紫外可見分光光度計
紫外-可見分光光度計(UV)引用新型技術,其功能強大,采用單色器技術,波長范圍190-1100nm,是各種涉及水和廢水分析領域的通用儀器,應用范圍包括市政和工業廢水,飲用水,加工過程用水,地表水,冷卻水和鍋爐補給水等。
在水和廢水監測中的應用,對于一個水系的監測分析和綜合評價,一般包括水相(溶液本身)、固相(懸浮物、底質)、生物相(水生生物)。在水質的常規監測中,紫外可見分光光度法占有較大的比重。由于水和廢水的成分復雜多變,待測物的濃度和干擾物的濃度差別很大,在具體分析時必須選擇好分析方法。
在農產品和食品分析中可用于檢測的組分或成分有蛋白質、賴氨酸、葡萄糖、維生素C、硝酸鹽、亞硝酸鹽、砷、汞等;
在植物生化分析中可用于檢測葉綠素、全氮和酶的活力等;
在飼料分析中可用于檢測煙酸、棉酚、磷化氫和甲酯等。
紫外可見吸收光譜主要產生于分子價電子在能級間的躍遷。利用一定頻率的紫外--可見光照射被分析的物質,引起分子中價電子的躍遷,它將有選擇地被吸收。吸收光譜可以反映出物質的特征。它對物質進行定性分析、定量分析及結構分析, 所依據的光譜是分子或離子吸收入射光中特定波長的光而產生的吸收光譜。
按所吸收光的波長區域不同,分為紫外分光光度法和可見分光光度法,合稱為紫外-可見分光光度法。
溶液對光的作用示意圖:
溶液對光吸收示意圖:
光吸收遵循朗伯-比爾定律:
I0--入射光輻射強度、I-- 透射光輻射強度、T --透射比、a--吸光系數、ε--摩爾吸光系數。
組成:光源、單色器,狹縫、樣品池、檢測器
1.光源:
①能提供連續的輻射;②光強度足夠大;③在整個光譜區內光譜強度不隨波長有明顯變化;④光譜范圍寬;⑤使用壽命長,價格低。 鎢燈——可見光區 320~2500nm
氫燈或氘燈——紫外光區 195-375nm
2.單色器:包括狹縫、準直鏡、色散元件
單色器是分光光度計的心臟部分,它的作用是把來自光源的混合光分解為單色光并能隨意改變波長。它的主要組成部件和作用是:
①入射狹縫——限制雜散光進入。
②色散元件——即棱鏡或光柵,是核心部件,可將混合光分解為單色光。 ③準直鏡——把來自入射狹縫的光束轉化為平等光,并把來自色散元件的平等光聚焦于出射狹縫上。
④出射狹縫——只讓特定波長的光射出單色器。
3. 吸收池
玻璃—由于吸收紫外UV光,僅適用于可見光區;石英—適用于紫外和可見光區。
4 檢測器
檢測器的作用是檢測光信號,并將光信號轉變為電信號。現今使用的分光光度計大多采用光電管或光電倍增管作為檢測器。
5.記錄裝置:常用的信號顯示裝置有直讀檢流計,電位調節指零裝置,以及自動記錄和數字顯示裝置等。
按其光學系統可分為單波長分光光度計和雙波長分光光度計。
單波長單光束分光光度計:
特點:使用時來回拉動吸收池、對光源要求高、比色池配對
單波長雙光束分光光度計:
特點:不用拉動吸收池、可以減小移動誤差、對光源要求不高、
可以自動掃描吸收光譜。
雙波長分光光度計:
特點:
利用吸光度差值定量、消除干擾和吸收池不匹配引起的誤差。
一、 儀器測量條件的選擇
1.適宜的吸光度范圍
由朗伯-比爾定律可知:
A=lg1/T=εcl
微分后得:
dlgT=0.4343dT/T= -εldc
或 0.4343ΔT/T= -εlΔc
代入朗伯-比爾定律有:
Δc/c=0.4343ΔT/TlgT
要使測定的相對誤差Δc/c最小,求導取極小得出:
lgT=-0.4343=A
即當A=0.4343時,吸光度測量誤差最小。
最適宜的測量范圍為0.2~0.8之間。
二、入射光波長的選擇
通常是根據被測組分的吸收光譜,選擇最強吸收帶的最大吸收波長為入射波長。當最強吸收峰的峰形比較尖銳時,往往選用吸收稍低,峰形稍平坦的次強峰或肩峰進行測定。
三、狹縫寬度的選擇
為了選擇合適的狹縫寬度,應以減少狹縫寬度時試樣的吸光度不再增加為準。一般來說,狹縫寬度大約是試樣吸收峰半寬度的十分之一。
四、顯色反應條件的選擇
對多種物質進行測定,常利用顯色反應將被測組分轉變為在一定波長范圍有吸收的物質。常見的顯色反應有配位反應、氧化還原反應等。這些顯色反應,必須滿足以下條件:
1.反應的生成物必須在紫外-可見光區有較強的吸光能力,即摩爾吸光系數較大;
2.反應有較高的選擇性,即被測組分生成的化合物吸收曲線應與共存物質的吸收光譜有明顯的差別;
3. 反應生成的產物有足夠的穩定性,以保證測量過程中溶液的吸光度不變;
4.反應生成物的組成恒定。
五、參比溶液的選擇
測定試樣溶液的吸光度,需先用參比溶液調節透光度(吸光度為0)為100%,以消除其它成分及吸光池和溶劑等對光的反射和吸收帶來的測定誤差。參比溶液的選擇視分析體系而定,具體有:
1.溶劑參比:試樣簡單、共存其它成分對測定波長吸收弱,只考慮消除溶劑與吸收池等因素
2.試樣參比:如果試樣基體溶液在測定波長有吸收,而顯色劑不與試樣基體顯色時,可按與顯色反應相同的條件處理試樣,只是不加入顯色劑。
3.試劑參比:如果顯色劑或其它試劑在測定波長有吸收,按顯色反應相同的條件,不加入試樣,同樣加入試劑和溶劑作為參比溶液。
4. 平行操作參比:用不含被測組分的試樣,在相同的條件下與被測試樣同時進行處理,由此得到平行操作參比溶液。