隨著ICP-AES的流行使很多實驗室面臨著再增購一臺ICP-AES,,還是停留在原來使用AAS上的抉擇。現(xiàn)在一個新的技術ICP-MS又出現(xiàn)了,,雖然價格較高,,但ICP-MS具有ICP-AES的優(yōu)點及比石墨爐原子吸收(GF-AAS)更低的檢出限的優(yōu)勢。因此如何根據(jù)分析任務來判斷其適用性呢,?
ICP-MS是一個以質(zhì)譜儀作為檢測器的等離子體,,ICP-AES和ICP-MS的進樣部分及等離子體是極其相似的。ICP-AES測量的是光學光譜(120nm-800nm),,ICP-MS測量的是離子質(zhì)譜,,提供在3-250amu范圍內(nèi)每個原子質(zhì)量單位(amu)的信息。還可進行同位素測定,。尤其是其檢出限給人極深刻的印象,,其溶液的檢出限大部分為ppt級,石墨爐AAS的檢出限為亞ppb級,,ICP-AES大部分元素的檢出限為1-10ppb,,一些元素也可得到亞ppb級的檢出限。但由于ICP-MS的耐鹽量較差,,ICP-MS的檢出限實際上會變差,,多大50倍。一些輕元素(如S,、Ca,、Fe、K,、Se)在ICP-MS中有嚴重的干擾,,其實際檢出限也很差。下表列出這幾種方法的檢出限的比較:
表3 ICP-MS,、ICP-AES與AAS方法檢出限的比較(ug/L)
元素 | ICP-MS | ICP-AES | GF-AAS | F-AAS |
Ag | 0.003 | 0.3 | 0.01 | 1.5 |
Al | 0.006 | 0.2 | 0.1 | 45 |
Au | 0.001 | 0.6 | 0.1 | 9 |
B | 0.09 | 0.3 | 20 | 1000 |
Ba | 0.002 | 0.04 | 0.35 | 15 |
Be | 0.03 | 0.05 | 0.003 | 1.5 |
Bi | 0.0005 | 2.6 | 0.25 | 30 |
Ca | 0.5 | 0.02 | 0.01 | 1.5 |
Cd | 0.003 | 0.09 | 0.008 | 0.8 |
Ce | 0.0004 | 2.0 | -- | -- |
Co | 0.0009 | 0.2 | 0.15 | 9 |
Cr | 0.02 | 0.2 | 0.03 | 3 |
Cs | 0.0005 | -- | 0.04 | 15 |
Cu | 0.003 | 0.2 | 0.04 | 1.5 |
Fe | 0.4 | 0.2 | 0.1 | 5 |
Ga | 0.001 | 4.0 | 0.1 | 50 |
Hf | 0.0006 | 3.3 | -- | 300 |
Hg | 0.004 | 0.5 | 0.6 | 50 |
In | 0.0005 | 9.0 | 0.04 | 30 |
K | 1 | 0.2 | 0.008 | 3 |
La | 0.0005 | 1.0 | -- | 2000 |
Li | 0.027 | 0.2 | 0.06 | 0.8 |
Mg | 0.007 | 0.01 | 0.004 | 0.1 |
Mn | 0.002 | 0.04 | 0.02 | 0.8 |
Mo | 0.03 | 0.2 | 0.08 | 30 |
Na | 0.03 | 0.5 | -- | 0.3 |
Nb | 0.0009 | 5.0 | -- | 1500 |
Ni | 0.005 | 0.3 | 0.3 | 5 |
Os | -- | 0.13 | -- | 120 |
P | 0.001 | 1.5 | 0.06 | 10 |
Pb | 0.001 | 1.5 | 0.06 | 10 |
Pd | 0.0009 | 3.0 | 0.8 | 10 |
Pt | 0.002 | 4.7 | 1 | 6 |
Rb | 0.003 | 30 | 0.03 | 3 |
Re | 0.0006 | 3.3 | -- | 600 |
Rh | 0.0008 | 5.0 | 0.8 | 6 |
Ru | 0.002 | 6.0 | -- | 60 |
S | 70 | 9.0 | -- | -- |
Sb | 0.001 | 2.0 | 0.15 | 30 |
Sc | 0.015 | 0.09 | 6 | 30 |
Se | 0.06 | 1.5 | 0.3 | 100 |
Si | 0.7 | 1.5 | 1.0 | 90 |
Sn | 0.002 | 1.3 | 0.2 | 50 |
Sr | 0.0008 | 0.01 | 0.025 | 3 |
Ta | 0.0006 | 5.3 | -- | 1500 |
Te | 0.01 | 10 | 0.1 | 30 |
Th | 0.0003 | 5.4 | -- | -- |
Ti | 0.006 | 0.05 | 0.35 | 7.5 |
Tl | 0.0005 | 1.0 | 0.15 | 15 |
U | 0.0003 | 5.4 | -- | 15000 |
V | 0.002 | 0.2 | 0.1 | 20 |
W | 0.001 | 2.0 | -- | 1500 |
Y | 0.0009 | 0.3 | -- | 75 |
Zn | 0.003 | 0.2 | 0.01 | 1.5 |
zr | 0.004 | 0.3 | -- | 450 |
這集中分析技術的分析性能可以從下面幾個方面進行比較:
1.容易使用程度:
在日常工作中,,從自動化來講,ICP-AES是zui成熟的,,可有技術不熟練的人員來應用ICP-AES專家制定的方法進行工作,。ICP-MS的操作直到現(xiàn)在仍然較為復雜,盡管近年來在計算機控制和智能化軟件方面有很大的進步,,但在常規(guī)分析前仍需由技術人員進行精密的調(diào)整,,ICP-MS的方法研究也是很復雜及耗時的工作。GF-AAS的常規(guī)工作雖然是比較容易的但制定方法仍需要相當熟練的技術,。
2.分析試液中的總固體溶解量(TDS):
在常規(guī)工作中,,ICP-AES可分析10%TDS的溶液,甚至可以高至30%的鹽溶液,。在短時期內(nèi)ICP-MS可分析0.5%的溶液,,但在大多數(shù)情況下采用不大于0.2%TDS的溶液為佳。當原始樣品是固體時,,與ICP-AES,,GP-AAS相比,ICP-MS需要更高的稀釋倍數(shù),,折算到原始固體樣品中的檢出限就顯示不出很大的優(yōu)勢了,。
3.線性動態(tài)范圍(LDR):
ICP-MS具有超過105以上的LDR,各種方法可使其LDR開展至108,。但不管如何,,對ICP-MS來說:高基體濃度會使分析出現(xiàn)問題,,而這些問題的解決方案是稀釋。因此,,ICP-MS應用的主要領域在痕量/超痕量分析,。
GF-AAS的LDR限制在102-103,如選用次靈敏線可進行高一些濃度的分析,。
ICP-AES具有105以上的LDR且抗鹽份能力強,,可進行痕量及主要元素的測定,ICP-AES可測定的濃度高達百分含量,,因此,,ICO-AES可以很好地滿足實驗室主、次,、痕量元素常規(guī)分析的需要,。
4.精密度:
ICP-MS的短期精密度一般是1-3%RSD,這是應用多內(nèi)標法在常規(guī)工作中得到的,。
ICP-AES的短期精密度一般為0.3-1%RSD,,幾個小時的長期精密度小于3%RSD。
GF-AAS的短期精密度為0.5-5%RSD,,長期精密度的因素不在于時間而視石墨管的使用次數(shù),。
5.樣品分析能力:
ICP-MS和ICP-AES的分析能力體現(xiàn)在其可以多元素同時測定上。
ICP-AES的分析速度取決于是采用全譜直讀型還是單道掃描型,,每個樣品所需的時間為2或6分鐘,,全譜直讀型較快,一般為2分鐘測定一個樣品,。
GF-AAS的分析速度為每個樣品中每個元素需要3-4分鐘,,可以無人自動工作,可保證其對樣品的分析能力,。
6.運行的費用:
ICP-MS運行費用要高于ICP-AES,,因為ICP-MS的一些部件如分子渦輪泵、取樣錐和截取錐以及檢測器有一定的使用壽命而且需要更換,。
ICP-AES主要是霧化器與炬管的消耗,,這和ICP-MS一樣,其使用壽命是相同的,。
GF-AAS則主要是石墨管的使用壽命及其費用,。
這三種技術均使用Ar氣,其消耗量是一筆相當?shù)馁M用,,ICP技術的Ar費用遠高于GF-AAS,。
可以看出來這些技術是相互補充的,沒有一種技術能滿足所有的分析要求,只要某一種技術稍優(yōu)于另一種技術的地方,。下表是AAS,、ICO-AES、ICP-MS三種技術的分析性能的簡單比較:
表4 ICP-MS,、ICP-AES與AAS分析性能的簡單比較
方法類型 | ICP-MS | ICP-AES | GF-AAS | F-AAS | |
檢出限 | 絕大部分元素非常好 | 絕大部分元素很好 | 部分元素非常好 | 部分元素較好 | |
分析能力 | 動態(tài)范圍 | ||||
108 | 106 | 107 | 103 | ||
精密度(RSD) | 短期 | 1-3% | 0.3-1% | 1-5% | 0.1-1% |
長期(4h) | <5% | <3% | -- | -- | |
干擾情況 | 光(質(zhì))譜干擾 | 少 | 多 | 少 | 很少 |
化學(基體) | 中等 | 幾乎沒有 | 多 | 多 | |
電離干擾 | 很少 | 很少 | 很少 | 有一些 | |
質(zhì)量效應 | 存在 | 不存在 | 不存在 | 不存在 | |
同位素干擾 | 有 | 無 | 無 | 無 | |
固體溶解量(Max.) | 0.1-0.5% | 2-10% | >20% | 0.5-3% | |
可測元素 | >75 | >73 | >50 | >68 | |
樣品用量 | 少 | 較多 | 很少 | 多 | |
半定量分析 | 能 | 能 | 不能 | 不能 | |
同位素分析 | 能 | 不能 | 不能 | 不能 | |
分析方法開發(fā) | 需要專業(yè)知識 | 需要專業(yè)技術 | 需要專業(yè)技術 | 容易 | |
無人控制操作 | 能 | 能 | 能 | 不能 | |
使用易燃氣體 | 無 | 無 | 無 | 有 | |
運行費用 | 高 | 中上 | 中等 | 低 |
根據(jù)分析溶液中待測元素的濃度來看,,若每個樣品測定1-3個元素,,元素濃度為亞或低于ppb級,,如果被測元素要求能夠滿足的情況下,選用GF-AAS是zui合適的,;若每個樣品5-20個元素,,含量為亞ppm至%,選用ICP-AES是zui合適的,;如果每個樣品需測4個以上的元素,,在亞ppb含量,而且樣品的數(shù)量也相當大,,選用ICP-MS是較合適的,。
可以看出ICP-AES是比較理想的分析方法,是實驗室應當配置的常規(guī)分析手段,。如果實驗室選用了ICP-AES來取代ICP-MS,,那么實驗室能配備GF-AAS。這一配置可以滿足一般實驗室對于主,、次,、痕量成分分析的需要。
ICP-AES法在冶金分析應用上可能出現(xiàn)的zui大困難在于如何解決光譜干擾問題,。這也是ICP分析技術發(fā)展中需要不斷解決的研究課題,。
IVP-AES法基體效應,可以應用內(nèi)標法來解決例如霧化室效應,、試樣與標準溶液之間粘度差異所帶來的基體效益,;背景較高可以采用離線背景校正,應用動態(tài)背景校正對提高準確度也是很有效的,。IVP-AES法zui大的干擾是譜線干擾,,其光譜線數(shù)量很大而且光譜線干擾也較難解決。有記載的ICP-AES譜線有50000多條,,元素間的譜線干擾及基體的譜線干擾也就很嚴重,。因此,對某些樣品例如鋼鐵,、冶金產(chǎn)品的分析必須采用使用高分辨率的ICP-AES儀器,,盡量把可能干擾的譜線分開。各種分子粒子(如OH)的譜線或譜帶對某些低含量的被測元素也帶來干擾,影響其樣品分析中的實際檢出限,。因此使用CCD陣列檢測器的儀器,,以便準確快速地得到待測譜線及相鄰背景信息,并對分析譜線和背景進行同步測量,,可實現(xiàn)離峰法測量而避開譜線干擾,,或采用MSF法或IEC法扣除干擾。選擇每個元素的適宜分析條件或加入電離緩衡劑(如過量的I族元素)可以減少易電離元素的影響,。
小結(jié):
在日常工作中ICP-AES分析技術是zui成熟的,,可由技術不熟練的人員應用ICP-AES技術人員制定的分析方法來進行工作。在常規(guī)工作中,,ICP-AES 可分析10%TDS的溶液,,甚至可以高至30%的鹽溶液。ICP-AES具有106以上的線性范圍LDR且抗鹽份能力強,,可以同時進行痕量及主要元素的測定,,ICP-AES可同時直接測定0.001-60%的濃度含量。ICP-AES外加ICP-MS,,或GF-AAS便可很好地滿足實驗室的分析需要,。對于每個樣品分析5-20個元素,含量在亞ppm至%,,使用ICP-AES是zui合適的,。ICP-AES和GF-AAS由于現(xiàn)代自動化設計以及使用惰性氣體的安全性,可以整夜無人看管工作,。因此,,ICP儀器必將成為冶金分析實驗室的基本配置,其分析技術在冶金分析中發(fā)揮越來越重要的作用,。
相關產(chǎn)品
免責聲明
- 凡本網(wǎng)注明“來源:化工儀器網(wǎng)”的所有作品,,均為浙江興旺寶明通網(wǎng)絡有限公司-化工儀器網(wǎng)合法擁有版權或有權使用的作品,未經(jīng)本網(wǎng)授權不得轉(zhuǎn)載,、摘編或利用其它方式使用上述作品,。已經(jīng)本網(wǎng)授權使用作品的,應在授權范圍內(nèi)使用,,并注明“來源:化工儀器網(wǎng)”,。違反上述聲明者,,本網(wǎng)將追究其相關法律責任。
- 本網(wǎng)轉(zhuǎn)載并注明自其他來源(非化工儀器網(wǎng))的作品,,目的在于傳遞更多信息,,并不代表本網(wǎng)贊同其觀點和對其真實性負責,不承擔此類作品侵權行為的直接責任及連帶責任,。其他媒體,、網(wǎng)站或個人從本網(wǎng)轉(zhuǎn)載時,必須保留本網(wǎng)注明的作品第一來源,,并自負版權等法律責任,。
- 如涉及作品內(nèi)容、版權等問題,,請在作品發(fā)表之日起一周內(nèi)與本網(wǎng)聯(lián)系,,否則視為放棄相關權利,。