什么是元素分析仪？

 元素分析仪是测定构成化学物质的元素的种类（定性分析）和组成比（定量分析）的装置。

所有物质都是由元素组成的，因此弄清楚元素的类型和比例是理解物质性质的最重要的项目之一。

 

物质大致可分为有机物质和无机物质。有机物是指许多含有碳的化合物。通过元素分析，通过测定碳（C）、氢（H）、氧（O）、氮（N）等元素的含量，可以推导出有机物质的组成式。

 

另一方面，无机物质被定义为除有机物质之外的物质，并且包括金属元素、非金属元素、氢化物、氧化物、氢氧化物、卤化物、硫酸盐、硝酸盐、碳酸盐和金属络合物。元素分析用于定性和定量测定钠(Na)、钾(K)等金属元素，硼(B)、硅(Si)等非金属元素，氯(Cl)、氟(Cl)等卤素( F）。

 

根据目标物质（有机或无机）、元素类型、物质状态（液体、固体）等，有多种分析方法。

 

元素分析仪的应用

元素分析因其针对多种化学物质而被广泛应用于各个领域。代表性的例子如下。

 

环境领域

土壤养分分析，了解肥料的化学成分等。

食品领域

食品中所含营养物质的评价等

制药领域

了解药品的成分、纯度等。

材料领域

质量控制和材料成分的了解等。

元素分析的类型

1、有机物元素分析

有机物的元素分析是通过将样品中的碳等元素转换成易于测定的物质，然后使用适当的方法对各元素进行定量来进行的。

 

首先，有两种转换元素的方法：在载气中燃烧样品，以及将分解剂添加到液体中的样品中的湿法。分析方法有多种，但典型的分析方法如下所示。

 

对于碳和氢，使用氧气作为载气，样品完全燃烧，将碳转化为CO 2，​​将氢转化为H 2 O，然后使用适当的方法捕获并定量。通过使用助燃剂在二氧化碳流中完全燃烧，将样品转化为 N2，然后测量体积，即可分析氮气。

 

另一种方法是在样品中添加分解剂，将其转化为氨，然后使用修复剂捕获并定量氨。氧是根据其他元素的百分比总和计算得出的。

 

2.无机物元素分析-以液体样品为例

离子色谱（IC）是一种主要使用离子色谱仪（液相色谱仪的一种）对溶液中的离子成分进行定性和定量测定的分析方法。测量的成分包括无机阴离子、碱金属和氨。

 

使用射频感应耦合等离子体(ICP)的分析方法也是已知的，包括ICP光学发射光谱法(ICP-AES)和ICP质谱法(ICP-MS)。两者都是广泛使用的分析方法，可以同时测量水样中大约 70 种元素。如果样品是固体，可以通过分解或萃取将其变成水溶液来进行分析。

 

在ICP-MS中，将水样雾化并引入作为电离源的电感耦合等离子体（ICP）中，并使用质谱仪分离和检测等离子体中电离的元素以进行元素分析。

 

另一方面，ICP-AES是将水溶液样品雾化后，分析激发元素返回基态时发出的光，根据波长对元素进行定性，并根据元素的波长进行定量。强度。ICP-AES 分析适用于稀土元素，而 ICP-AES 不擅长。通过组合使用 ICP-AES 和 ICP-MS 进行分析，可以获得从主要成分到痕量成分的各种浓度的元素信息。

 

原子吸收光谱法（AAS）将稀酸水溶液中的元素雾化，用光照射它们，并根据光吸收（吸光度）测量元素浓度。当外界给予光能时，所有原子都会从低能态（基态）跃迁到高能态（激发态），但基态和激发态之间的能量差是由元素决定的。因此，通过测量吸光度，可以对元素进行定性和定量测定。

 

3.无机物元素分析-固体表面分析

X射线荧光光谱法（XRF）通过用X射线照射测量样品并测量产生的独特荧光X射线来识别和定量构成元素。除特殊样品外，不需要预处理，可以无损分析，还可以分析固体表面。

 

测量用X射线照射样品后产生的荧光，根据检测系统的不同，可以分为能量色散系统（EDXRF）和波长色散系统（WDXRF）。WDX 使用分光晶体分离产生的荧光 X 射线，并使用测角仪进行测量，这需要大型设备。另一方面，EDX检测器本身具有出色的能量分辨率，因此不需要色散系统，从而使设备紧凑。

 

4. 固体碳分析

在固体样品的碳分析中，有一种方法可以量化三种形式：总有机碳（TOC）、总无机碳（TIC）和元素碳（ROC），并由此计算总碳含量（TC）。正在引起人们的注意。

 

TOC是对环境监测和质量控制非常重要的典型测量项目，但使用TOC计的传统分析方法是通过从TC中减去TIC来计算TOC。另一方面，作为碳中和措施的一部分，在开发旨在减少二氧化碳排放或回收排放的二氧化碳的碳回收相关技术时，越来越需要分离和量化三种不同类型的碳。