分光光度计检定中不可忽视吸收池的配套性

吸收池的配套性在JJG178-2007《紫外、可见、近红外分光光度计检定规程》中被列为首次检定、后续检定、使用中检验的必检项目,不同于JJG178-1996《可见分光光度计检定规程》可不检的项目。吸收池是否配套,直接影响测量结果的准确性。

吸收池的使用误差是由吸收池里的比色皿和比色皿架所带来的,正确选择、使用和维护,才能确保误差合格。

1. 比色皿制造材料分为石英玻璃和光学玻璃。石英比色皿的透光范围为(0.12~4.5)μm,玻璃比色皿只有(0.4~4)μm。石英比色皿在广泛的波段范围没有任何吸收峰,玻璃比色皿有许多吸收峰。石英比色皿用于(190~900)nm紫外和可见光区的测量,玻璃比色皿用于(360~900)nm可见光区的测量,近红外石英比色皿可用于(900~2600)nm近红外光区的测量。石英比色皿和玻璃比色皿存在较大差异,石英比色皿可以在紫外和可见光区进行测量,玻璃比色皿不能在紫外光区测量,否则无法测量或者出现很大测量误差。石英比色皿的价格是玻璃比色皿的几十倍,不是紫外光区的尽量不要用石英比色皿,不然会降低比色皿使用寿命。石英比色皿比玻璃比色皿纯度要高,相比玻璃比色皿,石英比色皿测量的数据更准确、更可靠。两者硬度也差别很大,石英比色皿比玻璃比色皿硬度大几十倍,同样使用的玻璃比色皿一般要比石英比色皿磨损更大。石英比色皿则比玻璃比色皿更脆,石英比色皿则比玻璃的更易破碎。

2. 比色皿光程长度,常用的有0.5cm、1cm、2cm、3cm、5cm、10cm,也有用于少量样品的微量或超微量比色皿。选择哪种光程长度的比色皿,应看样品的浓度而定。浓度与吸光度成正比。样品浓度高时,选用光程长的比色皿所得到的吸光度值就会很高,科学测量认为溶液测量的吸光度值在(0.1~0.7)Abs是比较可靠的,反之,则会有很大的测量误差。根据误差理论,当浓度低时,应选用光程长为3cm、5cm、10cm的比色皿;当浓度高时,应选用光程长为0.5cm、1cm、2cm的比色皿。标准比色皿内径规格为(1.0×1.0×3.8)cm,容量为4m L,当样品或标准溶液价格昂贵或微量,容量少于1000μL或更少时只能用微量比色皿或超微量比色皿测量,才能保证入射光照射到样品上,从而正确测量出吸光度。

3. 比色皿制造工艺分为两种:一种是高温熔融而成;另一种是黏合剂黏合而成。采用低熔点玻璃封接,石英粉或玻璃粉高温烧结,耐腐蚀性强,能承受弱腐蚀性溶液。黏合剂黏合制作的比色皿,不能放在火焰或电炉上进行加热或干燥箱内烘烤,否则会导致粘接面开裂而损坏,出现渗漏现象。

4. 比色皿必须配套使用,否则将使测量结果失去意义。为避免因比色皿差异造成测量误差,做标准溶液工作曲线和样品分析时,都必须使用同一套比色皿。比色皿配对后会基本消除比色皿带来的误差,但使用时间长了,老化程度,磨损程度,质量好坏,清洗不干净,都会产生散射和漫反射,给测量带来误差。比色皿每次使用前需要检查是否完整,透光面是否光洁,是否有擦拭伤。精确测量时,还要注意比色皿的方向,无标志的,在配套检定时要在底端做上标记,避免使用时放反。通过实验,新的比色皿两个方向的吸光度几乎完全相同,最多只相差0.001Abs,而有的比色皿在使用过一段时间后,则会有0.01Abs的差值。配对后比色皿吸光度差值基本为零,若不相等,可以选出吸光度值最小的比色皿为参比,测定其他比色皿的吸光度,求出修正值。测定样品时,将待测溶液装入该比色皿,测量其吸光度,所得到的吸光度加上其修正值即为该溶液的实际吸光度值。同一组比色皿吸光度相对误差应小于0.5%,比色皿才是配套的,否则应对皿进行修正。

比色皿一般为长方体,底端和两侧为毛玻璃,另两面为光学玻璃制成的透光面。测量时,两个透光面完全平行,并垂直于比色皿架中,保证入射光垂直于透光面,避免光的反射。拿比色皿时,注意轻拿轻放,防止外力对比色皿的影响,透光面不能与硬物或赃物接触。手指轻轻接触两侧的毛玻璃,避免接触透光面,影响透光度。装盛溶液,溶液高度不宜超过比色皿高度的2/3处或3/4处,过低入射光不能全部通过溶液,入射光的能量会失真,过高溶液容易溢出,仪器会受到污染。透光面如有残液可以用滤纸轻轻吸附,切勿来回擦拭。皿壁外表面有残液存在,会影响吸光度测量的准确性。比色皿放入比色皿架中,比色皿的透光面应沿光路的方向放置,保证比色皿的光面与光源在一条线上。在比色皿架中不能前后或左右倾斜,不能晃动,保证光程固定。根据定律,溶液的吸光度与光通过的溶液厚度成正比,当比色皿倾斜时,会使光径长度发生变化,导致测量结果出现误差。在测量一系列溶液时,比色皿应按由稀到浓,可减少重复使用的误差。测量完后,溶液应沿皿角倾斜,慢慢倒出,不能沿透光面倒出,长时间这样倒出,滤纸经常性地吸附残液,会加大透光面痕迹,影响测量。为避免溶液腐蚀比色皿,被测溶液不能长时间盛放在比色皿中。新购置的比色皿或长时间不用的比色皿不能直接测量,必须用无水乙醇或二次蒸馏水浸泡30min以上。测量中对比色皿有怀疑时,可自行检测,将波长置于实际使用的波长,将一套比色皿都注入蒸馏水并将其中一只的透射比调至95%(数显仪器调至100%),测量其他各皿的透射比,各透射比之差应不大于0.5%。会腐蚀玻璃物质的溶液,如氢氟酸、氟化物等高浓度溶液不可放入比色皿中。

正确维护比色皿,其根本就是正确地清洗好比色皿。根据比色皿特性,不便用刷子清洗,一般采用洗液溶解中和的方法。不同的分析准确度要求,对比色皿有不同的清洗要求,一般分析测量的清洗,可采用自来水冲洗,再用蒸馏水冲洗3次,后倒置于干净的滤纸上晾干,然后存放于比色皿盒中。比色皿清洗的最佳时间就是使用后立即清洗,否则样品干后就很难处理了。

一般方法难以洗净的比色皿,可以采取以下方法:将比色皿浸泡碳酸钠溶液(2%)或过氧化氢和硝酸(5∶1)混合溶液泡洗20min,然后用水冲洗干净。比色皿多为黏合剂黏合而成,尽可能不要用强酸或强碱清洗,浸泡液浸泡时间也不宜过长,否则会腐蚀黏结剂使其散架。比色皿被有机物污染,可用盐酸-乙醇(1∶2)混合液浸泡,也可用相关的有机溶剂浸泡洗涤。需要注意的是分析时常用的铬酸,不适合用于洗涤比色皿,带水的比色皿在该洗液中有时会局部发热,致使比色皿粘接面开裂而损坏,同时洗涤后的比色皿还很有可能残存微量铬,影响到被测溶液的透光率。材质不一致的黑壁微量石英比色皿,则不能在酒精里浸泡,使用完后,一般用棉球或滤纸沾酒精清洗,晾干。用超声波清洗时,一定要注意保护,时间不要超过10min,功率不要太大,要选用清洗玻璃器皿的专业超声波清洗机,清洗时毛面朝下,否则容易导致比色皿出现破裂而不能使用。超声波清洗,也可以适量使用化学溶剂,物理作用和化学作用相结合,对比色皿的清洗更加充分和彻底。清洗比色皿是个复杂和细致的工作,也是延长其使用寿命重要一步。比色皿是一个容易受到损伤的物件,国外的实验室多为一次性使用,国内为降低成本,而选择重复使用。所以,比色皿使用前配套性的检测有力保障了测量结果的准确性。

在现场检定过程中经常有化验员会提出分光光度计测量的结果重复性很差,而且偏差还很大,这应该与比色皿架是否正确到位有关,比色皿的光面与光源可能不是在一条线上。比色皿在比色皿架中靠前、中间、靠后都可以,但是不能斜、不能偏。分光光度计长期使用,比色皿架与拉杆之间摩擦严重,吸收池腐蚀严重,定位夹定位错位,很容易使比色皿架推拉不到位,特别是721、722等手动式的可见分光光度计。实际测量中比色皿架不落位是经常遇到的问题,推拉杆细微的抖动都会引起测量结果相差很大,无法保证数据准确性和可靠性。只有正确保持吸收池干燥,不生锈,不错位,才能保证比色架准确使用。