原子吸收分光光度计的发展与应用毕业论文.doc

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1、 毕业设计（论文）毕业设计（论文） 题目：题目： 原子吸收分光光度计的发展与应用原子吸收分光光度计的发展与应用 毕毕 业业 设设 计（论计（论 文）文） 说说 明明 书书 题目: 原子吸收分光光度计的发展与应用 院 别： 专 业： 应用化学 班 级： 设 计 人： 指 导 教 师： 毕毕业业设设计计（论论文文）任任务务书书 一、题目: 原子吸收分光光度计的发展与应用 二、基础数据: 三、内容要求 1.说明部分 2.计算部分 四 发 给 日 期： 2014 年 5 月 16 日 五 要求完成日期： 2014 年 7 月 31 日 指导教师： 系 主 任： 2014 年 5 月 15 日 辽宁石油

2、化工大学继续教育学院论文 I 原子吸收分光光度计的发展与应用原子吸收分光光度计的发展与应用 （） 摘摘 要要 原子吸收分光光度计是测量化探样品微量元素的重要仪器,解决多元素同时测定开辟了新的 前景。微机控制的原子吸收光谱系统简化了仪器结构，提高了仪器的自动化程度，改善了测定 准确度，使原子吸收光谱法的面貌发生了重大的变化。特别是材料科学、生命科学、空间技术 的大发展，对不透明物质中金属元素的分析越来越多，许多食品、药品、自然环境中的微量重 金属元素能引起致癌，对人类生活、生存、发展的威胁越来越大；而这些微量重金属元素的分 析，目前也是主要依靠 AAS。今后原子吸收分光光度计应用的发展将会越来越

3、快，所以原子吸 收分光光度计（AAS）仪器的应用越来越广泛。 关键词关键词：原子吸收分光光度计；发展；领域；应用 辽宁石油化工大学继续教育学院论文 II Development and Application of an Atomic Absorption Spectrophotometer Abstract Atomic absorption spectrophotometer measuring instrument is an important trace elements samples, to solve the simultaneous determination of mult

4、i elements and opened up new prospects. Simplify the instrument structure of microcomputer control for atomic absorption spectrometry system, improve the degree of automation equipment, improve the accuracy of measurement, great changes have taken place in the face of the atomic absorption spectrome

5、try. Especially the development of material science, life science, space technology, metal elements of opaque material in the analysis of trace heavy metal elements more and more, many food, medicine, natural environment can cause cancer, and a threat to human life, survival, development is greater;

6、 and the trace analysis of heavy metals, is currently the main relying on AAS. Future development of atomic absorption spectrophotometer and will be applied more quickly, so the atomic absorption spectrophotometer (AAS) is applied more and more widely in the instrument. Keywords: spectrophotometer;

7、development; application field of atomic absorption . 辽宁石油化工大学继续教育学院论文 III 目目 录录 摘 要 I ABSTRACT .II 1 前言 1 2 发展部分 2 2.1 原子吸收分光光度计发展史 .2 2.2 原子吸收光谱仪器的产生 .3 2.3 AAS 仪器的最新进展 .3 3 应用部分 8 3.1 AAS 应用的发展简况 8 3.1.1 AAS 的具体应用发展 .8 3.1.2 应用的最新进展 .8 3.1.3 AAS 应用的最新进展 .9 3.2 原子吸收光谱法的优缺点10 3.3 原子吸收分光光度计标准加入法适用范围

8、10 3.4 原子吸收分光光度计各使用方法的应用11 3.4.1 在理论研究方面的应用11 3.4.2 在元素分析方面的应用11 3.4.3 在有机物分析方面的应用11 4 结论 .12 参考文献 .13 致谢 .14 辽宁石油化工大学继续教育学院论文 1 1 1 前言前言 原子吸收光谱法诞生于 1955 年:澳大利亚人瓦尔士(Walsh),荷兰人艾柯蒙德米 拉兹分别独立发表了原子吸收光谱分析的论文。瓦尔士(Walsh)被全世界公认为原 子吸收光谱分析的奠基人。他提出将原子吸收光谱法作为常规的分析方法并建立 了原子吸收光谱分析法.李.沃屋是石墨炉原子吸收光谱分析法(GFAAS)的提出者和 奠基

9、人,又是石墨炉原理样机的发明者。马斯美恩是商品石墨炉原子化器样机的发 明者。 随着原子吸收技术的发展，推动了原子吸收仪器的不断更新和发展，而其它科 学技术进步，为原子吸收仪器的不断更新和发展提供了技术和物质基础。近年来， 使用连续光源和中阶梯光栅，结合使用光导摄象管、二极管阵列多元素分析检测 器，设计出了微机控制的原子吸收分光光度计，为解决多元素同时测定开辟了新 的前景。微机控制的原子吸收光谱系统简化了仪器结构，提高了仪器的自动化程 度，改善了测定准确度，使原子吸收光谱法的面貌发生了重大的变化。特别是材 料科学、生命科学、空间技术的大发展，对不透明物质中金属元素的分析越来越 多，所以原子吸收分

10、光光度计（AAS）仪器的应用越来越广泛；许多食品、药品、 自然环境中的微量重金属元素能引起致癌，对人类生活、生存、发展的威胁越来 越大；而这些微量重金属元素的分析，目前也是主要依靠 AAS。因此，AAS 仪器 及应用的发展非常迅猛，值得广大科技工作者重视原子吸收分析仪器的发展。 我国目前的 AAS 仪器发展很快，已有重大突破。但是，我们还应看到我国在 高档 AAS 方面与国外差距很大；特别在主要的、关键的功能、性能技术指标上， 差距更加明显；如:可靠性、软件、附件、工艺等等。我们必须看到这些差距。只 有看到了差距，才有赶超国际先进水平的动力，才有赶超国际上 AAS 的先进水平 的可能。在中、低

11、档 AAS 方面，我国与国外的差距已经很小，特别是在火焰方面， 差距更小;我国自己生产的火焰 AAS，基本上都能满足使用要求。我国的中档 AAS，有些技术指标还能优于国外同类产品；如：北京普析通用公司的 TAS986/990、上海精科公司的 4501、北京瑞利公司的 200/210 等 AAS 就是。特 别是 TAS986/990，采用横向加热石墨炉技术，全世界只有 5 家公司能生产横向 加热石墨炉 AAS，而我国能生产此类仪器。 辽宁石油化工大学继续教育学院论文 2 2 2 发展部分发展部分 2.12.1 原子吸收分光光度计发展史原子吸收分光光度计发展史 20 世纪 50 年代末,英国 Hi

12、lger我国自己生产的火焰 AAS，基本上都能满足使用要求。我国的中档 AAS，有些技术指标还能优于国外同类产品；如：北京普析通用公司的 TAS986/990、上海精科公司的 4501、北京瑞利公司的 200/210 等 AAS 就是。特 别是 TAS986/990，采用横向加热石墨炉技术，全世界只有 5 家公司能生产横向 加热石墨炉 AAS，而我国能生产此类仪器。 辽宁石油化工大学继续教育学院论文 8 3 3 应用部分应用部分 3.1 AAS 应用的发展简况应用的发展简况 3.1.1 AAS 的具体应用发展的具体应用发展 AAS 的具体应用发展简介如下： 1. 已由无机化学向有机化学过渡。

13、2.生命科学研究中的“坐上宾”。 3.医疗、卫生领域非常重视 AAS 。 4.药检工作中的应用: 国际上许多药物的分析测试、质量检验都用 AAS；如：我国 2005 年版的药典 （一部为中药、二部为西药、三部为生物制品）规定：各类药品中，共有 27 个品 种 12 个元素要求用 AAS 分析检测；其中：药典一部规定，有 6 个品种 5 个元素 （Pb、Cd、Hg、As、Cu）要用 AAS 进行质量控制和分析检测；药典二部规定， 西药中有 17 个品种继续用 AAS 进行质量控制和分析检测；药典三部规定，生物 制品中有四个品种 3 个元素（K、Na、Al）要用 AAS 进行质量控制和分析检测。

14、未写进药典的、但用 AAS 检测的样品很多；如：腹腔透析液中的钾 K、Na、Ca、Mg，复合维生素中的 Cu、Co、Fe、Mn，盘尼西林中的钯 Ba，灵芝 中的 Cu 和 Mn，阿胶中的 Hg，六味地黄丸和牛黄解毒丸中的 Hg、As、Mo、Hg、Cu 等等，都仍然要求用 AAS 分析检测8。 5.农业环保中的应用：粮食、种子、蔬菜、土壤、中草药、农药中的 As、Hg、Se、Sb 的检测，早已普遍使用 AAS。 6.商检、食品中的应用： 我国和世界上许多国家，都对化妆品、金属、肉类、鱼类、酒类、口服液、奶 类、奶制品等中的 As、Hg、Se、Pb、Ge 等微量元素普遍采用 AAS 进行检测。 7

15、.冶金工业中的应用：金属中的有害元素（As、Bi、Pb、Sb、Sn 等）检测。 8.水质中的有害微量元素分析检测。 9. 环境监测中对有害微量元素分析检测。 10. 地质找矿普查、详查和异常评价中的应用。 辽宁石油化工大学继续教育学院论文 9 3.1.2 应用的最新进展应用的最新进展 国际上从事 AAS 应用的科技工作者普遍、经常碰到的技术难题，近几年来全 世界科学家进行了攻关9。攻关的最新进展如下： 1. 进样技术攻关 进样技术既是仪器方面的重要内容，又是应用方面的重要内容。AAS 的各种 新型进样器的涌现，是一个很值得广大科技工作者重视的问题。因为，样品消解， 是 AAS 分析工作的最重要

16、内容之一。特别是对难熔的样品，更是一大分析难题。 但是，目前许多科学家和科技工作者，正在花大力气对此展开攻关。 近几年，针对不能消解的样品分析难题，科学家经过攻关，已研发出固体进样 器，对很难消解或不能消解的固体样品，采取不需要消解就直接固体进样的办法 （只适用于石墨炉 AAS） 。这是一个革命性的突破。它的主要优点是： A. 简便：不需要化学前处理，节省时间、节省化学品的花费； B. 灵敏度高： 能达到 pg 级和 fg 级的检测水平； C. 直接分析真实样品：无污染；D. 适用性强： 特别适合生物样品的痕量分析； E. 真正的微量分析方法：10mg - 50mg 作一个样 品； F. 自动

17、化程度高：除可手动外，已出现全自动的固体进样器； 2.高温、难熔元素（如鉬、钒）分析难题的攻关（石墨炉横向加热、固体进样） 。 3. 线性范围窄的分析难题攻关（三磁场） 。 4. 背景扣除的误差很难消除的难题攻关（D2、可变磁场） 。 5. 如何快速建立分析方法的难题攻关（最佳条件固化、推荐菜单） 。 6.如何进行高浓度基体连续分析的难题攻关（FIA、为微量样） 。 7. 如何提高分析速度的难题攻关（FIA、快速升温、全自动、固体进样） 。 8.复杂体系或复杂基体的样品分析难题攻关（石墨炉横向加热） 。 9.样品处理沾污难消除的难题攻关（石墨炉横向加热、固体进样、智能稀释） 。 3.1.3 A

18、AS 应用的最新进展应用的最新进展 AAS 应用的最新进展中特别值得注意的还有以下几个方面： 1.多种新技术、新方法不断涌现： 目前，国外 AAS 的应用技术发展很快；特别是在电热原子吸收光谱法 （ETAAS） 、高分辨率连续光源原子吸收光谱法源（HRCSAAS） 、持久性化学 辽宁石油化工大学继续教育学院论文 10 改进剂（一次注入，可以连续使用 1000 多次） 、化学蒸气发生技术等新技术方面 发展特别快，很值得重视。 2.AAS 在生物金属科学中的应用大发展 近年来，继基因组学与蛋白组学之后，金属组学和代谢组学的出现，正在成 为光谱学家关注的重点；2001 年，Williames 提出“

19、金属组”（Metallome）的概。 2004 年 Haraguchi 提出“金属组学” （Metallomics）就是“生物金属科学” （Biometal science）的概念。而 AAS 是“生物金属科学”的最重要的、最新的分析 手段之一。 3. AAS 的应用面正在向各个领域迅速扩大 在生命科学领域（生物酶、蛋白质）中应用正在大发展；一些含有金属元素 的生物酶及重要蛋白质，在生物体内起到十分的作用。 3.2 原子吸收光谱法的优缺点原子吸收光谱法的优缺点 原子吸收光谱法，选择性强，因其原子吸收的谱线仅发生在主线系，且谱线 很窄，所以光谱干扰小、选择性强、测定快速简便、灵敏度高，在常规分析

20、中大 多元素能达到10-6 级，若采用萃取法、离子交换法或其它富集方法还可进行10-9 级的测定。分析范围广，目前可测定元素多达73种，既可测定低含量或主量元素， 又可测定微量、痕量、甚至超痕量元素；既可测定金属类金属元素，又可间接测 定某些非金属元素和有机物；既可测定液态样品，又可测定气态或某些固态样品。 抗干扰能力强，原子吸收光谱法谱线的强度受温度影响较小，且无需测定相对背 景的信号强度，不必激发，故化学干扰也少很多。精密度高，常规低含量测定时， 精密度为1%3%，若采用自动进样技术或高精度测量方法，其相对偏差小于1%。 当然原子吸收光谱法也有其局限性，它不能对多元素同时分析，对难溶元素

21、的测定灵敏度也不十分令人满意，对共振谱线处于真空紫外区的元素，如P、S等 还无法测定。另外，标准工作曲线的线性范围窄，给实际工作带来不便，对于某 些复杂样品的分析，还需要进一步消除干扰。火焰原子吸收因设备简单，操作简 便，易于普及和待测元素的线性范围宽等原因，目前仍为广大分析工作者普遍采 用。近年来，利用火焰原子吸收测定高含量组分已取得一定进展，为拓宽火焰原 子吸收的应用开辟了一条途径。由于火焰原子吸收的灵敏度较低，对于痕量尤其 是超痕量组分的测定，需进行富集和分离，尽管如此，对于一些灵敏度低的元素， 火焰原子吸收法仍无法满足测定的要求。 辽宁石油化工大学继续教育学院论文 11 3.3 原子吸

22、收分光光度计标准加入法适用范围原子吸收分光光度计标准加入法适用范围 标准加人法是将加人到样品中的已知质量浓度的待测元素与样品中未知质量 浓度的待测元素处于完全相同的分析环境中，使之受溶剂及共存物的影响也相同。 这种相同的分析行为在火焰原子吸收分析中经常见到，但在石墨炉原子吸收分析 中不常见到10。 3.4 原子吸收分光光度计各使用方法的应用原子吸收分光光度计各使用方法的应用 3.4.1 在理论研究方面的应用在理论研究方面的应用 原子吸收可作为物理或物理化学的一种实验手段，对物质的一些基本性能进 行测定和研究，另外也可研究金属元素在不同化合物中的不同形态。 3.4.2 在元素分析方面的应用在元素

23、分析方面的应用 原子吸收光谱法凭借其本身的特点，现已广泛的应用于工业、农业、生化制 药、地质、冶金、食品检验和环保等领域。该法已成为金属元素分析的最有力手 段之一。而且在许多领域已作为标准分析方法，如化学工业中的水泥分析、玻璃 分析、石油分析、电镀液分析、食盐电解液中杂质分析、煤灰分析及聚合物中无 机元素分析；农业中的植物分析、肥料分析、饲料分析；生化和药物学中的体液 成分分析、内脏及试样分析、药物分析；冶金中的钢铁分析、合金分析；地球化 学中的水质分析、大气污染物分析、土壤分析、岩石矿物分析；食品中微量元素 分析。 3.4.3 在有机物分析方面的应用在有机物分析方面的应用 使用原子吸收光谱仪

24、利用间接法可以测定多种有机物，如 8-羟基喹啉（Cu）、 醇类（Cr）、酯类（Fe）、氨基酸（Cu）、维生素 C（Ni）、含卤素的有机物 （Ag）等多种有机物，都可通过与相应的金属元素之间的化学计量反应而间接测 定。 辽宁石油化工大学继续教育学院论文 12 4 4 结论结论 AAS 联用技术的发展，是目前国际上 AAS 仪器和应用方面的最新进展之一。 目前，国外只有日本岛津公司有此类技术；但他们是作为 6800 型 AAS 的附件来 使用的，其原理是采用“冷阱捕集还原气化”原理。我国北京普析通用公司采用 “HPLC 的高效柱分离”的原理，研发出了As90 型砷形态分析仪 ，于 2005 年 8

25、 月通过了专家技术鉴定，并于 2005 年 10 月，获得 BCEIA 金奖；它是一种很好 的专用砷形态分析仪之一，有广阔的应用前景。 综上所述，目前国内外的 AAS 的应用技术发展的深度、广度，都令人耳目一新。 科学家们预计，今后原子吸收分光光度计应用的发展将会越来越快、近期 AAS 仪 器和应用的发展速度将以几何级数增加。 辽宁石油化工大学继续教育学院论文 13 参考文献参考文献 1 Robinson J W, Atomic absorption spectroscopy,Anal.Chem.,1960,32(8):17A29A. 2李昌厚著，原子吸收分光光度计仪器及其应用，北京：科学出版

26、社， 2006，6 3邓勃 何华焜编著，原子吸收光谱分析，北京：化学化工出版社，2004，7 4薛光荣.原子吸收光谱分析化学干扰及消除方法研究J.上海计量测试,2001,28(1):33-37. 5周世兴，李辉，张丽莉，等. 标准加入法在原子吸收光度法中的应用J.环境检测管理与技 术,2003, 15(6):41-43. 6李昌厚. 略论影响原子吸收分光光度计分析测试误差的主要因素J.生命科学仪器,2005,3(2): 3-6. 7姚明，赵伟栋，王书俊，等. 火焰原子吸收光谱法测定氢化丁腈橡胶催化剂脱除液中铑J. 光谱学与光谱分析,2003,23(2):377-379. 8刘克玲. 原子光谱学

27、进展的综述J.光谱学与光谱分析,2005,25(1):96-107. 9孙汉文.导数原子光谱分析新技术研究进展J.光谱学与光谱分析,2003,23(2):386-190. 10赵秦. 连续光源原子吸收光谱仪划时代的技术革命J.现代科学仪器,2005,(1):36-39. 辽宁石油化工大学继续教育学院论文 14 致谢致谢 在此次的毕业设计阶段中，我得到了应用化学系全体教工的竭力帮助，在这 里，我要向他们表示感谢。特别要感谢我的指导教师，正是因为他严格的专业理 论教育和因材施教的教育方法，我毕业实验设计才有了坚实的理论基础和强大的 知识储备。本论文是在指导老师的悉心指导和严格要求下完成的。从论文的

28、选题 到实验设计、实施、进展以及论文的完成，指导老师都倾注了大量的心血。在此 对老师表示由衷的感谢！ 同时在这里感谢学院的老师们！他们给了我宝贵的学习机会。让我开阔了眼界， 丰富了经历，提高了自己的能力，他们给了我大量的指导和帮助，让我学习到的 东西很多很多。另外我还要感谢同学们在我遇到困难和疑问时能够真诚的帮助我、 支持我。这样才使我能顺利的完成实验并巩固很多相关专业知识。谢谢他们一直 以来对我在学习上和生活中无微不至、有如兄弟姐妹般的关心。 正是在他们的帮助和支持下我才顺利的完成了学业的最后一部分，感激之情难以 言表，唯有再次致以真诚的谢意！ 评阅人对 学院 专业 学 生 毕业设计（论文）的 评评 语语 成 绩： (满分 20) 单 位： 评阅人： 年 月 日 指导教师对 学院 专业 学 生 毕业设计（论文）的 评评 语语 成 绩： (满分 40) 指导教师： 年 月 日 毕毕 业业 设设 计（论计（论 文）成文）成 绩绩 院 别： 专 业： 应用化学 学 生： 题 目： 原子分光光度计的发展与应用 答辩成绩： (满分 40) 综合成绩： (满分 100) 答辩委员会主任：答辩委员会主任： 年 月 日