紫外光譜在環(huán)境分析中的應(yīng)用

《紫外光譜在環(huán)境分析中的應(yīng)用》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。

1、紫外光譜在環(huán)境分析中的應(yīng)用環(huán)境科學(xué)與工程鮑海燕20132129摘要：隨著現(xiàn)代技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展，紫外光譜得到進(jìn)一步的發(fā)展和完善，尤其在環(huán)境分析中的應(yīng)用越來(lái)越普遍。本文主要介紹紫外光譜在環(huán)境分析中的應(yīng)用，并介紹其基本原理和儀器結(jié)構(gòu)，概述了紫外光譜法的特點(diǎn)以及注意事項(xiàng)。最終得到該方法是一種具有廣譜適用性的分析方法。關(guān)鍵詞：紫外光譜法，原理，應(yīng)用一、引言隨著全球各類污染事件的頻繁發(fā)生，環(huán)境污染越來(lái)越受到社會(huì)各界的關(guān)注，無(wú)論是水體污染，還是大氣污染，都需要借助于有效的監(jiān)測(cè)手段和先進(jìn)的監(jiān)測(cè)儀器來(lái)對(duì)環(huán)境中污染物的種類及濃度進(jìn)行精確的分析

2、和評(píng)價(jià)。紫外光譜法就是其中一種最基本的分析儀器之一，在環(huán)境分析化學(xué)等領(lǐng)域中得到了極為廣泛地應(yīng)用。二、紫外光譜的基本原理我們知道，物質(zhì)內(nèi)部存在多種形式的微觀運(yùn)動(dòng)，每種運(yùn)動(dòng)都有許多可能的狀態(tài)，不同狀態(tài)能量不同，即屬于不同的能級(jí)。分子的能級(jí)有三種：電子能級(jí)、振動(dòng)能級(jí)和轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)。同一電子能級(jí)中有若干個(gè)振動(dòng)能級(jí)，在同一振動(dòng)能級(jí)中又有若干個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)能級(jí)。相鄰兩個(gè)電子能級(jí)之間的能量差ΔEe一般在1～20eV，所對(duì)應(yīng)電磁波的波長(zhǎng)為1000-50nm，處于紫外可見(jiàn)光區(qū)域，換言之，用紫外或可見(jiàn)光照射物質(zhì)可以引起分子內(nèi)部電子能級(jí)的躍遷。其躍遷類型

3、取決于分子中價(jià)電子的分布和結(jié)合的情況。我們知道，組成有機(jī)物分子共價(jià)鍵的價(jià)電子有：σ電子、π電子和n電子。分子中外層價(jià)電子的能級(jí)主要由5種分子軌道對(duì)應(yīng)的能級(jí)組成，有低能級(jí)到高能級(jí)排列依次為σ<π

4、子性質(zhì)的影響較大。吸收強(qiáng)度相對(duì)較小。π→π*躍遷所需能量較小，吸收峰波長(zhǎng)較大。孤立雙鍵π→π*躍遷產(chǎn)生的吸收帶位于160～180nm的遠(yuǎn)紫外區(qū)；但共軛雙鍵體系中，吸收帶向長(zhǎng)波方向移動(dòng)進(jìn)入近紫外區(qū)。共軛體系越大，吸收帶波長(zhǎng)越長(zhǎng)。σ→σ*躍遷需要能量較高，相應(yīng)的吸收光波長(zhǎng)較短，在150～160nm的遠(yuǎn)紫外光區(qū)域，超出了一般紫外分光光度計(jì)檢測(cè)范圍，不予討論。紫外光譜實(shí)際上就是紫外光與分子中電子能級(jí)相互作用產(chǎn)生的吸收光譜，所以又被稱為電子光譜。紫外吸收法是基于物質(zhì)對(duì)不同波長(zhǎng)的紫外光的吸收來(lái)測(cè)定物質(zhì)成分和含量的方法[1]。水體中的

5、有機(jī)污染物特別是不飽和有機(jī)物以及部分無(wú)機(jī)離子對(duì)紫外光存在吸收[2]，所以可以通過(guò)測(cè)量水體紫外吸收光譜并結(jié)合相關(guān)算法來(lái)得到相應(yīng)水質(zhì)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。水體中的污染物弟特定波長(zhǎng)紫外光的吸收遵循朗伯比爾定律，如（1）所示，當(dāng)一束平行單色光通過(guò)均勻、非散射的稀溶液時(shí)，溶液對(duì)光的吸收程度與溶液的濃度吸收層厚度的乘積成正比。A=lgI0/I=KcL(1)式中：A為吸光度；I0為入射光強(qiáng)度；I為透射光強(qiáng)度；K為摩爾吸收系數(shù)（L.(mol.cm)-1）；c為吸光物質(zhì)的摩爾濃度（mol/L）；L為吸收層厚度（cm）。實(shí)際測(cè)量過(guò)程中，式（1）中K和

6、L皆為常數(shù)，吸光度A與濃度c成正比，且吸光度具有加和特點(diǎn)，即溶液對(duì)某一波長(zhǎng)的吸收等于溶液中各個(gè)成分對(duì)該波長(zhǎng)光的吸收之和，如（2）所示A=A1+A2+A3+...+An(2)所以，只要共存物質(zhì)不互相影響性質(zhì)，即不因共存物而改變本身的吸光系數(shù)，則總吸光度是各共存物吸光度的和，而各組分的吸光度由各自的濃度與吸光系數(shù)所決定。吸光度的這種加和性質(zhì)是計(jì)算分光光度法測(cè)定混合組分的依據(jù)。三、紫外光譜的儀器組成一般紫外分光光度計(jì)的波長(zhǎng)范圍為200~400nm，儀器主要有光源、單色器、吸收池、檢測(cè)器四部分組成。1、光源：目的是提供足夠強(qiáng)而且

7、穩(wěn)定的光源。2、單色器：將連續(xù)光色散成單色光。由入射狹縫、準(zhǔn)直鏡（產(chǎn)生平行光的準(zhǔn)直系統(tǒng)）、光柵或棱鏡（色散器件）、成像物鏡、出射狹縫（成像系統(tǒng)）組成。3、吸收池：紫外光必須用石英玻璃的吸收池。一般有參比池和樣品池，應(yīng)選擇參數(shù)盡量一致的吸收池。4、檢測(cè)器：將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)并放大。隨著紫外分光光度計(jì)的發(fā)展，檢測(cè)器逐漸向光電管、光電倍增器和硅二極管陣列檢測(cè)器發(fā)展。四、紫外光譜的特點(diǎn)1、應(yīng)用十分廣泛由于多種無(wú)機(jī)物或有機(jī)物在紫外可見(jiàn)區(qū)域均有吸收，因而可以利用此法進(jìn)行測(cè)定?；瘜W(xué)元素周期表上幾乎所有元素都能夠應(yīng)用此法進(jìn)行測(cè)定。2、

8、具有較高的靈敏性隨著新型顯色劑的紛紛問(wèn)世及應(yīng)用，紫外分光光度計(jì)在測(cè)定元素方面的靈敏性也有了大幅度提高。3、具有較好的選擇性有些元素只需控制顯色條件即可采用紫外分光光度計(jì)法進(jìn)行測(cè)定，例如，對(duì)于鎳、銅、鐵、鈷、銀、鈾等多種元素已經(jīng)存在系統(tǒng)的方法進(jìn)行測(cè)定。4、具有較高的準(zhǔn)確性普通的紫外分光光度計(jì)法，其相對(duì)誤差已經(jīng)控制在1%