[发明专利]水体重金属激光诱导击穿光谱连续检测装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及环境水体污染监测领域，具体为水体重金属激光诱导击穿光谱连续检测装置。

背景技术

由于工业污染排放，造成我国大气、水体、土壤重金属污染严重，污染事件频发，严重危害了人们的健康、生存与发展。

现有的检测方法仍以现场采样、实验室分析为主，主要包括原子吸收/发射光谱、电感耦合等离子质谱、离子选择性电极及伏安法等。与之相比，激光诱导击穿光谱技术则提供了一种重金属元素快速、多元素同时检测的新手段，主要是基于激光与物质相互作用产生激光等离子体光谱，通过对特征谱线强度、位置及形状等分析实现元素的定性与定量，具有分析简便、无需样品预处理、多元素同时测量等优点。现有技术存在的问题如下：

1. 原子吸收/发射光谱仪、电感耦合等离子质谱仪等实验室分析设备，需要进行负责的样品前处理，不适于在线连续检测。

2. 离子选择性电极及伏安法等电化学检测方法，能够用于在线连续检测，但是需要添加化学试剂（针对不同待测重金属元素，添加试剂不同，测量电极不同），易造成二次污染，且电极要定期更换，对于不同的水质常出现电极“中毒”现象，由于电极是主要部件，长期连续在线使用电极更换维护价格昂贵。

3.激光诱导击穿光谱技术能够实现重金属元素的快速、在线及多元素同时测量，无需添加化学试剂及复杂的样品前处理，适于水体重金属的连续在线自动检测，但目前尚无该技术的连续检测仪器。

针对我国重金属污染现状，连续在线自动检测并控制污染源（如工、矿企业废水排放）是解决重金属持续高生的关键，研发具有自主知识产权的重金属连续检测设备也将为全面提升我国环境监管能力提供科技支撑。

发明内容

本发明的目的是提供一种水体重金属激光诱导击穿光谱连续检测装置，以解决现有技术存在的问题。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

水体重金属激光诱导击穿光谱连续检测装置，其特征在于：包括可在平面内沿自身中心旋转的旋转托盘，以及依次沿顺时针或逆时针分布在旋转托盘周围的石墨基片加载与卸载系统、自动进样与精确滴定系统、样品快速烘干系统、激光等离子体光谱获取系统，所述旋转托盘分别承接石墨基片加载与卸载系统、自动进样与精确滴定系统、样品快速烘干系统、激光等离子体光谱获取系统，由旋转托盘自转构成相邻系统间的传输通道，还包括电路控制系统、数据采集与处理系统，所述电路控制系统接收数据采集与处理系统的控制指令后，分别向驱动旋转托盘的电机、石墨基片加载与卸载系统、自动进样与精确滴定系统、样品快速烘干系统、激光等离子体光谱获取系统发送控制信号，所述数据采集与处理系统接收激光等离子体光谱获取系统发送的光谱测量数据。

所述的水体重金属激光诱导击穿光谱连续检测装置，其特征在于：所述电路控制系统由单片机，以及分别接入单片机的石墨基片加载控制电路、旋转托盘控制电路、蠕动泵和电子自动滴定器控制电路、镍铬发热丝控制电路、脉冲激光其与ICCD探测器控制电路构成。

所述的水体重金属激光诱导击穿光谱连续检测装置，其特征在于：所述数据采集与处理系统为工控机。

所述的水体重金属激光诱导击穿光谱连续检测装置，其特征在于：所述旋转托盘由电机驱动电路控制的电机驱动，所述电路控制系统与电机驱动电路电连接，电路控制系统向电机驱动电路发送控制信号，电机驱动电路接收到控制信号后驱动电机带动旋转托盘转动。

所述的水体重金属激光诱导击穿光谱连续检测装置，其特征在于：石墨基片加载与卸载系统由配置有石墨基片的加载与卸载机械结构构成，所述电路控制系统与加载与卸载机械结构电连接，加载与卸载机械结构卸载旋转托盘中已有石墨基片后，电路控制系统向加载与卸载机械结构发送控制信号，加载与卸载机械结构接收到控制信号后再向旋转托盘加载空白的石墨基片，所述石墨基片随旋转托盘转动至各个系统所在位置。

所述的水体重金属激光诱导击穿光谱连续检测装置，其特征在于：自动进样与精确滴定系统由引入待测水样的蠕动泵、电子自动滴定器、蠕动泵和电子自动滴定器控制电路构成，所述电路控制系统与蠕动泵和电子自动滴定器控制电路电连接，电路控制系统向蠕动泵和电子自动滴定器控制电路发送控制信号，蠕动泵和电子自动滴定器控制电路接收到控制信号后控制蠕动泵进行待测水样的连续自动进样，并控制电子自动滴定器向旋转托盘上加载的石墨基片表面送样待测水样。