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化學(xué)畢業(yè)論文

化學(xué)發(fā)光分析法在環(huán)境監(jiān)測中的運用論文

時間:2022-10-08 10:23:41 化學(xué)畢業(yè)論文 我要投稿
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化學(xué)發(fā)光分析法在環(huán)境監(jiān)測中的運用論文

  隨著人們對環(huán)境監(jiān)測要求的不斷提高,化學(xué)發(fā)光分析法在環(huán)境監(jiān)測分析方面取得了廣泛的應(yīng)用,尤其是在水中對有機物與無機物的監(jiān)測已經(jīng)非常常見。隨著研究的深入,化學(xué)發(fā)光分析法也逐步地應(yīng)用于大氣監(jiān)測、環(huán)境污染機理研究等領(lǐng)域。

化學(xué)發(fā)光分析法在環(huán)境監(jiān)測中的運用論文

  1 化學(xué)發(fā)光分析法的原理及特點

  1. 1原理

  化學(xué)發(fā)光分析法的原理為: 不依靠光能、電能或者熱能等外部能量的作用,只通過化學(xué)反應(yīng)釋放的能量來激發(fā)光輻射的發(fā)光形式。通常而言,生成的輻射光的波長會因化學(xué)反應(yīng)的不同而有所不同。所以,化學(xué)反應(yīng)的速度與化學(xué)輻射光的光強度是化學(xué)發(fā)光分析法的基礎(chǔ)。發(fā)生化學(xué)發(fā)光反應(yīng)的條件包括: (1) 在反應(yīng)發(fā)生以后可以產(chǎn)生激發(fā)光的化學(xué)能; (2) 反應(yīng)產(chǎn)物吸收化學(xué)能,并激發(fā); (3) 被激發(fā)的反應(yīng)產(chǎn)物分子,釋放光子或轉(zhuǎn)移它吸收的能量到另一光子并激發(fā)、輻射出光子,并且返回基態(tài)。

  1. 2特點

  化學(xué)發(fā)光分析法的優(yōu)點包括線性范圍比較寬、具有比較高的靈敏度、具有良好的選擇性以及所需設(shè)備比較簡便等。化學(xué)發(fā)光分析法也具有一定的局限性: 可以生成激發(fā)態(tài)產(chǎn)物的化學(xué)反應(yīng)非常少,所以在一定程度上限制了該方法的使用范圍; 由于該方法的發(fā)光是在一瞬之間完成的,所以發(fā)光強度峰值衰減的時間非常短,從而使得該方法的檢測結(jié)果缺乏足夠的重現(xiàn)性與穩(wěn)定性。

  2 化學(xué)發(fā)光分析法在環(huán)境監(jiān)測中的應(yīng)用

  2. 1環(huán)境監(jiān)測中常用的化學(xué)發(fā)光體系

  2. 1. 1魯米諾化學(xué)發(fā)光體系

  在化學(xué)發(fā)光分析法中魯米諾是一非常常見的發(fā)光試劑。使用魯米諾作為發(fā)光試劑來發(fā)生化學(xué)發(fā)光反應(yīng)需要在堿性環(huán)境下進行,當魯米諾被氧化劑氧化后能夠輻射出化學(xué)發(fā)光。在通常情況下,過氧化氫被用作為氧化劑。在進行大氣環(huán)境監(jiān)測的過程之中,魯米諾化學(xué)發(fā)光體系能夠較好地測量空氣中的氧氣、二氧化硫、一氧化碳以及硫化氫等氣體。但是,只有存在催化劑時,魯米諾化學(xué)發(fā)光體系發(fā)生的化學(xué)發(fā)光反應(yīng)才是迅速的,如果沒有催化劑存在,則該反應(yīng)速度非常緩慢。金屬離子是最為常用的催化劑,一般而言,發(fā)光強度隨金屬離子濃度的增大而增強,根據(jù)該點可以對一些含有金屬離子的有機化合物進行化學(xué)發(fā)光分析,并且能夠達到相當高的準確度。

  2. 1. 2光澤精化學(xué)發(fā)光反應(yīng)體系

  該體系利用金屬離子催化氧化堿性光澤精產(chǎn)生化學(xué)發(fā)光,來對水中的Co(II) 與Pb(II) 等重金屬離子來進行測定。此外,利用無機離子還原劑與光澤精間的化學(xué)發(fā)光反應(yīng)能夠?qū)λ械拟C、鉬進行有效的測定。

  2. 1. 3過氧草酸酯化學(xué)發(fā)光反應(yīng)體系

  該體系是選擇合適的熒光化合物作為增敏劑,利用過氧化氫誘導(dǎo)氧化芳香基草酸酯發(fā)光。該體系產(chǎn)生的化學(xué)發(fā)光具有強度大、效率高及壽命長等特點,其發(fā)光情況與化學(xué)發(fā)光試劑的性質(zhì)、種類無關(guān),而與增敏劑特性有直接的關(guān)聯(lián)。比較常見的此類化合物有TCPO與DNPO等。

  2. 2化學(xué)發(fā)光分析法的具體應(yīng)用

  2. 2. 1分析水中無機物

  有些無機物可以在化學(xué)發(fā)光反應(yīng)過程中起到氧化或還原的作用,有些無機物對化學(xué)發(fā)光反應(yīng)可以起到催化或者抑制的作用,相關(guān)研究人員通過此特點,建立了多種無機物的化學(xué)發(fā)光分析法,可以對水中的SCN-、NO- 3、NO- 2、CN-、I2、S2 -、SO3- 2等50多種無機物與金屬離子進行監(jiān)測。

  2. 2. 2分析水中有機物

  利用化學(xué)發(fā)光法能夠有效地測量水中的有機物含量。為了對天然水體中的甲醛與甲酸的含量進行測量,可先讓甲醛與甲酸通過固定甲醛氧化酶的氧化作用而生成過氧化氫,利用2 -(3,4,6-三氯苯基) 草酸醞化學(xué)發(fā)光體系可以測定生成的過氧化氫。因為過氧化氫-魯米諾化學(xué)發(fā)光反應(yīng)對苯酚具有碎火的作用,所以對于工業(yè)廢水中的苯酚,可以利用過氧化氫-魯米諾化學(xué)發(fā)光反應(yīng)來進行測定。通過Mn O4 -與腐殖酸間的化學(xué)發(fā)光反應(yīng)能夠測定水中的腐殖酸。

  2. 2. 3測定大氣中氣態(tài)物質(zhì)含量

  (1) 氮氧化物的測定。在空氣中一氧化氮與二氧化氮是主要的污染物,利用均相氣相化學(xué)發(fā)光法可以對其進行有效監(jiān)測。Thrush等人通過實驗研究發(fā)現(xiàn),一氧化氮與氧氣發(fā)生反應(yīng)生成激發(fā)態(tài)的二氧化氮,并且產(chǎn)生光輻射,基于此設(shè)計而成的氮氧化物化學(xué)發(fā)光監(jiān)測器可以有效檢測空氣中的一氧化氮。當監(jiān)測二氧化氮時,需要將二氧化氮先轉(zhuǎn)化為一氧化氮,再通過檢測一氧化氮來測定二氧化氮。Fontijn等人通過一氧化氮、二氧化氮與氫原子之間的化學(xué)發(fā)光來對氮氧化物進行監(jiān)測,與以往監(jiān)測方法相比,該法更加優(yōu)越。Gill與Jenkins利用氮氧化物化學(xué)發(fā)光監(jiān)測器對香煙煙氣中的氮氧化物進行了監(jiān)測,并取得良好的監(jiān)測效果。已有大量的實驗結(jié)果表明,利用化學(xué)發(fā)光法來對空氣中的氮氧化物來進行監(jiān)測具有較高的準確性、選擇性與靈敏性。

  (2) 臭氧的測定。臭氧的性質(zhì)是非常不穩(wěn)定的,在常溫之下便可以分解成氧氣,當有紫外線照射或者在加熱的情況下,其分解速度會大大加快。大氣層的臭氧能夠吸收太陽輻射從而使地球生物免受侵害,可以說高空中的臭氧層是地球的保護傘。然而,對于人體而言,臭氧具有相當強烈的毒害作用,因此其作為大氣污染物,需要對其進行防治。目前,全世界的專家學(xué)者都在關(guān)注、研究臭氧問題,尤其是對臭氧的分折監(jiān)測已成為研究的熱點與重點。化學(xué)發(fā)光法中的乙烯與臭氧反應(yīng)能夠生成激發(fā)態(tài)的甲醛,并且發(fā)出波長為450nm的熒光,以此能夠?qū)? - 30ug/g的臭氧進行監(jiān)測,并且化學(xué)發(fā)光法具有良好的特異性以及較高的靈敏度,所以其被廣泛地應(yīng)用于環(huán)境臭氧的監(jiān)測之中。

  3 結(jié)語

  隨著科學(xué)技術(shù)的進步與人們對環(huán)境監(jiān)測要求的提高,化學(xué)發(fā)光分析法將會取得更大的發(fā)展,在將來我們需要從以下幾方面來發(fā)展化學(xué)發(fā)光分析法: (1) 不斷探索、發(fā)掘新的化學(xué)發(fā)光試劑,將其應(yīng)用于環(huán)境分析中將可以對更多的環(huán)境物質(zhì)進行檢測; (2) 發(fā)展多種有效的樣品收集處理技術(shù),將其與化學(xué)發(fā)光分析法有機地結(jié)合起來,可以使化學(xué)發(fā)光分析法取得更好的環(huán)境監(jiān)測結(jié)果; (3)將毛細管電泳技術(shù)、FIA和HPLC技術(shù)傳感器技術(shù)等與化學(xué)發(fā)光分析法聯(lián)合起來使用,將會有效地解決化學(xué)發(fā)光分析在環(huán)境分析中的局限性問題。

  參考文獻:

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