第5章 原子光譜聯(lián)用技術

作者：劉霽欣、楊晟杰、鄭建明、秦德元、孫華峰、游小燕、張曉紅、趙婷。

5.1概述

原子光譜技術具有靈敏度高，準確性好，干擾少，分析速度快等優(yōu)點，在試樣元素成分定性和定量分析中獲得了廣泛的的應用。但由于原子光譜技術自身的特性，當分析樣品基體過于復雜，被測定元素含量很低，需要分析元素形態(tài)時，用通常的原子光譜技術難以或不能解決問題。而原子光譜與其他技術如流動注射技術、氫化物發(fā)生技術、色譜技術等聯(lián)用，卻能有效地解決這些問題。不僅如此，還能提高原子光譜分析的靈敏度、選擇性、降低檢出限，加快分析速度，抑制和消除干擾，擴大分析應用范圍，減小樣品和試劑消耗。

原子光譜與色譜技術的聯(lián)用出現(xiàn)zui早，1966年科爾布 (B.Kolb) 首先實現(xiàn)了氣相色譜與火焰原子吸收光譜的聯(lián)用，成功地分析了汽油中不同烷基鉛化合物^[1]，1974年西格(D.A.Segar)又成功實現(xiàn)了氣相色譜與石墨爐原子吸收光譜的聯(lián)用，分析了汽油中有機鉛化合物^[2]。但由于當時技術的限制并未獲得推廣，直到近20年才得以獲得廣泛的應用，聯(lián)用的色譜種類也擴展到了氣相色譜、液相色譜、毛細管電泳、超臨界流體色譜等幾乎全部的色譜類型，目前已經(jīng)成為元素形態(tài)分析的*選擇。1979年沃爾夫(W.R.Wolf)等^[3]將流動注射進樣技術引入火焰原子吸收光譜使檢測速度提高了2~3倍，之后這種聯(lián)用擴展到了各種原子光譜技術，特別是用于在線分離和富集方面，取得了很好的效果。原子光譜與蒸氣發(fā)生技術的聯(lián)用，特別是原子熒光光譜與蒸氣發(fā)生技術的聯(lián)用，目前已經(jīng)成為了*的商用原子熒光儀器，每年都有上千臺的銷量，可以說是目前zui為成功的原子光譜聯(lián)用儀器之一。

原子光譜聯(lián)用技術，在樣品流量、進樣時間、樣品性狀以及儀器的操作程序方面與單一的原子光譜技術有較大的差別，需要在聯(lián)用技術中通過一些特殊的結構或部件即‘接口’進行聯(lián)接和匹配。由于接口部件承擔著非常重要的功能，所以它往往是整個聯(lián)用技術中zui為重要的部分，決定著一個聯(lián)用技術的成敗。

通常的原子光譜儀器與流動注射儀均使用液態(tài)樣品，這兩種儀器的聯(lián)用不但不需要接口，流動注射儀還經(jīng)常被作為其它分析儀器與原子光譜儀器的接口來使用，特別是蒸氣發(fā)生與原子光譜儀的聯(lián)用，幾乎*依靠各種流動注射接口來實現(xiàn)聯(lián)接。

色譜與原子光譜操作的介質(zhì)可能相同(液相色譜、毛細管電泳)，也可能不同(氣相色譜、超臨界流體色譜)，但即便是操作介質(zhì)相同，其流量也有一定的差異，所以色譜與原子光譜的聯(lián)用大多需要接口部件的支持。

氣相色譜與原子光譜聯(lián)用時，由于原子光譜儀器大都需要使用載氣，所以氣相色譜與原子光譜的接口大多設計在載氣流路上。這種接口主要是防止氣相色譜流出物在接口吸附、冷凝造成被測物的損失，所以通常使用惰性材料，長度較短，且往往需要加熱。

超臨界流體色譜在很多方面都與氣相色譜較為相似，zui大的差別在于前者的操作壓力較高，所以超臨界流體色譜與原子光譜儀器的聯(lián)用接口通常需要在氣相色譜與原子光譜的聯(lián)用接口上增加一個用于減壓的節(jié)流器，對一些超臨界氣體耐受性較差的原子光譜技術還需要采用分流技術。

液相色譜與原子光譜操作流體均為液體，差別在于流量大小，通常液相色譜流量較小，而原子光譜則需要較大的流量，所以必須采用補液或其他的方法匹配流量。由于原子光譜常用噴霧方式進樣，樣品導入效率較低，在需要較高靈敏度或有較嚴重的基體干擾時，流動注射的蒸氣發(fā)生接口將是較為理想的選擇。對于一些不能連續(xù)導入液體進行檢測的原子光譜技術，如電熱原子吸收個光譜技術，由于整個分析過程包括干燥、灰化、原子化和凈化等多個步驟，需要對液相色譜的流出物進行緩沖處理，還需使兩種技術從時間上加以匹配。

毛細管電泳技術與液相色譜相類似，只是流量更小，且需要構成完整的電回路，這就要求毛細管電泳與原子光譜的接口設計得更為緊湊合理，確保流量匹配和高壓電極的有效引入，以保證電泳分離的產(chǎn)物能夠有效地傳輸?shù)皆庸庾V檢測器中。

原子光譜聯(lián)用技術近年來已獲得了長足的發(fā)展，多種聯(lián)用儀器產(chǎn)品已經(jīng)大量涌現(xiàn)，如氫化物發(fā)生原子熒光光譜儀器、液相色譜與原子吸收光譜聯(lián)用儀器、液相色譜與原子熒光光譜的聯(lián)用儀器等，相關的各種標準方法也紛紛建立，其中的一些已經(jīng)開始實施。這些都標志著原子光譜聯(lián)用技術已經(jīng)從實驗室走向了實際應用，甚至成為日常的例行檢測手段，也標志著原子光譜聯(lián)用技術進入了一個高速發(fā)展的階段。作為原子光譜聯(lián)用技術的核心-接口部件仍將是今后聯(lián)用技術發(fā)展的重點之一，各種不同的新型接口的出現(xiàn)必將進一步提升原子光譜儀器的檢測性能。從應用角度而言，原子光譜與各種色譜分離技術聯(lián)用將是形態(tài)分析技術的*，仍將是今后原子光譜聯(lián)用技術的重點應用領域，開發(fā)更為方便、快捷、廉價的形態(tài)分析技術也將是原子光譜聯(lián)用技術和儀器的重要研究方向。