方法讲座.ppt
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1、水体、废弃物 痕量元素的测定 电感耦合等离子体质谱法,Determination of trace elements in waters and wastes by Inductively coupled plasmamass spectrometry(EPA 200.8 IDT)(征求意见稿),前言,本标准等同采用EPA 200.8:电感耦合等离子体质谱法测定水体和废弃物中痕量元素(英文版:EPA method 200.8.Determination of trace elements in waters and wastes by Inductively coupled plasmamas
2、s spectrometry.Revision 5.4.EMMC Version。1994.),一、前言,本标准由中华人民共和国国土资源标准化委员会提出。本标准由地质实验测试标准化分技术委员会归口。本标准由国家地质实验测试中心提出。本标准起草单位:国家地质实验测试中心。本标准主要起草人:李冰、杨红霞。,一、适用范围(1),本标准规定了地下水、地表水和饮用水中可溶性元素的测定方法。也适用于此类水以及废水、污泥和土壤样品中可回收元素总浓度的测定。本方法适用于下列元素的测定:Al,Sb,As,Ba,Be,Cd,Cr,Co,Cu,Pb,Mn,Hg,Mo,Ni,Se,Ag,Tl,Th,U,V,Zn,一、
3、适用范围(2),样品经适当过滤并酸化保存,测定可溶性元素。为减少潜在的干扰,溶解固体含量不能超过0.2(W/V)。本方法适用于饮用水中除银外部分金属与非金属污染元素的测定。如果样品经过适当酸化保存且分析时样品混浊度1NTU,可不经酸消解处理采用气动雾化装置直接分析。这种总可回收测定步骤称为“直接分析”。,一、适用范围(3),水溶液和固体样品中总可回收元素的测定:当待测元素不在溶液中时(如:土壤、污泥、沉积物及含有固体颗粒和悬浮物的水溶液等),分析前需要对样品进行消解/萃取预处理。如果水样中的悬浮物或固体颗粒物含量1(W/V),应按照固体类样品处理方法处理。,一、适用范围(4),本方法提供的总可
4、回收样品消解方法不适合于挥发性有机汞化合物的测定。但采用气动雾化的“直接分析”方法分析饮用水时(混浊度1NTU),只要在样品和标准溶液中加入金消除记忆效应干扰,就可测定溶液中的无机汞和有机汞总浓度。,一、适用范围(5),氯化物存在时银以微溶态存在,但氯离子过量时可与银形成可溶性的氯化络合物。因此,如果样品、强化的样品基体甚至强化空白未经混合酸消解而采用“直接分析”法或可溶物测定法就会造成样品中银回收率较低。为此,建议测定银之前一定进行样品消解。本方法提供的总可回收样品消解步骤适用于水溶液样品中浓度低于0.1mg/L的银测定,对于银含量高的废水样品分析,应取小体积进行稀释混匀,直至分析溶液中银的
5、浓度小于0.1mg/L。含银量大于50mg/kg的固体样品也要采用类似方法处理。,一、适用范围(6),在有游离硫酸盐存在的情况下,本方法提供的总可回收样品消解步骤可能使钡产生硫酸钡沉淀。因此,对于样品中含有未知浓度的硫酸盐,样品处理后要尽可能快地分析。,二、方法提要,准确称重或量取均匀混合的水溶液样品或固体样品进行样品处理。对于固体样品或含有不溶物质的水溶液样品的总可回收元素分析,要用硝酸和盐酸微回流处理,使分析元素溶解。待样品冷却后定容至刻度,混匀,离心或过夜放置,上机测定。如果测定水样滤液中的可溶元素或采用“直接分析”法测定混浊度小于1NTU的饮用水中的元素,样品可直接加入适量的硝酸,稀释
6、到预定体积,混匀,上机分析。,二、方法提要,本标准规定了用ICP-MS进行痕量多元素分析的方法。将样品溶液以气动雾化方式引入射频等离子体,等离子体中的能量传输过程导致去溶、原子化和电离。等离子体产生的离子通过一个差级真空接口系统提取进入四极杆质谱分析器,然后根据其质荷比进行分离,其最小分辨率为5峰高处峰宽1amu。四极杆传输的离子流用电子倍增器或法拉第检测器检测,数据处理系统处理离子信息。要充分认识本技术涉及的干扰并加以校正。样品基体引起的仪器响应抑制或增强效应以及仪器漂移必须使用内标补偿。,三、术语和定义,可溶性被分析物(Dissolved Analyte)样品酸化前,能够通过0.45m过滤
7、膜的水溶液样品中的被分析物,三、术语和定义,现场试剂空白(Field Reagent Blank,缩写FRB)在实验室中,取一份试剂水或其它空白基体装在样品容器中,和样品一样进行全流程处理,包括运输到现场,暴露于采样现场条件下,储藏,保存及所有的分析步骤。制备现场空白的目的是确定现场环境是否存在分析物或其它干扰(,三、术语和定义,仪器检出限(Instrument Detection Limit,缩写IDL)选用表1列出的被分析元素质量,用校准空白连续10次测定值的3倍标准偏差所相当的元素浓度,三、术语和定义,实验室重份样(Laboratory Duplicates,缩写LD1和LD2)取自实验
8、室同一样品的两等份样品用完全相同的步骤单独分析。LD1和LD2的分析能反映和实验室操作条件有关的精密度,但与样品采集、保存或储藏过程无关。,三、术语和定义,实验室强化空白(Laboratory Fortified Blank,缩写LFB)在实验室内将已知量的待测物加入到分取的实验室试剂空白(LRB)中,和样品一样准确测定。其目的是监控操作方法,检验实验室分析的准确度和精密度,三、术语和定义,实验室试剂空白(Laboratory Fortified Blank,缩写LRB)等份试剂水或其它空白基体与分析样品一起处理,包括用相同的玻璃器皿、溶剂、试剂和内标等。LRB用以监测实验室环境、试剂和设备有
9、无污染或干扰,三、术语和定义,方法检出限(Method Detection Limit,缩写MDL)分析物能够被识别、检测并报出数据的最低浓度。在99%置信度报出分析物浓度大于零。,三、术语和定义,质量监控样(Quality Control Sample,缩写QCS)在等份的实验室试剂空白(LRB)或样品基体中加入已知浓度的分析元素的监控样溶液。监控样的制备应该源于实验室以外,不同于校正标准源。质量监控样可以用来检查实验室或仪器性能.,三、术语和定义,可回收分析物总量(Total Recoverable Analyte)采用“直接分析”法对未经过滤的酸化保存的饮用水(混浊度1NTU)样品的测定
10、浓度,或采用对固体样品或未过滤的水样用稀无机酸加热回流处理,得到的提取溶液进行测定的分析物浓度。,四、干扰,同量多原子离子干扰(Isobaric polyatomic ion interferences)(1)由两个或多个原子结合成的复合离子,与待分析同位素具有相同的标称质荷比,所用的质谱仪不能将其分辨。(2)这些多原子离子通常来自所用的工作气体或样品组分,形成于等离子体或接口系统。(3)干扰校正公式应该在分析运行程序时确定,因为多原子离子干扰与样品基体和所选定的仪器条件有很大的关系。,四、干扰,物理干扰(Physical interferences)(1)与样品传输到等离子体、在等离子体中进
11、行转换、通过等离子体质谱接口传输等物理过程有关的干扰。此类干扰将导致样品和校准标准的仪器响应不同,可能产生于溶液进入雾化器的传输过程(粘性效应)、气溶胶的形成及进入等离子体过程(表面张力)、在等离子体内的激发和离子化过程。样品中可溶固体含量高将导致物质在采样和截取锥的堆积,从而减小锥孔的有效直径而降低了离子的传输效率。(2)为了减少此类干扰,建议可溶固体总量低于0.2(W/V)3。采用内标法来补偿这些物理干扰效应也是很有效的。,四、干扰,记忆干扰(Memory interferences)(1)由于先测定样品中的元素同位素信号对后面测定样品的影响。记忆效应来自样品在采样锥和截取锥的沉积以及等离
12、子体炬管和雾室中样品的附着。(2)在分析前就应该确定特定元素所必须的清洗时间。(3)记忆干扰也可通过在一个分析运行程序进行至少3次重复积分的数据采集来评估。如果测得的积分信号连续下降,就表明可能存在着记忆效应对待测物的干扰。这时就应该检查前一个样品中分析物的浓度是否偏高。(4)如果怀疑有记忆效应干扰,就应该在长时间清洗后重新分析样品。在测定汞时会遇到严重的记忆效应,通过加入100g/L金在大约2分钟内就能有效地清除5g/L汞的记忆效应。浓度越高需要的清洗时间越长。,五、安全,每一种化学试剂都可能对健康造成危害,所以要尽量少暴露于这些化学物质中。分析人员在处理含有或接触过人类废弃物的环境样品或直
13、接接触人类废弃物时应该对能诱发已知疾病的因子采取免疫措施。等离子体源除了有强紫外线辐射还产生射频辐射,分析人员应采取适当的防护措施避免这些危害。为避免紫外线辐射,必需采取合适的眼防护措施才能观察电感耦合等离子体。,六、仪器和设备,仪器能对5-250amu质量范围内进行扫描,最小分辨率为在5峰高处峰宽1amu。仪器配有常规的或能扩展动态范围的检测系统。如果使用电子倍增器,应注意不要暴露在强离子流下,否则会引起仪器响应变化或损坏检测器。对于样品中元素浓度太高,超出仪器的线性范围以及在扫描窗口内下降的同位素,稀释后再进行分析。,七、试剂和标准,试剂中含有元素杂质将会影响到分析数据的准确性。由于ICP
14、-MS的灵敏度高,要尽可能使用高纯试剂。方法所用酸必需是超高纯级。合适的酸可以通过不同生产厂商购买,也可以采用亚沸点法重蒸馏制备。为降低ICP-MS中的多原子离子干扰,最好使用硝酸。使用盐酸会造成几种多原子离子干扰,不过,盐酸能保持含锑和银溶液的稳定性。使用盐酸时,必须要校正氯的多原子离子干扰。,七、试剂和标准,多元素储备标准溶液:制备多元素储备标准溶液时一定要注意元素间的相容性和稳定性。元素的原始标准储备溶液必须进行检查以避免杂质影响标准的准确度。新配好的标准溶液应转移至经过酸洗的、未用过的FEP瓶中保存,并定期检查其稳定性。元素可采用如下分组。,多元素储备标准溶液,七、试剂和标准,校准工作
15、溶液制备 多元素标准液应每隔两周或根据需要重新配制。根据仪器操作范围,用1(V/V)硝酸介质的试剂级水将溶液A和B稀释至合适的浓度。标准溶液中的元素浓度要足够高,以保证好的测定精密度和准确的响应曲线斜率。根据仪器灵敏度,建议浓度范围为10-200g/L,但汞的浓度要限制在5g/L以内。需要指出,硒的浓度一般要比其它元素的浓度高5倍。,七、试剂和标准,内标储备溶液:1mL100g。取10mL Sc、Y、In、Tb和Bi标准储备溶液,试剂级水稀释至100mL,储存在FEP瓶中。直接将该浓度的内标溶液加入到空白、校准标准和样品中。如果用蠕动泵加入,可用1(V/V)硝酸稀释至适当浓度。注:如果采用“直
16、接分析”步骤测定汞,在内标溶液中加入适量金标准储备液,使最终的空白溶液、校正标准和样品中金浓度达100g/L。,七、试剂和标准,空白 本方法需要三种类型的空白溶液:()校准空白溶液,用来建立分析校准曲线;()实验室试剂空白溶液,用来评价样品制备过程中可能的污染和背景谱干扰;()清洗空白溶液,在测定样品过程中用来清洗仪器,以降低记忆效应干扰。,七、试剂和标准,校准空白 1(V/V)硝酸介质的试剂级水。采用直接加入法时,加内标。,七、试剂和标准,实验室试剂空白(LRB)必须与样品处理过程一样加入相同体积的所有试剂。LRB制备过程必须和样品处理步骤(需要的话,也要进行消解)完全相同,如果采用直接加入
17、法,则样品处理完后加入内标。,七、试剂和标准,清洗空白含2(V/V)硝酸的试剂级水。注:如果采用“直接分析”步骤测定汞,在内标溶液中加入金标准储备液,使清洗空白中金浓度为100g/L。,七、试剂和标准,质量控制样(QCS)质量控制样制备所需的源溶液应来自本实验室之外,其浓度视仪器灵敏度而定。将合适的溶液用1(V/V)硝酸稀释至浓度100g/L配制而成。由于Se的灵敏度较低,稀释至浓度500g/L,但任何情况下,汞的浓度都要5g/L。如果采用直接加入法(方法A,10.3部分),稀释后加入内标,并储存在FEP瓶中。QCS应视需要进行分析以满足数据质量要求,该溶液应每季或根据需要经常重新配制。,七、
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