水质仪器分析实验报告模板副本Word下载.docx

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教师

古励

成绩

一、实验目的

了解荧光分光光度计三维扫描和波长扫描的使用。

二、实验原理

荧光，是指一种光致发光的冷发光现象。

当某种常温物质经某种波长的入射光照射，吸收光能后进入激发态，并立即会激发并发射出出射光，而且一旦停止入射光，发光现象也随之消失。

物质荧光的产生是由在通常状况下处于基态的物质分子吸收激发光后变为激发态,这些处于激发态的分子是不稳定的,在返回基态的过程中将一部分的能量又以光的形式放出，从而产生荧光．

　　不同物质由于分子结构的不同,其激发态能级的分布具有各自不同的特征，这种特征反映在荧光上表现为各种物质都有其特征荧光激发和发射光谱，因此可以用荧光激发和发射光谱的不同来定性地进行物质的鉴定。

荧光分光光度计由光源氙弧灯发出的光通过切光器使其变成断续之光以及激发光单色器变成单色光后，此光即为荧光物质的激发光，被测的荧光物质在激发光照射下所发出的荧光，经过单色器变成单色荧光后照射于测样品用的光电倍增管上，由其所发生的光电流经过放大器放大输至记录仪，激发光单色器和荧光单色器的光栅均由电动机带动的凸轮所控制，当测绘荧光发射光谱时，将激发光单色器的光栅，固定在最适当的激发光波长处，而让荧光单色器凸轮转动，将各波长的荧光强度讯号输出至记录仪上，所记录的光谱即发射光谱，简称荧光光谱。

荧光分光光度计，当测绘荧光激发光谱时，将荧光单色器的光栅固定在最适当的荧光波长处，只让激发光单色口的凸轮转动，将各波长的激发光的强度讯号输出至记录仪，所记录的光谱即激发光谱。

当用荧光分光光度计进行样品溶液的定量分析时，将激发光单色器固定在所选择的激发光波长处，将荧光单色器调节至所选择的荧光波长处，由记录仪得出的信号是样品溶液的荧光强度。

荧光分光光度计是用于扫描液相荧光标记物所发出的荧光光谱的一种仪器。

其能提供包括激发光谱、发射光谱以及荧光强度、量子产率、荧光寿命、荧光偏振等许多物理参数，从各种角度反映了分子的成键和结构情况。

通过对这些参数的测定，不但可以做一般的定量分析，而且还可以推断分子在各种环境下的构象变化，从而阐明分子结构与功能之间的关系。

可用于液体、固体样品（如凝胶条）的光谱扫描。

荧光分光光度计基本结构

1．光源：

　　为氙弧灯，能发射出强度较大的连续光谱。

2．激发单色器：

　　置于光源和样品室之间的为激发单色器或第一单色器，筛选出特定的激发光谱。

　　3．发射单色器：

　　置于样品室和检测器之间的为发射单色器或第二单色器，常采用光栅为单色器。

筛选出特定的发射光谱。

　　4．样品室：

　　由石英池（液体样品用）或固体样品架（粉末或片状样品）组成。

测量液体时，光源与检测器成直角安排；

测量固体时，光源与检测器成锐角安排。

5．检测器：

　　一般用光电管或光电倍增管作检测器。

可将光信号放大并转为电信号

三、使用仪器、材料

F7000荧光分光光度计、电脑、打印机等

四、实验步骤

（一）仪器操作步骤

1、开机顺序：

（1）接通电脑及打印机电源，进入Windows操作系统。

（2）接通光度计左侧电源开关（POWER）约5秒钟后主机右上方绿色氙灯指示灯点亮，表示氙灯已经启辉工作。

（3）双击电脑屏幕上FLSolutions荧光分析快捷框，进入仪器操作界面。

2、关机顺序：

（1）使用仪器操作软件退出操作系统并关闭氙灯。

（2）保持主机通电10分钟以上最后关闭主机电源开关。

（目的是让灯室充分散热）

3、波长扫描的简易操作：

点击快捷栏“Method”后，立即显示了分析方法（AnalysisMethod）的五个模块界面，分别为“常规”（General），“仪器条件”（Instrument），“监视界面”（Monitor），“处理”（Processing），“报告”（Report）。

下面详细介绍每个界面：

（1）General（常规）

*Measurement（测量方式）--------选择Wavelength（波长扫描）

*Operator（操作者名）---------键入操作者性名

*Insturment（仪器型号）----------自动给出

*Sampling（进样器类型）-------选用自动进样器后该项自动指定

*Comments（注释表）-----------可输入简单注释说明

*Usesampletable（使用样品表）----

（2）Instrument（仪器条件）

*Scanmode（扫描方式）----------Excitation（激发波长扫描）

Emission（发射波长扫描）Synchronous（同步扫描）

*Datamode（数据方式）---------Fluorescence（荧光采集）

Luminescence（发光采集）Phosphorescence（磷光采集）

*EMWL（发射波长）------------输入范围0nm,200nm～900nm

*EXStartWL（激发起始波长）----输入范围200nm～890nm

*EXEndWL（激发终止波长）-----输入范围210nm～900nm

*EXWL（激发波长）-------------输入范围0nm,200nm～900nm

*EMStartWL（发射起始波长）-----输入范围200nm～890nm

*EMEndWL（发射终止波长）-----输入范围210nm～900nm

*Scanspeed（扫描速度）-----------30,60,240,1200,2400,12000,30000,60000nm/min

八挡可选（磷光扫描仅有三挡：

30,60,240nm/min）

*Delay（延迟时间）----------输入范围0～9999秒（重复测量时仅对第一次测量有效）

*EXSlit（激发单元狭缝）-----------1,2.5,5,10,20,五挡可选。

*EMSlit（发射单元狭缝）-----------1,2.5,5,10,20五挡可选。

*PMTVoltage（光电管负高压）---------250V,400V,700V,950V四挡固定电压可选。

*PMTVoltage（光电管负高压）---------当此项选定后，可在0～1000V之间任意设定。

*Response（响应速度）------------0.002,0.004,0.01,0.05,0.1,0.5,2.0,4.0,8.0秒和Auto

共有十挡可选。

响应速度快峰形分辨率高，但噪音大。

速度慢反之。

通常选Auto。

*Correctedspectra（光谱校正）--------使用副标准光源附件进行长波长光谱校正。

*shuttercontrol（光闸控制）----------选定后，在不测样品时，激发光不能照射到样品上。

*Replicates（重复次数）------------可在1～99之间选择。

（重复扫描用）

*Cycletime（循环间隔）------------两次扫描的间隔时间的设定，可在0～180分钟范围选择。

（3）Monitor（模拟监视）

*Y-AxisMax（纵轴标尺上限值）----一般样品预扫描后仪器自动赋值。

*Y-AxisMin（纵轴标尺上限值）-----根据需要赋值。

*Opendataprocessingwindowafterdataacquisition（测量后打开数据处理窗口）

一般选定，测定结果可自动存储，便于后期处理。

*Printreportafterdataacquisition（数据采集后自动打印）---一般不选定。

*Overlay（重叠光谱图）-----可将光谱图重叠在监视画面上但重复扫描时不可设定。

（4）Processing（处理方法）

简介：

此界面主要是对已测定的图谱根据用户的要求进行选择处理。

*CAT（平均化）--------如选定则对重复测定的图谱进行平均处理。

*Processingchoices（处理方法的选择）-----有如下四种处理方法：

1）Savitsky-GolaySmooth（）2）MeanSmooth（平均平滑）

3）MedianSmooth（中间平滑）4）Derivative（微分求导）

*Processingsteps（处理步骤）----------

*PeakFinding（峰检出）-----------有如下三项内容：

1）Integrationmethod（积分方法）-----a）Rectangnlar（矩形），b）Trapezoid（梯形）

c）Romberg（罗伯格方式）

2）Threshold（阈值）----------决定信号峰的舍取。

赋值范围0.001-1000。

小于赋值的峰可以显示但不打印结果。

3）Sensitivity（灵敏度）------可改变放大器的放大倍数。

一般设置为“1”。

（5）Report（报告格式）

*Output（输出）----------------------有如下三种格式可选：

1PrintReport---------------------打印报告（常用格式）

2UseMicrosoftExcel------------将数据变换为微软Excel格式。

3Useprintgeneratorsheet------利用变换器（附选件）打印图表。

*Orientati（打印方向）-------------横向（Portrait），纵向（Landscape）

*Pintableitems（打印选项）------有五种项目可选：

1Includedata（打印数据）

2Includemethod（打印方法）

3Includegraph（打印图谱）

4Includedatalisting（打印数据表）---如果选定此项后，会显示右侧的打印数据列表[Includedatalisting]功能，有固定数据间隔[constant]和选择数据间隔[Selectdata]两种类型的选择。

5Includepeaktable（打印峰值表）

*PrinterFont（打印机字形）---------可改变报告的打印字形。

4、时间扫描的简单操作：

此扫描方式是EX,EM的波长均固定，仅观察样品随时间的变化。

监视画面的

横坐标轴为时间单位。

进入方法与波长扫描相同。

（1）General（常规）

*Measurement（测量方式）--------选择TimeScan（时间扫描）

（其它内容与波长扫描相同，故从略。

）

（2）Instrument（仪器条件）

*Datamode（数据方式）-----Fluorescence（荧光采集），Luminescence（发光采集）

Phosphorescence（磷光采集）PhosphorescenceLifeTime（磷光寿命采集）

PhosphorescenceLifeTime（Shoet）（磷光短寿命采集）

注：

如果选择磷光短寿命采集方式，时间单位为ms,采集时间自动设定为20ms。

*EXWL（激发波长）------0nm,200nm～900nm设定

*EMWL（发射波长）------0nm,200nm～900nm设定

*Timeunit（时间单位）------------s和ms两种单位可设定

*Scan（扫描周期）------当时间单位为sec时，周期范围为：

10～9000sec；

当时间单位为msec时，周期范围为：

100～9999msec。

*EXSlit（激发单元狭缝）-----------1,2.5,5,10,20,五挡可选。

*PMTVoltage（光电管负高压）---------250V,400V,700V,950V四挡固定电压可选。

*PMTVoltage（光电管负高压）---------当此项选定后，可在0～1000V之间任意设定。

*Response（响应速度）------------0.002,0.004,0.01,0.05,0.1,0.5,2.0,4.0,8.0秒共九档。

*Replicates（重复次数）-----------可在1～99之间选择。

*Cycletime（循环间隔）-----------两次扫描的间隔时间的设定，可在0～180分间选择。

*StoppedFlow（外部控制测量）---选定后，按下测量钮后，等待外部控制信号启动测量。

（3）Monitor（模拟监视）

*Y-Axis（纵轴上下限值）-----一般样品预扫描后仪器自动赋值。

*X-Axis（横轴上下限值）------时间轴，根据需要设定

（4）Processing（处理方法）-----内容与波长扫描相同，从略

（5）Report（报告格式）----内容与波长扫描相同，从略

5、光度计法的简单操作:

光度计法亦称浓度直读法，也称工作曲线法。

利用配制的具有梯度的标准样品，先做出一条标准曲线，然后再反测未知样品。

*Measurement（测量方式）-------选择Photometry（光度计）

（2）Quantitation（定量条件）

*Quantitationtype（测量类型）------①Wavelength（指定波长）②Peakarea（峰面积）③Peakheight（峰高），④Derivative（导数），⑤Ratio（比率）。

*Calibrationtype（曲线校正类型）-------①None（没有），②1storder（线性方程）

③2ndorder（二次方程），④3rdorder（三次方程），⑤Segmented（折线）

*Numberofwavelengths（波长数）-----当曲线校正选择“None”时波长数可以在１～６间选择，但再不能使用工作曲线法了。

其他校正类型只能在１～３间选择，但此时的波长数并不表示在若干波长值下可以同时测定样品的吸光度，仅仅是对光谱图的一种处理方法。

*Concentrationunit（浓度单位）----------根据需要格式设定

*Manualcalibration（手动校正）------根据公式校正

*Forcecurvethroughzero（强制曲线归零）

*Digitafterdecimalpoint（小数有效位）---可以在１～３间赋值

（3）Instrument（仪器条件）

*Datamode（数据方式）-----------Fluorescence（荧光采集），Luminescence（发光采集）

Phosphorescence（磷光采集）

*Wavelengthmode（波长方式）-----EXWLFixed（激发波长固定）

EMWLFixed（发射波长固定），BothWLFixed（两側均固定）

*FixedWL（波长选定）---------可以选定1–6个波长值，波长值赋值范围0nm,200～900nm。

*EXSlit（激发单元狭缝）-----设定范围2.5,5.0,10.0,nm

*EMSlit（发射单元狭缝）-----设定范围2.5,5.0,10.0,20.0nm

*PMTVoltage（光电管高压）-------设定范围400V,700V,950V

*Autostatisticcal.number（自动统计计算）----可以进行平均值，标准偏差，变异系数的计算。

为此目的则要设置样品重复个数，此数在2-4000间选择。

*Replicates（重复次数）------重复测量次数，输入范围1-20。

*IntegrationTime（积分时间）-----0.1～10.0秒间设定。

*Delay（延迟时间）-------启动后经过所设定的时间自动开始测量。

（4）Standards（标准样品表）

*NumberofSamples（标准样品数目的设定）------1～20间设定。

*Update（修定确认）-------当标样数确定后，点击此框后显示标样表以供赋值。

*Insert（插入）----------点击此框可临时插入一个标样条目。

*Delete（删除）---------点击此框可临时删除一个标样条目。

（5）Monitor（监视界面）同前述相同，故从略。

（6）Report（报告形式）同前述相同，故从略。

标样测量点击Measure框，未知样品测量点击F4键，结束测量点击F9键。

6、三维扫描的简易操作：

说明：

该功能的作用是，当某个样品不知最佳激发波长和最佳发射波长时，利用该功能

可自动快速地给出最佳条件。

并可供其他特殊分析用。

（1）General（常规）　　　

*Measurement（测量方式）--------------选择3—DScan方式。

*Datamode（数据方式）----------可选择Fluorescence荧光或Phosphorescence磷光。

*Choppingspeed（切光器转速）---使用磷光测定时用，有10Hz,20Hz,40Hz三档可选。

*EXStartWL（激发起始波长）---------0nm,200nm～850nm间选择。

*EXendWL（激发终止波长）-----------0nm,200nm～900nm间选择。

*EXSamplinginterval（激发扫描间距）-----1～50nm间选择。

*EMStartWL（发射起始波长）--------0nm,200nm～850nm间选择。

*EMendWL（发射终止波长）---------0nm,200nm～900nm间选择。

*EMSamplinginterval（发射扫描间距）----1～10nm间选择。

*Scanspeed（扫描速度）--------30,60,240,1200,2400,12000,30000,60000nm/min八挡可选。

（磷光扫描仅有三挡：

30,60,240nm/min）

Monitor（模拟监视）,（4）Processing（数据处理）（5）Processing（数据处理）从略。

（二）开机

（三）把被测样品装入比色皿里，放入样槽内（被测样品装入1/3即可）

（四）对被测样品进行三维扫描，找出最佳激发波长和最佳发射波长。

（五）根据三维扫描结果，确定激发或发射波长，进行波长扫描。

五、实验过程原始记录及结果分析（数据、图表、计算等）

1、进行三维扫描后，得到下图1，从而分析得出该样品最佳激发波长和最佳发射波长。

图1

2、下图2是上图1的立面图，凸显出最佳发射波长和最佳激发波长。

图2

3、下图3为激发波长的曲线，选择荧光强度最大的激发波长，即：

选择第一组数据的激发波长

图3

4、下图4为发射波长的曲线，选择荧光强度最大的发射波长，即

选择第二组数据的发射波长

图4

从上图中可以得出该样品的最佳发射波长为386.0nm,最佳激发波长为233.0nm。

六实验注意事项：

1、进行三维扫描时，scanspeed扫描速度>

12000nm/min。

2、进行波长扫描时，scanspeed扫描速度>

2400nm/min。

3、使用仪器操作软件退出操作系统并关闭氙灯，保持主机通电10分钟以上最后关闭主机电源开关。

教师签名：

年月日

市政与环境工程实验研究中心实验时间：

2013年11月5日

流动注射法测定正磷实验

掌握利用QC8500富营养盐自动分析仪测定水中正磷的测试方法和基本原理。

正磷酸离子在酸性条件下与钼酸铵和酒石酸锑钾反应，生成磷钼化合物。

此磷钼化合物被抗坏血酸还原，形成蓝色化合物，它在880nm处有吸收。

吸光度与样品中正磷酸盐的浓度成比例。

本方法用于测量饮用水、地下水、地表水、生活和工业排放废水中的正磷酸盐。

方法测定的是总正磷酸盐，如果样品用0．45urn的过滤器过滤后测定，检测结果为溶解性的正磷酸盐。

直接测定样品和过滤后测定的样品结果是不一样的。

适用范围：

0．01—2．00mgP／L，方法检测限是0．01mg／L。

每小时能测定90个样品。

天平：

分析级，可以准确称量到0.0001g。

玻璃器皿：

A级容量瓶和移液管或者塑料容器。

QC8500富营养盐自动分析仪，包括：

进样器、多通道比例进样泵、反应单元和模块、比色检测器、数据系统等。

QC8500富营养盐自动分析仪如下图所示

（1）配制试剂和标准溶液。

（2）打开仪器所有电源及计算机。

检查所有的管道是否安装无误。

（3）设置性能参数。

（4）输入数据系统参数。

（5）泵入去离子水通过所有的试剂管路并检查其泄漏和稳流情况。

若没有泄漏，将阀切换到试剂管路，使实际的试剂泵入管线，记住总是先泵入缓冲溶液，让系统稳定到出现稳定的基线为止。

（6）将稀释器线E放入稀释液中（如去离子水中），同时放一些空管子在空试管架上。

在校准管中倒入校准标准，在测试管中倒入样品。

（7）根据分析需要创建一个工作表。

通过数据系统输