一種用于重金屬元素檢測的裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于重金屬元素檢測的裝置及方法，所述裝置包括氫化物發(fā)生器單元、液體陰極輝光放電光譜儀單元以及連接所述氫化物發(fā)生器單元與所述液體陰極輝光光譜儀單元的連接單元；所述液體陰極輝光放電光譜儀單元；所述氫化物發(fā)生器單元使待測樣品產(chǎn)生待測重金屬氫化物；所述氫化物發(fā)生器單元產(chǎn)生的所述待測重金屬元素氫化物經(jīng)由所述連接單元輸送至空心鈦管陽極，并從所述鈦管陽極引至所述輝光放電微等離子體并被激發(fā)而產(chǎn)生特征發(fā)射光譜；該裝置結(jié)構(gòu)簡單，該方法操作方便、成本低廉、能夠方便快捷、實(shí)時(shí)地對(duì)重金屬元素進(jìn)行檢測并能夠提高對(duì)重金屬元素的靈敏度以及選擇性。
【專利說明】
一種用于重金屬元素檢測的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于原子光譜分析領(lǐng)域，涉及一種用于重金屬元素檢測的裝置及方法，更具體地，涉及一種用于重金屬元素檢測的氫化物發(fā)生器與液體陰極輝光放電光譜儀聯(lián)用的裝置及檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的基于光譜技術(shù)的金屬離子檢測方法主要包括原子吸收光譜法和原子發(fā)射光譜法。這些方法中常用的檢測儀器包括火焰原子吸收光譜儀，電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀等。但這幾種常用的檢測儀器體積龐大，價(jià)格昂貴，檢測成本高，難以用于野外分析和監(jiān)測。隨著科技發(fā)展和檢測水平的提高，人們開始研究簡單、快速和低成本的金屬元素檢測技術(shù)，以期實(shí)現(xiàn)快速有效地監(jiān)控環(huán)境中的金屬殘留，保障人民健康與生態(tài)安全。
[0003]液體陰極輝光放電光譜檢測技術(shù)具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、運(yùn)行功耗低、能在大氣壓下操作、無需霧化器、無需真空系統(tǒng)、易于實(shí)現(xiàn)小型化和在線分析等優(yōu)點(diǎn)，在地質(zhì)、環(huán)保、材料學(xué)、食品安全等多個(gè)領(lǐng)域中的金屬離子檢測、水質(zhì)凈化等方面有廣闊的應(yīng)用前景。
[0004]雖然液體陰極輝光放電光譜法對(duì)大多數(shù)元素具有較低的檢出限，例如L1、Na等，但其對(duì)大部分重金屬元素，特別是毒重金屬元素靈敏度低，如36、16、取^8、513、81、？13等。目前，科學(xué)家們通過添加小分子有機(jī)酸或表面活性劑等來改進(jìn)元素的靈敏度，取得了較好的效果。但仍存在兩方面問題:一方面，靈敏度的改進(jìn)有限，只對(duì)部分元素具有較好的效果，而對(duì)眾多毒重金屬元素沒有較好的普適性，還不能完全滿足環(huán)境監(jiān)測等的需求;另一方面，雖然通過液相色譜分離或通過新型材料固相分離等方法可以進(jìn)行元素形態(tài)分析，但是過程比較繁瑣，成本相對(duì)較高。
[0005]利用化學(xué)反應(yīng)使待測物形成揮發(fā)性氣體不僅是提高分析方法的靈敏度與選擇性的有效途徑，而且是一種特殊的技術(shù)。其中發(fā)展最為成熟的是氫化物發(fā)生技術(shù)，其與常規(guī)的儀器檢測手段如電感耦合等離子體發(fā)射光譜、石墨爐原子吸收光譜等相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)氣體進(jìn)樣。
[0006]與常規(guī)的進(jìn)樣方式相比，氫化物發(fā)生進(jìn)樣技術(shù)使待測組分以氣體形式從基體分離，降低基體干擾，能富集待測元素，使得進(jìn)樣效率由氣動(dòng)霧化的<5%提高到接近100%;同時(shí)氣體氫化物的易解離性使得原子化效率大大提高，能夠極大地改善測定的檢出限和精密度，并且可以實(shí)現(xiàn)價(jià)態(tài)分析和多元素同時(shí)檢測。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為克服現(xiàn)有重金屬元素檢測裝置及方法的不足，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、成本低廉、能夠方便快捷、實(shí)時(shí)地對(duì)重金屬元素進(jìn)行檢測并能夠提高對(duì)重金屬元素的靈敏度以及選擇性的用于重金屬元素檢測的裝置及方法。
[0008]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
一方面，提供一種用于重金屬元素檢測的裝置，包括:氫化物發(fā)生器單元、液體陰極輝光放電光譜儀單元、以及連接所述氫化物發(fā)生器單元與所述液體陰極輝光放電光譜儀單元的連接單元，所述液體陰極輝光放電光譜儀單元形成為如下結(jié)構(gòu):以電解質(zhì)溶液為陰極，以空心鈦管為陽極，向兩電極施加高壓后，在兩極間產(chǎn)生輝光放電微等離子體;所述氫化物發(fā)生器單元形成為使待測樣品產(chǎn)生待測重金屬元素氫化物的結(jié)構(gòu);所述氫化物發(fā)生器單元所產(chǎn)生的所述待測重金屬元素氫化物經(jīng)由所述連接單元輸送至空心鈦管陽極，并從所述空心鈦管陽極引至所述輝光放電微等離子體并被激發(fā)而產(chǎn)生特征發(fā)射光譜。
[0009]本發(fā)明的用于重金屬元素檢測的裝置是氫化物發(fā)生器與液體陰極輝光放電光譜儀聯(lián)用的裝置，以實(shí)現(xiàn)對(duì)水體、生物及礦石樣品中重金屬元素尤其是毒重金屬元素的離子檢測，并提高液體陰極輝光放電光譜法對(duì)重金屬元素尤其是毒重金屬元素的分析靈敏度且擴(kuò)大選擇性。
[0010]本發(fā)明的裝置結(jié)合了液體陰極輝光放電光譜儀與氫化物發(fā)生器的優(yōu)點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、操作便捷、成本低廉，為液體陰極輝光放電光譜儀與其他進(jìn)樣技術(shù)聯(lián)用奠定了基礎(chǔ)，并拓寬了液體陰極輝光放電光譜儀實(shí)際樣品分析的應(yīng)用前景。
[0011]本發(fā)明中，所述氫化物發(fā)生器單元包括:進(jìn)樣系統(tǒng)、使由所述進(jìn)樣系統(tǒng)輸送的反應(yīng)溶液進(jìn)行反應(yīng)以產(chǎn)生所述待測重金屬元素氫化物的反應(yīng)圈、將所述反應(yīng)圈產(chǎn)生的所述待測重金屬元素氫化物從反應(yīng)后的液體中分離的氣液分離器，和控制用于輸送所述待測重金屬元素氫化物的載氣的載氣流量控制系統(tǒng)。
[0012]也可以是，所述連接單元包括連接于所述液體陰極輝光放電光譜儀的空心鈦管陽極頂端和所述氫化物發(fā)生器單元的所述氣液分離器之間的氫化物輸出管。
[0013]優(yōu)選地，所述氫化物輸出管是塑料軟膠管，內(nèi)徑為0.3-0.35cm,外徑為0.38-0.43cm0
[0014]較佳為，所述進(jìn)樣系統(tǒng)包含蠕動(dòng)栗、樣品導(dǎo)管、還原劑導(dǎo)管及載液導(dǎo)管，通過該蠕動(dòng)栗將所述待測樣品、還原劑和載液分別經(jīng)由所述樣品導(dǎo)管、還原劑導(dǎo)管及載液導(dǎo)管引入至所述反應(yīng)圈，所述載氣流量控制系統(tǒng)包括載氣導(dǎo)管和用于控制所述載氣導(dǎo)管內(nèi)的氣體流量的氣體流量控制器。
[0015]本發(fā)明中，優(yōu)選地的是，所述液體陰極輝光放電光譜儀單元包括光源發(fā)生部分，分光系統(tǒng)，檢測裝置，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，所述光源發(fā)生部分包括高壓電源、分別與所述高壓電源的正負(fù)極相連的所述空心鈦管陽極和石墨電極、位于空心鈦管陽極下方的液體池，所述石墨電極水平貫穿所述液體池的一側(cè)壁、垂直貫穿所述石墨電極的陰極毛細(xì)管、排出所述液體池內(nèi)的廢液的廢液管、和將電解液引入至所述陰極毛細(xì)管或?qū)⑺鰪U液引入至所述廢液管的蠕動(dòng)栗，所述分光系統(tǒng)包括聚光透鏡和光譜儀，產(chǎn)生所述輝光放電微等離子體的輝光放電區(qū)域的中心、所述聚光透鏡的中心以及所述光譜儀的入射狹縫中心位于同一直線上。
[0016]另外，本發(fā)明還提供一種使用本發(fā)明的用于重金屬元素檢測的裝置檢測重金屬元素的方法。該方法包括以下步驟:
取待測樣品溶液、載液、還原劑溶液，通過氫化物發(fā)生器單元使樣品溶液、載液和還原劑溶液進(jìn)行反應(yīng)，產(chǎn)生氣體氫化物；
通過載氣將產(chǎn)生的氣體氫化物導(dǎo)入液體陰極輝光放電光譜儀的空心鈦管陽極，
使電解質(zhì)溶液不斷溢出液體陰極輝光放電光譜儀單元的陰極毛細(xì)管頂端；
在大氣壓條件下，在液體陰極輝光放電光譜儀單元中以電解質(zhì)溶液為陰極，以空心鈦管為陽極，向兩電極施加高壓后，所述氣體氫化物被激發(fā)，從而產(chǎn)生特征發(fā)射光譜；
在呈現(xiàn)實(shí)像的范圍內(nèi)選擇合適的物距，通過透鏡將產(chǎn)生的特征發(fā)射光譜譜線引入到光譜儀并測定待測樣品溶液中重金屬元素的含量以實(shí)現(xiàn)對(duì)重金屬元素離子的檢測。
[0017]優(yōu)選地，在該方法中所述還原劑溶液為硼氫化鈉或硼氫化鉀溶液，所述載液為電解質(zhì)酸。
[0018]較佳為使用的所述載氣為惰性氣體。
[0019]本方法中待測的所述重金屬元素包括水體、生物及礦石樣品中的Se、Te、Hg、AS、Sb、B1、Pb、Sn 元素。
[0020]本發(fā)明的方法包括一種在大氣壓下由直流電驅(qū)動(dòng)的液體陰極輝光放電光譜儀與氫化物發(fā)生器聯(lián)用對(duì)樣品中重金屬元素進(jìn)行檢測及價(jià)態(tài)分析的方法，其操作步驟簡潔，易于實(shí)施，結(jié)合液體陰極輝光放電與氫化物發(fā)生的優(yōu)點(diǎn)，能夠簡化樣品前處理過程，降低基體效應(yīng)，而且能夠提高重金屬元素的檢測靈敏度并擴(kuò)大了選擇性，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)水體、生物及礦石樣品中Se、Te、Hg、As、Sb、B1、Pb、Sn等元素濃度的檢測以及對(duì)As、Se、Hg等元素價(jià)態(tài)的分析。
【附圖說明】
[0021]圖1是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施形態(tài)的用于重金屬元素檢測的氫化物發(fā)生器與液體陰極輝光放電光譜儀聯(lián)用的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖，
圖2為使用本發(fā)明的裝置和方法得到的100 ng/mL汞元素的特征發(fā)射光譜圖；
圖3為使用本發(fā)明的裝置和方法得到的250 ng/mL砸元素的特征發(fā)射光譜圖；
圖4為使用本發(fā)明的裝置和方法得到的10 yg/mL砷元素的特征發(fā)射光譜圖；
圖5為使用本發(fā)明的裝置和方法的砸元素價(jià)態(tài)分析技術(shù)路線圖；
圖6為示出標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)CGSE(6) I的測試結(jié)果的表I ；
附圖標(biāo)記:
I一婦動(dòng)栗;2—反應(yīng)圈；3—反應(yīng)管道;4一樣品溶液;5—載液;6一還原劑;7—?dú)庖悍稚衅?8—?dú)浠镙敵龉?9—石墨電極；10—空心鈦管陽極；11—放電區(qū)域；12—陰極毛細(xì)管；13—廢液管；14—電解質(zhì)溶液；15—廢液;16—?dú)怏w流量控制器;17—?dú)浠锇l(fā)生器；18—液體池；19一聚光透鏡;20—光譜儀。
【具體實(shí)施方式】
[0022]以下結(jié)合附圖和實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述，應(yīng)理解，下述實(shí)施方式僅用于說明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明。
[0023]圖1為根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施形態(tài)的用于重金屬元素檢測的氫化物發(fā)生器與液體陰極輝光放電發(fā)射光譜儀聯(lián)用的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]如圖1所示，該用于重金屬元素檢測的氫化物發(fā)生器與液體陰極輝光放電光譜儀聯(lián)用的裝置包括氫化物發(fā)生器17、聯(lián)用儀器接口單元以及液體陰極輝光放電光譜儀單元。
[0025]液體陰極輝光放電光譜儀單元可包括光源發(fā)生部分，分光系統(tǒng)，檢測裝置，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)四個(gè)部分。其中光源發(fā)生部分可包含高壓電源、緩沖電阻、三維平臺(tái)、空心鈦管陽極1、蠕動(dòng)栗IB、液體池18、石墨電極9、廢液管13、和垂直貫穿石墨電極9的陰極毛細(xì)管12。
[0026]其中，高壓電源可采用額定電流為0.1 A、能夠提供O?2000 V直流高壓的BHK2000-0.1MG高壓源。高壓電源正極引出的導(dǎo)線經(jīng)緩沖電阻與空心鈦管陽極10相連接;負(fù)極則與石墨電極9相連接。實(shí)驗(yàn)裝置點(diǎn)火需要一定濃度的無機(jī)酸作為電解質(zhì)溶液。電解質(zhì)溶液14由蠕動(dòng)栗IB引入陰極毛細(xì)管12，從陰極毛細(xì)管12頂端溢出的電解質(zhì)溶液與石墨電極9連接，以此構(gòu)成輝光裝置的整個(gè)回路。在大氣壓下，向兩電極施加高壓后，在兩極間產(chǎn)生輝光放電微等離子體，形成輝光放電區(qū)域11。
[0027]其中，電解質(zhì)溶液14可以是pH為I的硝酸、鹽酸、硫酸等無機(jī)酸中的一種。實(shí)驗(yàn)時(shí)，可調(diào)節(jié)蠕動(dòng)栗IB流速為1.0-2.1 mL/min，使電解質(zhì)溶液14不斷溢出液體陰極輝光放電光譜儀的陰極毛細(xì)管12頂端。空心鈦管陽極10同時(shí)也作為氣體的管路，該空心鈦管陽極10內(nèi)徑可為0.8-1.0 mm，外徑可為2.0-2.5 _。由氬氣、氦氣等惰性氣體作為載氣將進(jìn)樣氣體帶入空心鈦管陽極10。另外，由于惰性氣體對(duì)于空心鈦管陽極10還具有冷卻的作用，能防止陽極過熱損壞。
[0028]優(yōu)選地，空心鈦管陽極1和液體池18均固定在X、Y、Z方向可調(diào)的精度為2μπι的三維平臺(tái)上，液體池18由耐酸的、耐腐蝕的絕緣體材料例如聚四氟乙烯加工制成，位于空心鈦管陽極1的正下方。電解質(zhì)溶液14由蠕動(dòng)栗IB引入陰極毛細(xì)管12，液體池18中的廢液經(jīng)廢液管13由同一個(gè)蠕動(dòng)栗IB引出。
[0029]陰極毛細(xì)管12可為玻璃毛細(xì)管，內(nèi)徑可為0.38mm，外徑可為1.1 mm。陰極毛細(xì)管12的頂端與空心鈦管陽極10的底端保持3~4 mm距離并構(gòu)成輝光放電區(qū)域11，待測氣體進(jìn)入該輝光放電區(qū)域11并被激發(fā)。石墨電極9水平貫穿廢液池的壁部并固定于廢液池的一側(cè)。陰極毛細(xì)管12垂直貫穿水平放置的石墨電極9。廢液管13的內(nèi)徑可為2 _，外徑可為4 mm。蠕動(dòng)栗IB為普通實(shí)驗(yàn)室用蠕動(dòng)栗。
[0030]在本發(fā)明的液體陰極輝光放電光譜儀單元中，所述分光系統(tǒng)包括:聚光透鏡19和光譜儀20，所述輝光放電區(qū)域11的中心、聚光透鏡19的中心以及光譜儀20的入射狹縫中心位于同一直線上，以保證放電所產(chǎn)生的發(fā)射光譜以最小的光損失進(jìn)入到入射狹縫中。
[0031]聯(lián)用儀器接口單元包括連接于液體陰極輝光放電光譜儀的空心鈦管陽極10頂端和氫化物發(fā)生器17的氣液分離器7之間的氫化物輸出管8，該氫化物輸出管8可以為塑料軟膠管，其內(nèi)徑可以為0.33 cm，外徑可以為0.41 cm。
[0032]氫化物發(fā)生器17包括進(jìn)樣系統(tǒng)、反應(yīng)圈2、載氣流量控制系統(tǒng)和氣液分離器7四個(gè)部分，其中進(jìn)樣系統(tǒng)包含蠕動(dòng)栗1A、樣品導(dǎo)管、還原劑導(dǎo)管及載液導(dǎo)管，載氣流量控制系統(tǒng)包括載氣導(dǎo)管和氣體流量控制器16。
[0033]實(shí)驗(yàn)過程中，在大氣壓條件下，樣品溶液4、還原劑6及載液5分別通過樣品導(dǎo)管、還原劑導(dǎo)管及載液導(dǎo)管由經(jīng)由同一個(gè)蠕動(dòng)栗IA導(dǎo)入反應(yīng)圈2中，并在反應(yīng)圈2中發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生相應(yīng)氫化物。氫化物發(fā)生器17中的氣液分離器7將產(chǎn)生的氫化物從反應(yīng)后的液體中分離出來，由氣流流量控制器16控制的作為載氣的惰性氣體(如氬氣或氦氣等)，將產(chǎn)生的氫化物經(jīng)氫化物輸出管8導(dǎo)出至液體陰極輝光放電光譜儀的空心鈦管陽極10頂端且由此進(jìn)入輝光放電區(qū)域11的放電等離子體中。
[0034]進(jìn)樣時(shí)，液體陰極輝光放電光譜儀中的等離子體保持穩(wěn)定不熄滅。從空心鈦管頂端進(jìn)入輝光放電區(qū)域11的氣體氫化物被激發(fā)，并產(chǎn)生特征發(fā)射光譜。在呈現(xiàn)實(shí)像的范圍內(nèi)選擇合適的物距，通過透鏡將產(chǎn)生的特征發(fā)射光譜譜線引入到光譜儀即可測定樣品溶液中重金屬元素的含量從而實(shí)現(xiàn)對(duì)重金屬元素離子的檢測。另外，由于惰性氣體對(duì)空心鈦管陽極10還具有冷卻的作用，能防止陽極過熱損壞。
[0035]實(shí)驗(yàn)過程中還原劑溶液可以為硼氫化鈉或硼氫化鉀溶液，其介質(zhì)可以是0.1 mol/L的氫氧化鈉溶液;載液可以是鹽酸或其他電解質(zhì)酸。
[0036]在本發(fā)明中，蠕動(dòng)栗1A、1B為普通實(shí)驗(yàn)室用蠕動(dòng)栗。且蠕動(dòng)栗、陽極材料及載氣種類不限于此。所述的測定樣品溶液中的重金屬元素含量包括對(duì)水體、生物及礦石樣品中的Se、Te、Hg、As、Sb、B1、Pb、Sn 等元素的檢測。
[0037]現(xiàn)以As和Hg為例，對(duì)采用本發(fā)明的用于重金屬元素檢測的氫化物發(fā)生器與液體陰極輝光放電光譜儀聯(lián)用的裝置及使用該裝置的方法對(duì)重金屬元素進(jìn)行檢測的可行性進(jìn)行說明。
[0038]圖2、圖4分別示出了100ng/mL Hg和10 yg/mL As的特征發(fā)射光譜圖，縱坐標(biāo)代表發(fā)射強(qiáng)度，橫坐標(biāo)代表波長范圍。由圖2和圖4可以看出，Hg和As的波長分別在253.65 nm和193.76 nm處出現(xiàn)了特征譜線，驗(yàn)證了本發(fā)明檢測裝置及方法的可行性。
[0039]現(xiàn)以Se為例對(duì)建立的價(jià)態(tài)分析方法進(jìn)行說明。圖5為使用本發(fā)明的裝置和方法的砸元素價(jià)態(tài)分析技術(shù)路線圖，圖3為使用本發(fā)明的裝置和方法得到的250 ng/mL Se的特征發(fā)射光譜圖。如圖5所示，當(dāng)載液5為I mo 1/L的HCl，還原劑6為1.2%的NaBH4，載氣為流速110mL/min的氬氣時(shí)，250 ng/mL的Se(IV)溶液能產(chǎn)生相應(yīng)的氫化物，并進(jìn)入輝光放電等離子體從而受到激發(fā)，如圖3所示，在波長為196.09 nm處獲得特征譜線；而50 yg/L的Se (VI)溶液在相同條件下不能產(chǎn)生氫化物和特征譜線。因此，未對(duì)樣品進(jìn)行預(yù)處理時(shí)，在此實(shí)驗(yàn)條件下測定Se(IV)的含量;利用6 mol/L的HCl將樣品水浴30 min進(jìn)行還原后，在此實(shí)驗(yàn)條件下測定總Se的含量，實(shí)現(xiàn)對(duì)Se的價(jià)態(tài)分析。
[0040]并且對(duì)圖6所示的標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)CGSE(6)1進(jìn)行測試，驗(yàn)證分析方法的準(zhǔn)確性，結(jié)果如表I所示，證明該方法的準(zhǔn)確性良好，適用于Se的價(jià)態(tài)分析。由于將毒重金屬元素轉(zhuǎn)化成易解離的氫化物，并直接進(jìn)入等離子體，大大提高了待測元素的原子化效率和傳輸效率。利用該氫化物發(fā)生器與液體陰極輝光放電光譜儀聯(lián)用裝置，對(duì)Se(IV)溶液進(jìn)行多次測試，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該聯(lián)用裝置對(duì)Se(IV)的檢出限降低至0.2 ng/mL，信號(hào)RSD均低于5%，靈敏度與采用液體進(jìn)樣方式(檢出限0.8 yg/mL)相比提高了4000倍。
[0041]本發(fā)明的裝置結(jié)合了液體陰極輝光放電光譜儀與氫化物發(fā)生器的優(yōu)點(diǎn)，其結(jié)構(gòu)簡單、安裝方便、操作便捷、成本低廉，為液體陰極輝光放電光譜儀與其他進(jìn)樣技術(shù)聯(lián)用奠定了基礎(chǔ)，并拓寬了液體陰極輝光放電光譜儀實(shí)際樣品分析的應(yīng)用前景。
[0042]本發(fā)明的方法包括一種在大氣壓下由直流電驅(qū)動(dòng)的液體陰極輝光放電光譜儀與氫化物發(fā)生器聯(lián)用對(duì)樣品中重金屬元素進(jìn)行檢測及價(jià)態(tài)分析的方法，其操作步驟簡潔，易于實(shí)施，結(jié)合了液體陰極輝光放電與氫化物發(fā)生的優(yōu)點(diǎn)，簡化了樣品前處理過程，降低了基體效應(yīng)，提高了重金屬元素的檢測靈敏度并擴(kuò)大了選擇性，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)水體、生物及礦石樣品中36、16、取、六8、513、13；[、？13、311等元素濃度的檢測以及對(duì)48、36、取等元素價(jià)態(tài)的分析。
[0043]在不脫離本發(fā)明的基本特征的宗旨下，本發(fā)明可體現(xiàn)為多種形式，因此本發(fā)明中的實(shí)施形態(tài)是用于說明而非限制，由于本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求限定而非由說明書限定，而且落在權(quán)利要求界定的范圍，或其界定的范圍的等價(jià)范圍內(nèi)的所有變化都應(yīng)理解為包括在權(quán)利要求書中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于重金屬元素檢測的裝置，其特征在于， 包括氫化物發(fā)生器單元、液體陰極輝光放電光譜儀單元以及連接所述氫化物發(fā)生器單元與所述液體陰極輝光光譜儀單元的連接單元； 所述液體陰極輝光放電光譜儀單元，以電解質(zhì)溶液為陰極，以空心鈦管為陽極，向兩極施加高壓后，在兩極間產(chǎn)生輝光放電微等離子體； 所述氫化物發(fā)生器單元使待測樣品產(chǎn)生待測重金屬氫化物； 所述氫化物發(fā)生器單元產(chǎn)生的所述待測重金屬元素氫化物經(jīng)由所述連接單元輸送至空心鈦管陽極，并從所述鈦管陽極引至所述輝光放電微等離子體并被激發(fā)而產(chǎn)生特征發(fā)射光譜。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于， 所述液體陰極輝光放電光譜儀單元包括光源發(fā)生部分，分光系統(tǒng)，檢測裝置，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)四個(gè)部分，其中所述光源發(fā)生部分包含高壓電源、電阻、三維平臺(tái)、空心鈦管陽極、蠕動(dòng)栗、液體池、石墨電極、進(jìn)樣管和排液管;所述進(jìn)樣管包含垂直貫穿石墨電極的陰極玻璃毛細(xì)管； 所述氫化物發(fā)生器單元包括進(jìn)樣系統(tǒng)，使所述進(jìn)樣系統(tǒng)輸送的反應(yīng)溶液進(jìn)行反應(yīng)以產(chǎn)生所述待測重金屬元素氫化物的反應(yīng)圈，將所述反應(yīng)圈產(chǎn)生的所述待測重金屬元素氫化物從反應(yīng)后的液體中分離的氣液分離器和控制用于輸送待測重金屬元素氫化物的載氣的載氣流量控制系統(tǒng);所述連接單元包括連接于所述液體陰極輝光放電光譜儀單元的所述空心鈦管陽極頂端和所述氫化物發(fā)生器單元的所述氣液分離器直接的傳輸管，所述傳輸管內(nèi)徑0.3-0.35 cm，外徑0.38-0.43 cm。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于， 所述進(jìn)樣系統(tǒng)包括蠕動(dòng)栗、樣品導(dǎo)管、還原劑導(dǎo)管及載液導(dǎo)管，通過該蠕動(dòng)栗將所述待測樣品、還原劑和載液分別經(jīng)由所述樣品導(dǎo)管、還原劑導(dǎo)管及載液導(dǎo)管引入至所述反應(yīng)圈； 所述載氣流量控制系統(tǒng)包括連接于所述空心鈦管頂端和所述氣液分離器直接的載氣導(dǎo)管和用于控制所述載氣導(dǎo)管內(nèi)的氣體流量的氣體流量控制器。4.一種使用權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的裝置檢測重金屬的方法，其特征在于，包括以下步驟: 取待測樣品溶液、載液、還原劑溶液，通過氫化物發(fā)生器單元使樣品溶液、載液和還原劑溶液進(jìn)行反應(yīng)，產(chǎn)生氣體氫化物，通過載氣將產(chǎn)生的氣體氫化物導(dǎo)入液體陰極輝光放電光譜儀的空心鈦管陽極； 取電解質(zhì)溶液，調(diào)節(jié)蠕動(dòng)栗流速，使電解液不斷溢出液體陰極輝光放電光譜儀陰極毛細(xì)管頂端； 在大氣壓條件下，在液體陰極輝光放電光譜儀單元中以電解質(zhì)溶液為陰極，以空心鈦管為陽極，向兩電極施加高壓后，所述氣體氫化物被激發(fā)，從而產(chǎn)生特征發(fā)射光譜； 在呈現(xiàn)實(shí)像的范圍內(nèi)選擇合適的物距，通過透鏡將產(chǎn)生的特征發(fā)射光譜譜線引入到光譜儀并測定待測樣品溶液中重金屬元素的含量以實(shí)現(xiàn)對(duì)重金屬元素離子的檢測。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于， 所述還原劑溶液為硼氫化鈉或硼氫化鉀溶液，其介質(zhì)為0.1 mol/L的氫氧化鈉溶液； 所述載液為電解質(zhì)酸；待測的所述重金屬元素包括水體、生物及礦石樣品中的Se、Te、Hg、As、Sb、B1、Pb、Sn元素。
【文檔編號(hào)】G01N21/67GK105842230SQ201610186496
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年3月29日
【發(fā)明人】汪正, 黃楚楚, 李青, 莫家媚
【申請(qǐng)人】中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所