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HS XRF对PM2.5滤膜中轻元素含量高灵敏度分析
2018-11-25 20:08:47   





• 概述

       PM2.5颗粒由多种元素组成,通常采用ICP MS、ICP、AA、XRF等对PM2.5滤膜进行元素含量分析,从相关文献得出结论:PM2.5膜中表征性元素为N、O、Na、Mg、Al、Si、P、S、Cl、K、Ca、Ti、Fe、Zn等,而Pb、Hg、Cd、Ni、Mn等重金属元素并不显量检出。ICP等方法难以或不能对Si、P、S、Cl等元素分析,同时样品处理时间长,无法及时完成PM2.5膜的元素含量分析。

         本次研究从国家环境分析测试中心得到5个PM2.5过滤膜和2个空白膜,使用北京安科慧生研制生产的高灵敏度X射线荧光光谱仪MERAK-LE对其进行部分元素含量分析。

 


• 原理简介

        MERAK-LE将X射线管出射的靶材特征射线通过双曲面弯晶单色化聚焦到样品点,极大的降低了散射线背景干扰,又充分利用了SDD探测器计数率效率。其采用Cr靶光管,高效激发元素周期表中从F到Ti的十几个轻元素,对轻元素的检出限达到XRF前所未有的水平。







• 分析结果
    使用高灵敏度X射线荧光光谱仪对7个PM2.5过滤膜样品分析,得到的元素谱图如下:


1. 各峰计数(cps)
                                                            单位:cps
峰位置(KeV) Na
1.09
Mg
1.29
Al
1.52
Si
1.77
P
1.99
S
2.35
Cl
2.66
K
3.35
Ca
3.72
Sc
4.04
Ti
4.53
空白滤膜1 1 1.4 7.8 5.9 17.9 16 44 6.3 420 51 10
空白滤膜2 1 1.3 11 24 18 23 41 37 700 98 20
PC2872 5.8 10.9 62 300 35 1610 400 450 2200 270 100
PC2873 8 15 101 450 43 1800 890 630 2750 310 170
PC2874 9 26 167 803 63 1300 590 1140 4500 550 300
PC2875 4 7.3 53 250 25 330 180 330 1520 190 90
PC2960 9 26 235 1300 90 590 390 1620 6500 810 450
注:表格中的峰位置依次对应上述各图中从左到右的可见峰。


        从谱图和元素强度上得出,高灵敏度X射线荧光光谱仪对膜片中Na\Mg\Al\Si\P\S\Cl\K、Ca\Sc\Ti等元素有极高的灵敏度,可以清晰分辨各PM2.5膜中上述元素含量的不同。



        进一步通过与ICP MS测试数据对比,得到上图的测试结果线性关系,可见,HS XRF分析PM2.5膜的轻元素与标准方法线性良好,具有数据一致性。



• 总结与探讨

1、高灵敏度X射线荧光光谱仪MERAK-LE可以对PM2.5膜片中从Na到Ti等轻元素较高灵敏度的分析和检出,可以准确得到上述元素的含量值;分析时间短,一个样品5分钟以内;
2、高灵敏度X射线荧光光谱仪可以解决ICP\AA等分析方法难以分析的硅、磷、硫、氯等元素含量,甚至可以扩展到分析N、O、F等元素含量。这些元素恰是PM2.5颗粒中元素重要组成及污染源表征性元素;
3、高灵敏度X射线荧光光谱仪MERAK-LE系列,体积小、可便携和车载,能够现场快速完成PM2.5膜中元素含量分析;