 6.3. Den schematiska demonstrationen av en atomabsorptionsspektrometer.
i AAS-baserad analys kommer strålningen som når monokromatorn från tre källor. Dessa är en dämpad stråle från strålningskällan (dvs ihålig katodlampa), som är en specifik emission; utsläpp från atomerna i provet inklusive både mål-och icke-målatomer, som exciteras av flamman (ospecifik emission); och strålning som härrör från bränsleförbränningen för att ge lågan. AAS-system är konstruerade och tillverkade för att eliminera icke-specifika utsläpp från att nå detektorn. Detta åstadkommes genom att placera en monokromator mellan förstärkaren (dvs flamma) och detektorn. Monokromatorn i AAS-system sprider våglängder av ljus som inte är specifika för målelementet och isolerar en linje som är specifik. Därför är strålning som når detektorn summan av strålning från den dämpade strålningskällan och strålning som emitteras av upphetsade analytatomer i förstärkaren. Eftersom mängden strålning som absorberas av atomer av målelement i flamman är avgörande är det nödvändigt att korrigera för utsläpp från upphetsade analytatomer i flamman. Detta utförs genom att använda en strålhackare vinkelrätt mot ljusvägen mellan strålningskällan och förstärkaren. AAS kräver användning av strålkällor som har ett smalare emissionsspektrum än absorptionslinjebredden för spårelementen som ska analyseras. Annars erhålls låga absorbansvärden, vilket minskar känsligheten. Strålkällor som används i AAS är ihåliga katodlampor, elektrodlösa urladdningslampor, kontinuerliga ljuskällor och ångurladdningslampor, som effektivt används i AAS-system. Bland dessa strålkällor används ihåliga katodlampor oftare i AAS-system.
en ihålig katodlampa består av ett ihåligt rör fyllt med en inert gas såsom Ne eller Ar vid tryckområdet mellan 1 och 5 torr, en anod Tillverkad av volfram och en katod Tillverkad av metallformen av det element som ska detekteras.113 den schematiska avbildningen av en ihålig katodlampa visas i Fig. 6.4. När spänning (dvs. 300 V) appliceras på elektroderna avger den ihåliga katodlampan strålning som är karakteristisk för metallen i katoden. Till exempel, om katoden är gjord av Fe, kommer ett Fe-spektrum att emitteras. Eftersom strålningen passerar genom lågan som innehåller det finfördelade provet, kommer endast Fe-atomer att absorbera denna strålning eftersom de utsända våglängderna från den ihåliga katodlampan är specifika mot järnatomer. Det betyder att det är nödvändigt att använda en annan lampa för varje element som ska analyseras. Det finns dock ett begränsat antal kommersiellt tillgängliga flerelementslampor som innehåller katoder gjorda av mer än ett element. Ihåliga katodlampor för analys av cirka 60 element är kommersiellt tillgängliga.
figur 6.4. Den schematiska skildringen av en ihålig katodlampa.
å andra sidan används elektrodlösa urladdningslampor i både atomabsorption och atomfluorescensspektrometri. Denna typ av lampa innehåller inga elektroder utan ett ihåligt glaskärl fyllt med en inert gas som Ar.114 urladdningen produceras av en högfrekvent generatorspole snarare än en elektrisk ström. Elektrodlösa urladdningslampor är lämpliga för analys av flyktiga element såsom Hg, As och Cd. Den största nackdelen med elektrodlösa urladdningslampor är deras korta livslängd.
den andra viktiga delen av AAS är förstärkaren där Jonen eller molekylerna i gasfasen finfördelas på grundnivån. Finfördelningseffektiviteten hos finfördelaren har en avgörande effekt på den framgångsrika analysen av AAS-baserade analyser. Analysens känslighet är direkt proportionell mot graden av finfördelning av metallen som ska analyseras. Atomizers är traditionellt uppdelade i två grupper som är flambaserade atomizers och flamlösa atomizers.
för flambaserade spridare blandas provet innehållande analyten med gasblandningen som bildar flamman i flytande form. I denna gasblandning sprids provvätskan i dimman. Den resulterande blandningen levereras till flamhuvudet och till flamman som är förbränningszonen. Slutligen utförs finfördelningsprocessen i flamma. I flamfördelare beror flamtemperaturen på typen av brandfarlig och brännbar gas i gasblandningen som bildar flamman. Luft / acetylen är den vanligaste gasblandningen. Även om det finns praktiska tillämpningar av flamfördelare, har denna typ av förstoftare vissa nackdelar, såsom analys av ett begränsat antal element, inte lämpliga för arbete i vakuum-UV-regionen, svårigheter vid analys av små mängder prover och låg känslighet. Utformningen och utvecklingen av flamlösa finfördelare har lett till eliminering av sådana problem.
i atomabsorptionsspektrofotometrar är de viktigaste systemen som utvecklats som finfördelare grafitugnar som också kallas elektrotermiska finfördelare.115 dessa typer av finfördelare kräver att en strömkälla värms upp. Mycket små provvolymer i intervallet mellan 5 och 50 krävs och känsligheten är mycket högre än flambaserade finfördelare. Den största nackdelen med denna typ av förstoftare är deras höga kostnad.
AAS tillämpades framgångsrikt för analys av tungmetallföroreningar i miljöprover. Till exempel utvecklade Naseri och kollegor en dispersiv flytande–flytande mikroextraktionsteknik för känslig analys av Pb2+ – joner i kranvatten, mineralvatten, brunnsvatten och havsvattenprover. I sin studie var anrikningsfaktorn och detektionsgränsvärdena uppnådda 150 respektive 0,02 Kg L−1.116
i en annan studie utförd av Shamsipur och Ramezani,117 bestämningen av ultratrace mängder Au-joner i silikatmalmsprover och kranvattenprover utfördes framgångsrikt med användning av ett AAS-system med en grafitugn. För detta ändamål applicerades ett dispersivt flytande–flytande mikroextraktionssteg före AAS-analysen. De erhållna detektionsgränserna och anrikningsfaktorvärdena var 0,005 ng mL−1 respektive 388.
i en intressant studie rapporterad av Ebrahimzadeh och Behbahani118 PB2+ joner i vattenprover bestämdes framgångsrikt med hjälp av AAS-systemet. I deras studie framställdes jonpåtryckta polymerer för förkoncentration av Pb2+ joner i vatten. Detektionsgränsen befanns vara 0,75 occurg L-1.
Le Jacobniewska och medarbetare designade och beredda jontryckta polymerer mot Cr3+ – joner i flodvatten, kranvatten och kommunala avloppsprover.119 de beredda jonpåtryckta polymererna användes effektivt för förkoncentration av mål-Cr3+ – jonerna från miljöprover. Analysen av Cr3 + – joner utfördes med användning av ett elektrotermiskt AAS-system. Den uppnådda detektionsgränsen var 0,018 ng mL-1.
i en annan viktig studie,120 Mohammadi et al. rapporterade tillämpningen av flame AAS-system för känslig analys av Ag+ – joner i vattenprover. Före analysen av mål–Ag+ – joner av AAS applicerades ett dispersivt flytande-flytande mikroextraktionssteg. I sin studie erhölls gränsen för detektions−och anrikningsfaktorvärden som 1,2 ng mL-1 respektive 16.
Rivas och medarbetare analyserade framgångsrikt SB3+–Sb5+och As3+–As5 + joner i havsvatten, kranvatten och flaskvattenprover.121 Förkoncentration av måljoner utfördes genom att applicera en dispersiv flytande–flytande mikroextraktionsteknik före deras analys av AAS. Gränsen för detekteringsvärden för AS3 + och SB3 + uppnåddes var 0,01 respektive 0,05 occurg mL-1. Den erhållna anrikningsfaktorn var 115.