元素分析方法特點及應(yīng)用領(lǐng)域介紹

827次 2024.10.31

  元素分析是研究有機化合物中元素組成的化學(xué)分析方法。分為定性、定量兩種。前者用于鑒定有機化合物中含有哪些元素;后者用于測定有機化合物中這些元素的百分含量。例如,被測物質(zhì)在特殊儀器中燃燒后,可定量地測定成二氧化碳形態(tài)的碳、成水形態(tài)的氫、成單體形態(tài)或氮氧化物形態(tài)的氮和成二氧化硫形態(tài)的硫等。


  元素分析方法特點


  1、電鏡能譜分析(EDS)


  一般與電鏡組合用于微區(qū)及表面分析;主要用于元素的定性及半定量分析,可實現(xiàn)全元素掃描,檢出限較高;可進行元素的面、線、點分布分析。


  2、X射線熒光光譜儀(XRF)


  原理:用一束X射線或低能光線照射樣品材料,致使樣品發(fā)射二次特征X射線,也叫X射線熒光。這些X射線熒光的能量或波長是特征的,樣品中元素的濃度直接決定射線的強度。從而根據(jù)特征能量線鑒別元素的種類,根據(jù)譜線強度來進行定量分析。


  XRF有波長散射型(WDXRF)和能量散射型(EDXRF)兩種,前者測量精密度好,穩(wěn)定性高,但結(jié)構(gòu)復(fù)雜,價格昂貴,應(yīng)用較受限,后者結(jié)構(gòu)簡單,價格低,但干擾元素多,且準確性低,目前還處在繼續(xù)完善階段。


  分析元素范圍:4號鈹(Be)-92號鈾(U)


  分析特點:分析速度快,操作簡單,適合大塊樣品的測試;可進行元素定性分析,確定元素的類型;可實現(xiàn)全元素掃描;可對元素進行半定量分析,某些元素有標準物質(zhì)時也可進行定量分析,檢出限較高。


  3、等離子體發(fā)射光譜(ICP-OES)


  原理:樣品由載氣(氬)帶入霧化系統(tǒng)進行霧化,以氣溶膠形式進入等離子體的軸向通道,在高溫和惰性氣氛中被充分蒸發(fā)、原子化、電離和激發(fā),發(fā)射出所含元素的特征譜線。根據(jù)特征譜線的存在與否,鑒別樣品中是否含有某種元素(定性分析),根據(jù)特征譜線強度確定樣品中相應(yīng)元素的含量(定量分析)。


  元素分析范圍3號鋰(Li)-92號鈾(U)


  分析特點:主要用于金屬元素的微量/痕量分析,不太適合鹵素及碳氫氧氮等元素的測試;精確度高,檢出限可達ppm甚至ppb級別;除少量的水樣液體可以直接進樣外,其他樣品一般都要進行前處理,即將樣品溶解成無機稀酸溶液;可進行多元素同時測定。


  4、有機元素分析(EA)


  有機元素分析儀是在純氧環(huán)境下相應(yīng)的試劑中燃燒或在惰性氣體中高溫裂解,以測定有機物中的碳氫氧氮硫的含量。測試時一般有CHN模式、CHNS模式及氧模式。


  分析元素:碳(C)、氫(H)、氧(O)、氮(N)、硫(S)


  分析特點:測試速度快,準確性高;可以測試固體及液體樣品,主要適合有機化合物的測試。


  5、電感耦合等離子體質(zhì)譜(ICP-MS)


  原理:ICP-MS是一個以質(zhì)譜儀作為檢測器的等離子體,它的進樣部分及等離子體與ICP-OES的是及其相似的。ICP-OES測量的是光學(xué)光譜,ICP-MS測量的是離子質(zhì)譜,ICP-MS除了元素含量測定外,還可測量同位素。


  元素分析范圍:3號鋰(Li)-92號鈾(U)


  分析特點:可以分析絕大多數(shù)金屬元素和部分非金屬元素;精確度高,檢出限可達ppb甚至ppt級別;每一種元素均有一種同位素的譜線,不受其他元素的譜線干擾,多元素測試時干擾少;可以進行多元素同時測定;潔凈程度要求高,易被污染。


  元素分析應(yīng)用領(lǐng)域


  根據(jù)元素分析儀的設(shè)計原理,其廣泛應(yīng)用于食品、制藥、農(nóng)業(yè)、材料、環(huán)保、煤炭、石油化工等行業(yè),適用于土壤、煤炭、食品、生物質(zhì)、固體廢棄物等多種樣品元素的測定。


  借助元素分析儀的分析結(jié)果,我們可以對單一組分或化合物的樣品進行測試,確定各元素的組成比例進而得到化合物的化學(xué)式。結(jié)合紅外光譜、核磁共振波譜和質(zhì)譜等多種分析手段的實驗結(jié)果,經(jīng)過數(shù)據(jù)匯總和經(jīng)驗分析,最終對樣品的成分進行全方位的剖析。


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