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氨氮、硫化物等气相分子吸收光谱法
作者：陈凡 2012-11-22 点击1961
气相分子吸收光谱法原理
气相分子吸收光谱法是利用基态的气体分子能吸收特定紫外光谱的一种测量方法, 其原理符合朗伯—比尔定律。
一、气相分子吸收光谱学原理
气体分子在不受外界影响的情况下，通常处于相对稳定的状态，称之为基态气体分子。但是，一旦这些气体分子接受到特定波长的光辐射时，很容易产生相应的分子振动。发生分子振动所需能量是一定的，这种特定的能量称为分子特征谱线。在气相分子吸收光谱法中，选特定波长的光源，气态分子对该光源发出的特征波长光产生分子振动吸收，根据光的被吸收程度计算出分子浓度。当光强度为I0的光束通过分子浓度为C的媒质时，光强度减弱至I，它遵循朗伯-比尔吸收定律：
A = lg(I0 /I) = KCL
A： 吸光度 I0 :入射特征谱线辐射光强度 I：出射特征谱线辐射光强度
k：吸收系数 L： 吸光管长度 C： 气体分子浓度
这个方程告诉我们吸光度与分子浓度在一定条件下成线性关系，具体图示如下。
图1-1 分子吸收示意图 图1-2 标准曲线
将标准样品的浓度(例如1μg/ml，2μg/ml和3μg/ml)与吸光度的关系画成如图1-2所示的一条直线，这条直线称为特征元素的标准曲线。一种未知样品所含有此种元素的浓度可用如图1-2所示的标准曲线法来测定。
二、气相分子吸收过程中的化学原理
上面谈到的气相分子吸收原理已经表明了：一定范围内，气体的浓度与吸光度呈现线性关系。
可是，通常我们要分析测定的项目，如硫化物、亚硝酸盐、硝酸盐、总氮、氨氮、汞等，都是存在于水体中的离子或者分子，似乎与气相分子吸收无关。
但是，如果能够通过化学反应，将这些水溶液中的离子或者分子转化为某种气体，测定出气体浓度，进而就可以反推出溶液中这些成分的浓度。
举例说明上述原理，以亚硝酸盐氮测定为例。亚硝酸盐与柠檬酸及乙醇混合后，亚硝酸根会瞬间转化为NO2气体，将NO2从液相中分离出来，并将其载入到检测系统中测定。由于亚硝酸盐转化为NO2气体是定量转化的，故可以通过测定NO2气体的含量，进而确定水体中亚硝酸盐的浓度。利用此原理就可以对样品中的亚硝酸盐氮进行定量分析。
从亚硝酸盐氮例子可以看出，如果有办法将待测的项目转化为特定气体，并且找到该特定气体的分子吸收波长，就可以实现对其做定量测定。
因此，依据上述推断，在测定硫化物、硝酸盐、总氮、氨氮、凯氏氮时，我们可以做如下的转化。测定硫化物时，样品中加入酸，硫离子及可溶解硫化物就转化为H2S气体，然后在202.6nm波长下测定；测定硝酸盐时，硝酸根离子在70℃时可被三氯化钛还原成NO气体，在214.4nm波长处测定；测定总氮时，先按照标准方法要求，用碱性过硫酸酸钾氧化水体中不同形态的含氮化合物为NO3-，然后按照测定硝酸根的方法分析总氮；测定氨氮时，预先用氧化剂将水体中的氨氮氧化为亚硝酸盐，按照亚硝酸盐测定方法进行，再减去氧化前水体中本来含有的亚硝酸盐，得到氨氮含量。
三、应用气相分子吸收光谱法最明显优点
3.1 色度和浊度不再对分析过程及结果造成影响，样品几乎无需预处理。
由于是将待测成分转化为气体，将气体从水样中分离之后再测定，因此非常明显优点就是水样的色度和浊度不会干扰测定结果，而且不需要过滤等预处理手段。这是气相分子吸收光谱法区别传统的分光光度比色法最显著特点。因此应用气相分子吸收光谱法，可以扩大分析方法的应用范围，不但可以测定洁净的水体，对于未处理的污水及废水等也可以直接分析；同时也可以对水体进行效果更好的全分析测定。
3.2 几乎不受水体杂质干扰，可以实现样品全分析,。
因为是将待测成分转化为气体，再分离测定，因此水体中原有的杂质几乎不干扰测定。传统的分析方法对于浑浊的水样，大部分方法都需要过滤后再分析，实际上分析的成分只是过滤后的清洁水体中溶解成分的含量。而我们对于水体的测定，不局限于溶解成分的分析，还应该包括被悬浮物所吸附、包裹等的那部分污染物含量。因此，应用气相分子吸收光谱法，由于不需要过滤或者脱色等，所以可以实现全分析。
3.3操作简单，分析速度快
应用我公司生成的第二代气相分子吸收光谱仪产品分析样品时，每个样品的分析耗时仅为42秒。
在操作上，由于大量自动化技术的应用，全部通过软件就可以实现操作过程。
分析时，仅需要将进样软管插入到样品中，仪器自动吸取样品，启动软件，即可得分析结果。
3.4 国家环保部标准方法
该方法为国家环保部制定的标准方法，2006年1月1日正式实施。其标准号分别为HJ/T 195-2005、 HJ/T 196-2005、HJ/T 197-2005 、HJ/T 198-2005、HJ/T 199-2005、HJ/T 200-2005。
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