气相分子吸收光谱仪光源优化方案探讨

气相分子吸收光谱仪光源优化方案探讨

齐文启，臧平安，郝俊², 谢东花²,刘丰奎²，溥旺²

（^1.中国环境监测总站 北 京 100012; ^2.上海安杰环保科技股份有限公司 上 海 201999）

摘 要 气相分子吸收光谱法是在规定的分析条件下，将待测成分转变成气态分子载入测量系统，测定其对特征光谱吸收的方法。最早期的气相分子吸收光谱仪是经过原子吸收光谱仪改装的，所以光源采用空心阴极灯。本文对光源的优化做了探讨。通过一系列对比实验得出结论，应用氘灯做光源更加准确合理。改进后的气相分子吸收光谱仪，所做工作曲线线性良好，测量结果完全满足环保标准方法的要求，同时单一光源操作更加方便。

关键词 气相分子吸收光谱法；氘灯；工作曲线

中图分类号 O657

Discussionof Optimal Light-Source Scheme of GPMAS

Qi Wenqi¹, Zang Pingan², Hao Jun², Xie Donghua², Liu Fengkui², Pu Wang²

(1.China National Environmental Monitoring Station, Beijing,China,100012; 2.Shanghai AnjieEnvironmental Protection Technology Co., LTD, Shanghai, China, 201999.)

Abstract Gas Phase Molecular Absorption Spectrometry is that the detected substance is inverted into gas molecules to be loaded in a measuring system under the specified analytical conditions.Gas Phase Molecular Absorption Spectrometer was modified by Atomic Absorption Spectrometer in the early times, socathode lampwas used by the light source. In this thesis, it mainly is discussedto set up optimal mode of light source.Through a series of comparative experiments,it provedthat deuterium lampwasusedfor light sourcewhichwasmore accurate and reasonable. Afterbeingimprovedgas phase molecular absorption spectrometer, satisfactorylinearityofworkingcurvewas obtained.Measurement results completely satisfied the requirements of standard methodfor environmental protection, at the same time, it is convenientto operate single-light.

Key words Gas Phase Molecular Absorption Spectrometry; Deuterium Lamp; Working Curve.

气相分子吸收光谱仪是由臧平安先生1987年研发，1998年全世界第一台样机问世。经过与中国环境监测总站以及其他六个实验室共同验证制订了HJ/T195-200（2005）等六项环保部标准^[1]。由于研发初期是经过原子吸收改装的，所以2005年制定国标采用的光源是空心阴极灯。经过多年的积累，安杰公司成功研发了使用氘灯代替空心阴极灯的改进方法。氘灯比空心阴极灯的光能量更强，配以性能良好的滤光片或单色器，完全能获得更加良好的检测效果，且经过实验，证明氘灯更优于空心阴极灯。

1  实验部分

实验原理：在（70±2）°C温度下，三氯化钛可将硝酸盐迅速还原分解，产生的NO用载气载入气相分子吸收光谱仪的吸光管中，在214.6nm波长处测得的吸光度与硝酸盐氮浓度遵循朗伯比耳定律^[2][3]。

1.1 仪器与试剂

1.1.1仪器

AJ-2500型气相分子吸收光谱仪（空心阴极灯）（上海安杰环保科技股份有限公司制造）。

AJ-3000 plus型气相分子吸收光谱仪（氘灯）（上海安杰环保科技股份有限公司制造）。

1.1.2试剂

1000mg/L硝酸盐氮标准使用液

盐酸6mol/L、无水乙醇、三氯化钛、去离子水，过硫酸钾，氢氧化钠，硼砂。以上试剂均为分析纯。

1.2实验方法

使用1000mg/L硝酸盐氮标准使用液配制4mg/L的标准溶液，配制载液、消解液。

按照要求连接仪器，开机预热后开始测量。

2  结果与讨论

2.1线性关系比较

配制4mg/L的硝酸盐氮标准溶液，通过仪器自动稀释，以空白校正后的吸光度为纵坐标，对应的硝酸盐氮浓度为横坐标，绘制工作曲线。本方法能得到的线性关系能达到0.9998，完全可以达到环保标准方法的要求。见图1。

图1硝酸盐氮工作曲线（氘灯）

使用空心阴极灯，根据环保标准方法，做出的数据结果见图2。

图2硝酸盐氮工作曲线（空心阴极灯）

2.2方法的检出限

对空白水样进行了11次重复测定，吸光度分别为0.0066、0.0066、0.0064、0.0065、0.0062、0.0065、0.0063、0.0062、0.0061、0.0067、0.0063，标准偏差为0.0002，计算得到检出限为0.0051mg/L。HJ/T195-200（2005）标准中空心阴极灯检出限为0.006mg/L。充分说明氘灯优于HJ/T195-200（2005）标准的空心阴极灯。

2.3 灵敏度更高

氘灯是连续光源，通过滤光片或单色器可以选择待测物的最佳吸收波长来测量，而空心阴极灯只能选择固定波长。例如测量硫化物，最佳吸收波长为200nm，空心阴极灯只能选择202.6nm来测量，低浓度处灵敏度明显低于氘灯。其他项目也是如此，以氨氮为例，选择浓度为0.1mg/L的氨氮，数据见表1。

表1灵敏度数据

吸光度	1	2	3	4
氘灯	0.0199	0.0201	0.0198	0.0203
空心阴极灯	0.0180	0.0175	0.0182	0.0176

通过数据充分说明，氘灯灵敏度优于空心阴极灯。

2.4光源位置固定

氘灯不需要切换，位置固定，空心阴极灯更换监测项目需要切换光源。对于光路系统，光源位置非常重要，空心阴极灯切换后，很难保证位置一致，往往会影响最终测量结果。

2.5热稳定速度快

氘灯进入热稳定的时间比空心阴极灯快，可以快速开始试验，节约时间。

同时，空心阴极灯的光谱性能与阴极质量、使用时间密切相关，使用时间越长，发射强度和单色性质量会变差，在使用时必须注意。

2.6方法拓展

空心阴极灯是锐线光源，只支持特征吸收波长的测量。氘灯可以发射190-350nm的任意波长，用户后期可以拓展测量其他项目，不用更新光源。

2.7方法的精密度

配制质量浓度分别为0.800、2.00、3.00mg/L的硝酸盐氮标准样品，每个样品重复测定7次，分别计算平均值、标准偏差和相对标准偏差，结果见表2。相对标准偏差RSD完全符合环保标准方法的要求。

表2精密度实验结果