同位素分析的几个问题.ppt

漫谈同位素分析的几个问题,河北省农林科学院同位素农业应用研究中心Center of Isotopic Application in Agricultural Sciences，HAAFS,,CIAAS,,高占锋2013年6月7日,常用的缩写 空气各成分的含量 常用元素元素周期表中的位置 常用计量单位的关系 分析天平的级别 常用化学反应 主要分析设备间的关系 湿法和干法前处理的优缺点 交叉污染的来源 分析结果的误差来源 关于数字化仪器,常用的缩写,MS Mass Spectrometry (Spectrometer) 质谱学（仪） EA Elemental Analysis (Analyzer) 元素分析（仪） TCD Thermo Conductive Detector DI Dual Inlet (system) 双路进样（系统） CF Continuous Flow 连续流 Conflo 连续流接口 Reference gas 参考气 GC Gas Chromatography 气相色谱 GC-C Gas Chromatography-Combustion气相色谱-燃烧炉 A/D Analog/Digital 模拟/数字转换,空气各成分的含量,常用同位素在元素周期表中的位置,,,,农业科研常用的稳定同位素组成,常用计量单位的关系,倍率 K=103 M=106 G=109 千或K 兆 G d=10-1 c= 10-2 m=10-3 μ=10-6 n=10-9 p=10-12 分 厘 毫 微 纳 皮 重量 Kg(103) g mg(10-3) μg(10-6) ng(10-9) pg(10-12) 千克 克 毫克 微克 纳克 皮克 长度 Km(103) m dm(10-1) cm（10-2) mm(10-3) μm(10-6) nm(10-9) 千米 米 分米 厘米 毫米 微米 纳米,常用计量单位的关系,体积 m3 dm3 （l） cm3 （ml ） mm3 （μl ） 立方米 升 毫升 微升 压力 1大气压（atm） = 1 ba =760 mmHg（torr 乇）=105 Pa = 0.1 MPa 1乇=1 mmHg =1.33mba=133Pa 浓度 mol/l ppm （10-6） w/w w/v v/v,分析天平的级别,万分之一天平 不确定度10-4 g，即0.1mg，称量误差与称样量有关。 0.2000g 0.05%, 0.1000g 0.1% 百万分之一天平 不确定度10-6 g，即0.001mg，或1 μg。 100 μg 1% 1000 μg 0.1%,常用化学反应,元素分析仪（C、N测定-燃烧炉） 高温1000℃ 样品+O2 NOX+CO2+H2O+SO2 氧化 高温600℃ N2+CO2 GC MS 还原,,,,,副反应 N2+O2 NO,,,常用化学反应,元素分析仪（H、O测定-高温炉） 高温1400℃ 样品 CO+CO2+H2O+H2S+NH2-R 裂解 高温还原 H2+CO GC MS 玻璃碳,,,,,常用化学反应,K氏定氮仪（浓硫酸消化） 浓硫酸（催化剂） 样品 CO2+H2O+SO2+（NH4 ）2SO4（消化） 400 ℃ （NH4 ）2SO4 + NaOH NH3 +Na2SO4 +H2O（蒸馏） NH3 +H2SO4 （NH4 ）2SO4 +H2O （滴定）,,,,,,常用化学反应,N2制样系统 2NH4+ +3BrO- +20H- N2 + 3Br- +5 H20 （ 2NH3 +3BrO- N2 + 3Br- +3H20） (NH4)2SO4 +3LiBrO +2Li0H N2 + 3LiBr +Li2SO4 +5 H20,,,副反应 BrO- +Br- + 2H+ Br2+H2O,,,,,主要分析设备间的关系,Conflo IV,燃烧（Dumas）—N2 CO2,高温裂解 — H2 CO,GC 分离、检测,,Delta V MS,,,,参考气,,样品抽除系统,,,,,,,,,,元素分析仪 — Conflo — MS,主要分析设备间的关系,Dual Inlet,干法燃烧（Dumas）—N2 CO2,湿法：K氏定氮 — N2,制样系统（N2 ）,,,Delta V MS,,,,,,参考气,,,K氏定氮 — 制样系统— DI — MS,主要分析设备间的关系,制样系统（N2 ）,K氏定氮,Dual Inlet,元素分析仪,样品抽除系统,Conflo IV,Delta V Advantage MS,参考气,,,,,,,,,干法,湿法,,,湿法和干法前处理的优缺点,干法：元素分析仪 湿法：K氏定氮+制样系统,湿法和干法前处理的优缺点,交叉污染的来源,记忆效应（吸附，分析管路） K氏定氮仪(包括消化管、三角瓶) 制样系统 元素分析仪 Conflo DI MS,分析结果的误差来源,样品粉碎 样品称量 试剂引入 交叉污染 滴定误差 仪器系统误差 仪器随机误差,关于数字化仪器,现代绝大多数仪器均采用数字化电路 仪器的参数和数据数字化 仪器的测量精度和准确性得到很大提高 便于实现自动控制,数字化也很骗人，甚至骗你没商量 经常进行校准 理解数字化的过程,传 感 器,放大器,A/D转换,处理器,,,,谢谢！请批评指正,