發(fā)布時間：2022-01-06 07:40

　　隨著人類社會的發(fā)展及工業(yè)、制造業(yè)等的不斷壯大,人們的生活水平已有顯著提高,伴隨而來的污染問題也日益凸顯。其中重金屬污染一直是環(huán)境、食品、土壤、水質(zhì)等方面研究者關(guān)注的永恒話題,大量的重金屬被排入土壤、河流等,嚴(yán)重危害人類賴以生存的生態(tài)環(huán)境、飲食安全和日常生活。因此有必要構(gòu)建一種快速、高效、便捷的金屬元素檢測方法。目前,常見的檢測金屬元素的技術(shù)有火焰原子吸收光譜法、原子發(fā)射光譜法、電感耦合等離子發(fā)射光譜法等。然而,由于這些儀器需要載氣、燃氣等條件,且體積較大、成本較高、功率較大,因而一般只用于室內(nèi)分析,不能滿足野外現(xiàn)場的實時在線檢測。近年來,電解液陰極輝光放電原子發(fā)射光譜（ELCAD）作為最具應(yīng)用潛力的金屬離子檢測方法之一,因儀器體積小、操作簡便、無需乙炔等氣體支持、功率低、穩(wěn)定性好、靈敏度高等優(yōu)點受到研究人員的廣泛關(guān)注。本文利用改進后的液體陰極輝光放電原子發(fā)射光譜（LCGD-AES）技術(shù)檢測乳制品、鋅精礦和不同水質(zhì)中的金屬離子,探究了放電電壓、溶液流速、電解液種類、電解液pH值、化學(xué)改進劑等對金屬發(fā)射信號的影響。主要研究內(nèi)容如下:（1）介紹ELCAD的發(fā)射機理以及國內(nèi)外對ELCAD裝置改... 

【文章來源】：西北師范大學(xué)甘肅省

【文章頁數(shù)】：92 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

利用CCD相機拍得的ELCAD輝光放電圖

睦胱?線。輝光放電等離子體的激發(fā)溫度較低，可能會導(dǎo)致只有較少待測元素能被激發(fā)到離子態(tài)。輝光放電等離子體作為微等離子體中的一種，功耗低，能量密度比ICP低，并且其等離子體中心的激發(fā)溫度僅約5000K。圖1.2為空白電解液的發(fā)射光譜[5]。圖1.2a為200-500nm范圍內(nèi)的發(fā)射譜線，圖1.2b為500-800nm范圍內(nèi)的發(fā)射譜線。從圖1.2可以看出強度最強的譜線為280至306nm處的OH譜帶，這主要是由于液體陰極區(qū)域中的水被汽化產(chǎn)生大量OH-，而電子與OH-碰撞產(chǎn)生OH自由基。此外，還可觀察到因空氣中的氮氣被電離而產(chǎn)生的氮氣譜帶。圖1.2200-500nm范圍內(nèi)(a)和500-800nm范圍內(nèi)(b)的空白電解液的發(fā)射光譜Figure1.2Emissionspectraofblankelectrolytesinthe200-500nm(a)and500-800nm(b)目前，對于液體中的金屬離子M+進入等離子體這一問題有兩種猜想：一種是陰極濺射。Mezei認(rèn)為正離子轟擊液面時，將溶液中的金屬離子M+濺射到陰極暗區(qū)后進入等離子體[6]。另一種猜想是高溫?zé)嵴舭l(fā)。Marcus[7]和Chen認(rèn)為在高溫作用下，溶液蒸發(fā)、汽化后產(chǎn)生的氣溶膠將金屬離子M+帶入等離子體[8]。液體陰極輝光放電產(chǎn)生過程如圖1.3所示。在蒸發(fā)或者陰極濺射過程中，液體樣品中的金屬離子M+在陰極暗區(qū)的正離子轟擊下進入等離子體區(qū)，然后經(jīng)過復(fù)合

緒論4反應(yīng)產(chǎn)生金屬原子M，最終擴散到負(fù)輝區(qū)，當(dāng)被激發(fā)的金屬原子由高能態(tài)躍遷回低能態(tài)或基態(tài)時，將發(fā)射出特有的原子譜線[9]。圖1.3電解液陰極放電機理示意圖Figure1.3Schematicdiagramoftheelectrolytecathodedischargemechanism1.3國內(nèi)外對電解液陰極輝光放電系統(tǒng)的研究概述電解液陰極輝光放電技術(shù)具有光源穩(wěn)定、多元素同時檢測、成本低廉、功耗低等優(yōu)點，是一項新型且具有廣闊應(yīng)用前景的微等離子體原子發(fā)射光譜檢測技術(shù)，國內(nèi)外的不同研究人員在裝置結(jié)構(gòu)的改進、檢測性能的提高等方面進行大量研究。1.3.1國外放電裝置的研究概述1955年，Couch和Brenner[10]在實驗中偶然發(fā)現(xiàn)電解質(zhì)輝光放電(GDE)發(fā)射光譜與電解質(zhì)的成分有關(guān)。1964年，Hickling和Ingram[11]以Na3PO4電解液作為陰極，利用類似GDE的裝置觀察到Na的橙黃色原子發(fā)射光譜。Grimm等[12]提出固態(tài)輝光放電等離子體光譜。此光譜中將固體樣品當(dāng)作陰極，陰陽兩極之間距離足夠近時，在放電區(qū)域集中放電，使其處于異常輝光狀態(tài)，進而增強陰極濺射程度。當(dāng)兩電極間施加高電壓時，惰性氣體被電場加速后使樣品產(chǎn)生均一濺射，樣品離子與惰性氣體離子碰撞產(chǎn)生輝光，發(fā)射出樣品中元素的特征譜線。此光譜可直接分析固體樣品，也可通過不斷地剝離樣品表面實現(xiàn)逐層分析[10]。1993年Cserfalvi等[4]首次提出電解液陰極輝光放電(ELCAD)原子激發(fā)源，并使用電解液本身作為直流放電的陰極。這一系統(tǒng)與ICP-AES相比，不需要霧化器且在大氣壓下操作，裝置小型便攜，不需要特殊氣體，而存在的問題是需高流速樣品維持等離子體放電穩(wěn)定。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]大氣壓液體陰極輝光放電-原子發(fā)射光譜法應(yīng)用于血清中微量鋰元素的測定[J]. 劉豐奎,祖文川,周曉萍,劉聰,劉盼西,汪雨.  光譜學(xué)與光譜分析. 2019(04)
[2]大氣壓電解液陰極輝光放電發(fā)射光譜技術(shù)的研究進展及應(yīng)用[J]. 張真,汪正,鄒慧君,施鷹.  分析化學(xué). 2013(10)
[3]大氣壓電解液陰極輝光放電發(fā)射光譜檢測水體中的金屬殘留[J]. 鄭培超,王鴻梅,李建權(quán),韓海燕,席曉琴,儲焰南.  光譜學(xué)與光譜分析. 2010(07)
[4]電解液陰極大氣輝光放電原子發(fā)射光譜檢測水硬度[J]. 席曉琴,鄭培超,王鴻梅,李建權(quán),韓海燕,儲焰南.  分析化學(xué). 2010(03)
[5]微波消解-電感耦合等離子體原子發(fā)射光譜法測定鋅精礦中有害金屬元素[J]. 胡曉靜,殷國建,張建華,高偉,黃大亮.  冶金分析. 2007(03)



本文編號：3572041