賽默飛元素分析儀 FLASH 2000 CHNS 是一款基于改良杜馬法的多元素分析系統(tǒng),可同時(shí)測定碳(C)、氫(H)、氮(N)和硫(S)含量。儀器通過高溫燃燒、氣體分離與熱導(dǎo)檢測實(shí)現(xiàn)高精度定量分析。
在整個(gè)實(shí)驗(yàn)流程中,樣品重量是影響分析精度的最基礎(chǔ)且最關(guān)鍵的參數(shù)之一。樣品稱量直接決定燃燒效率、氣體產(chǎn)物濃度以及檢測信號強(qiáng)度。如果樣品量過多或過少,都會(huì)導(dǎo)致結(jié)果偏差甚至系統(tǒng)故障。因此,正確確定和控制樣品重量,是確保 FLASH 2000 數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性和可重復(fù)性的首要環(huán)節(jié)。
影響燃燒完全性
樣品質(zhì)量過大時(shí),氧氣量不足或反應(yīng)時(shí)間有限,容易出現(xiàn)不完全燃燒,導(dǎo)致碳或氫檢測值偏低。
影響檢測線性范圍
檢測器(TCD)有一定線性范圍。若樣品量過大,生成氣體濃度超過檢測器飽和點(diǎn),會(huì)導(dǎo)致信號削頂,定量失真。
影響分析時(shí)間與分離效果
大量樣品會(huì)生成過多氣體,使色譜分離柱超負(fù)荷,出現(xiàn)峰形拖尾、峰重疊等問題。
影響重復(fù)性與精密度
稱樣偏差會(huì)引入系統(tǒng)誤差,尤其在微量樣品分析中,稱量精度必須達(dá)到 0.001 mg 級別。
關(guān)系到耗材壽命與系統(tǒng)安全
樣品過重或含鹽量高,會(huì)加速燃燒管和吸附劑老化,甚至造成堵塞或爆燃。
FLASH 2000 CHNS 的樣品質(zhì)量選擇應(yīng)根據(jù)樣品類型、元素含量及分析模式綜合確定。通常遵循以下基本原則:
保持在檢測線性范圍內(nèi)
一般情況下,儀器的線性檢測范圍為 0.1–3 mg 的元素量。樣品量需保證元素質(zhì)量處于該范圍內(nèi)。
燃燒充分且不過載
燃燒產(chǎn)物氣體體積應(yīng)在反應(yīng)管與色譜系統(tǒng)的容積承受范圍內(nèi)。
不同樣品類型差異化控制
有機(jī)物、無機(jī)物、高碳、高鹽樣品等應(yīng)采取不同稱樣策略。
確保稱量重復(fù)性
同類樣品的稱樣差異應(yīng)控制在 ±0.1 mg 以內(nèi),以保證結(jié)果可比性。
| 樣品類型 | 推薦重量范圍 (mg) | 備注 |
|---|---|---|
| 有機(jī)固體(如苯甲酸、乙酰苯胺) | 2–3 mg | 標(biāo)準(zhǔn)物常用范圍 |
| 食品與植物組織 | 1–3 mg | 含碳高,易燃燒 |
| 土壤與沉積物 | 5–10 mg | 含碳低,需較大樣品 |
| 煤、石油、燃料 | 1–2 mg | 高碳高能量,需減量 |
| 無機(jī)鹽類(碳酸鹽、硫酸鹽) | 5–10 mg | 反應(yīng)溫和 |
| 含氮化合物(蛋白質(zhì)) | 1–2 mg | 防止氮峰飽和 |
| 高硫樣品 | 0.5–1 mg | 減量以防吸附劑過載 |
| 液體樣品 | 1–3 μL(約 1–2 mg) | 使用銀杯密封稱量 |
| 痕量分析樣品 | 10–20 mg | 含量極低時(shí)增加樣品量 |
分析天平
精度:0.001 mg 或更高;
環(huán)境:防震、防氣流擾動(dòng);
天平底座與儀器分開放置。
稱樣容器
固體:錫杯(Tin Capsule);
液體或含鹵樣:銀杯(Silver Capsule);
容量規(guī)格:常用 3×5 mm 或 5×9 mm。
輔助工具
鑷子、樣品勺、微量注射器;
折疊封口鉗或壓片器。
防靜電與濕度控制
對粉末樣品可使用防靜電刷或離子吹風(fēng)機(jī);
環(huán)境濕度保持 40–50%,避免吸濕導(dǎo)致稱量波動(dòng)。
樣品預(yù)處理
粉末樣應(yīng)干燥至恒重(60–80 ℃,24 小時(shí));
液體樣應(yīng)充分?jǐn)嚢杈鶆颍?/span>
含油、含鹽樣避免粘附在容器壁上。
稱樣過程
打開錫杯或銀杯,置于天平托盤上去皮;
使用鑷子加入樣品,逐步調(diào)整至目標(biāo)重量;
用折疊鉗將杯口封緊,確保無漏氣;
再次稱重,確認(rèn)封裝后總重;
記錄樣品編號、凈樣重、容器編號等。
封裝要求
固體樣品需緊密封閉,避免空氣殘留;
液體樣應(yīng)緩慢壓封,防止泄漏;
不能使用破損或氧化的杯體。
托盤放置
按序編號放入自動(dòng)進(jìn)樣盤;
避免托盤內(nèi)混放不同類型樣品;
高含碳樣與低含碳樣可交叉排列防止積熱。
主要誤差來源
天平零點(diǎn)漂移;
樣品吸濕或靜電吸附;
容器殘留氣泡;
操作環(huán)境震動(dòng)。
誤差控制方法
每天稱量前預(yù)熱天平 30 分鐘;
定期校準(zhǔn)天平,使用標(biāo)準(zhǔn)砝碼;
每次稱量間隔時(shí)間不超過 30 秒;
同類樣品保持相同稱樣環(huán)境。
校正措施
使用標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)(苯甲酸)檢驗(yàn)稱樣準(zhǔn)確性;
若樣品間重量偏差 >0.2 mg,應(yīng)重新稱量。
如碳?xì)浠衔?、油類或石蠟等,燃燒放熱大?/span>
樣品量控制在 1–2 mg;
確保封裝緊密;
分析順序安排在低碳樣之后。
含 NaCl、K?SO? 等樣品會(huì)在燃燒中產(chǎn)生熔融鹽,堵塞管路。
樣品量減至 1–2 mg;
可與少量惰性填料(氧化鋁粉)混合;
適當(dāng)延長燃燒時(shí)間。
液體樣容易揮發(fā)或滴漏。
使用銀杯,稱重后立即封口;
控制體積 1–3 μL;
若黏度高,可稀釋后稱量。
如環(huán)境塵埃、稀釋樣。
取樣量 10–20 mg;
使用高靈敏度方法并校準(zhǔn)低濃度曲線;
避免過多填料導(dǎo)致峰形延長。
樣品量控制在 0.5–1 mg;
適當(dāng)增加氧氣注入量;
防止吸附劑超載。
FLASH 2000 的定量結(jié)果基于標(biāo)準(zhǔn)物建立的校準(zhǔn)系數(shù)(K 因子)計(jì)算。若樣品質(zhì)量偏離標(biāo)準(zhǔn)樣的取樣量太多,將導(dǎo)致線性偏差。
校準(zhǔn)時(shí)應(yīng)遵循以下一致性原則:
標(biāo)準(zhǔn)樣與待測樣稱樣量應(yīng)在同一數(shù)量級;
樣品量變化不超過 20%;
若分析不同類型樣品,應(yīng)分別建立對應(yīng)校準(zhǔn)曲線。
短期存放
已稱樣品放置于干燥器內(nèi);
避免陽光直射和高溫;
不超過 24 小時(shí)為宜。
長期存放
密封保存于真空干燥器或氮?dú)猸h(huán)境中;
液體樣建議冷藏保存。
編號與記錄
每個(gè)樣品標(biāo)識(shí)應(yīng)包含日期、編號、重量、操作人;
數(shù)據(jù)記錄與儀器分析序列保持一致。
防交叉污染
鑷子與托盤需定期清洗;
避免樣品之間接觸。
分析結(jié)果計(jì)算公式:
WE=AEAS×mSmE×100%W_E = \frac{A_E}{A_S} \times \frac{m_S}{m_E} \times 100\%WE=ASAE×mEmS×100%
其中:
WEW_EWE:樣品中元素百分含量;
AEA_EAE:樣品分析峰面積;
ASA_SAS:標(biāo)準(zhǔn)物峰面積;
mSm_SmS:標(biāo)準(zhǔn)物中元素質(zhì)量;
mEm_EmE:樣品稱樣質(zhì)量。
由此可見,稱樣誤差會(huì)直接按比例放大到最終結(jié)果。若稱樣誤差為 ±0.2 mg,分析偏差可能高達(dá) ±1%。因此,確保稱樣精度是保證分析結(jié)果可靠性的基礎(chǔ)。
分步稱量法:先稱一部分,再逐步補(bǔ)加至目標(biāo)重量,避免超量。
對比稱量法:使用同類型空錫杯作對照,可快速修正偏差。
重復(fù)稱量法:同一樣品重復(fù)稱三次,取平均值提高精度。
自動(dòng)稱樣系統(tǒng):可結(jié)合微量自動(dòng)天平與軟件控制實(shí)現(xiàn)批量稱量。
環(huán)境平衡時(shí)間:稱量前樣品在室溫下平衡 30 分鐘,防止溫差引起稱重誤差。
| 現(xiàn)象 | 可能原因 | 解決措施 |
|---|---|---|
| 峰面積波動(dòng)大 | 樣品量不一致 | 重新校準(zhǔn)天平,控制稱量誤差 |
| 碳值偏低 | 樣品燃燒不完全 | 減少樣品量,增加氧流量 |
| 氮峰削頂 | 樣品過重 | 降低樣品量或分兩次分析 |
| 基線漂移 | 樣品殘留氣體多 | 減量稱樣并延長清洗時(shí)間 |
| 空白峰出現(xiàn) | 杯體未封好或污染 | 更換新錫杯并清潔托盤 |
避免接觸有毒樣品:操作時(shí)佩戴手套與口罩。
防止錫杯粉塵吸入:使用鑷子操作,不直接手觸。
液體樣品封裝:防止揮發(fā)造成空氣污染。
廢棄物管理:使用后的錫杯集中收集,按金屬廢物分類處理。
建立統(tǒng)一的稱樣 SOP(標(biāo)準(zhǔn)操作規(guī)程);
設(shè)定樣品重量容差范圍(如 2.00 ± 0.05 mg);
每批樣品中包含重復(fù)樣與標(biāo)準(zhǔn)樣;
每周記錄稱樣誤差統(tǒng)計(jì),分析操作一致性;
定期審核天平維護(hù)記錄。