火焰子化系统是由火焰热能提供能量,使被测元素原子化的。它可分为预混合式和全消耗式两种,前者应用较多。
①预混合式火焰原子化器的结构。其结构分为喷雾和燃烧器。
a.喷雾器。其作用是将试液雾化成细小的雾滴,通常采用气动同轴型喷雾器,以具有一定压力的压缩空气作为助燃气进入喷雾器,从试样毛细管周围高速喷出,并在前端形成负压。试液沿毛细管吸人再喷出,被快速通入的助燃气分散成气溶胶体,形成约10μm的雾滴。喷雾速度约为1-12mL/min,雾化效率达10%以上。雾滴愈细小,愈易干燥、熔化、气化,生成基态原子蒸气就愈多,灵敏度也愈高。为减川、雾滴的粒度,可在试液毛细管喷口前端几毫米处放置一撞击球,使雾滴分散成更小的雾滴,以提高雾化效率。
b.雾化室。其作用是使气溶胶的雾滴更细小、均匀,并与燃气、助燃气混合均匀后进行燃烧。雾化室还装有扰流器,即可使气液混合均匀,又可使大的雾滴凝聚后从带有水封的液排出口排出(水封可防止燃气、空气逸出)。雾化室的记忆效应要小,废液排出要快。
c.燃烧器。其作用是使样品原子化。被雾化的试液进入燃烧器,在燃烧的火焰中蒸发、燥形成固态气溶胶雾粒,再经熔化、受热解离成基态原子蒸气,原子化效率约为10%。为保证大量基态原子的存在,燃烧器火焰的温度要适当,若火焰温度过高会引起基态原子的激发或电离,使测试灵敏度降低。
燃烧器应能使火焰燃烧稳定,原子化程度高,吸收光程长、噪声小、背景低并能耐高、耐腐蚀。燃烧器有单缝式和三缝式两种,多用不锈钢做成,常用的是单缝燃烧器。也有三缝燃烧器,它可增加火焰的宽度,便于对光。燃烧器应能旋转一定的角,高度也能上下调节,以便选择合适的火焰部位进行测量。
②火焰及其性质:
a.
http://www.yxkx17.com 。正常燃烧的火焰结构由预热区、第一反应区、中间薄层区和第二反应区组成。样品原子化主要在第一反应区和中间薄层区进行,中间薄层区的温度达到最高点,是原子吸收分析的主要区域(对于易原子化、扰效应小的碱金属分析,可在第一反应区进行)。
b.火焰的性质。中,一般用乙炔、氢气、丙烷作燃气,以空气、N20、氧气作助燃气。火焰的组成决定了火焰的温度及氧化还原特性,直接影响化合物的解离和原子化的效率。
c.常用的火焰及其性质。原子吸收光谱分析中常用的火焰有以下两种:
(a) Air - C2H2火焰。最常用的一种火焰,可测定35种以上的元素,最高温度可达300℃。Air - C2H2不适于测定高温难熔的元素和吸收波长小于220nm以下的元素,如:Cr、Mo、Sn和稀土元素的测定。
(b) N20 - C2H2火焰。最高温度可达2900℃,还原性强,适用于测定高温难熔的元素,如:B、Be、Ba、。Al、Si、Ti、Zr、Hf、Nb、Ta、V、Mo、W和稀土元素等。测定元素可达70多种。N20 - C2H2火焰燃烧剧烈,发射背景强,噪声大,必须使用专用燃烧器,不能用Air - C2 H2燃烧器代替。 焰的氧化还原特性取决于火焰中燃气和助燃气的比例。它直接影响到被测元素化合物分解和难解离化合物的形成,从而影响原子化效率和自由原子在火焰区中的有效寿命。按照燃气和助燃气的比例,可将火焰分为三类:
(a)化学计量火焰。是指燃气和助燃气的比例等于燃烧反应的化学计量关系的火焰,又称中性火焰。这类火焰燃烧完全,温度高,干扰少,稳定,背景低,适合于多种元素的测定。
(b)富燃火焰。是指燃气和助燃气之比大于燃烧反应的化学计量关系的火焰,这类火焰燃烧不完全,有丰富的半分解产物,温度低于化学计量火焰,具有还原性质,又称还原火焰,适合丫侧疋牧易形成难熔氧化物的元素如Mo、Cr、W、Al、稀土等。缺点是火焰发射和火焰吸收的背景强,干扰较多。
(c)贫燃火焰。是指燃气和助燃气之比小于燃烧反应的化学计量关系的火焰,在这类火焰中,大量冷的助燃气带走了火焰中的热量,所以温度较低,有较强的氧化性,适用于测定易解离的元素如碱金属等。
③火焰原子化系统的特点:具有结构简单、操作简便、重现性好、火焰稳定、精密度较好、基体效应及记忆效应小,已成为原子化的主要方法,但它的雾化效率低,到达火焰参与原子化的试液仅占10%,大部分的试液由废液管排掉了,对试液量少或贵重试样分析就受到限制。另外基态原子在火焰上原子化区停留的时间短,只有10^-3s左右,从而限制了灵敏度的提高。此外火:
焰原子化法不能对固体试样直接测定。