[发明专利]饮用水中痕量锰浓度检测方法及用于该方法的波导

说明书

技术领域

本发明涉及一种饮用水中痕量锰浓度检测方法及用于该方法的波导。

背景技术

锰是人体及动植物所必需的微量元素之一，但摄入过量的锰则会对机体产生不良作用。锰可通过水和食物进入人体，在肝、肾、脑等器官组织富集，并对人的呼吸、神经和生殖系统产生不同程度的损害。

因此，对水中锰含量的检测，对于保证人体健康具有重要的意义。

目前检测水中锰含量的常用方法有以下几种：原子吸收法，可直接用于水中锰的测定，由于该方法具有抗干扰、灵敏度较高、准确性好等特点，已在环保、沿金医药等行业中广泛应用，但其测定过程技术要求较高，所用仪器需要有锰的试样溶液的雾化装置，检测成本较高。甲醛肟法应用较广，在国际上已成为标准的分析方法之一。但是甲醛肟法所用的试剂不便于保存。高碘酸钾氧化法选择性较好，经常被采用，但灵敏度较低，无法使用于饮用水中痕量锰浓度的检测。

发明内容

本发明的发明目的在于提供一种饮用水中痕量锰浓度检测方法及用于该方法的波导，对饮用水中痕量锰浓度检测效果好，检测成本低，操作方便。

本发明基于同一发明构思，具有两个独立技术方案：

1、一种饮用水中痕量锰浓度检测方法，其特征在于：

利用强氧化剂将饮用水中的锰离子氧化成紫红色的离子离子，作为样品备用；

利用蠕动泵将上述样品输出波导的样品室；

用激光照射波导的表面，用CCD接收反射光，通过CCD探测黑线中心处的灰度，计算获得痕量锰浓度。

用波长为532nm的激光照射波导的表面，激光的发散角小于0.3mrad。

利用强氧化剂将饮用水中的锰离子氧化成紫红色的离子离子时，需去除饮用水中的还原物质及氯离子，利用H₃PO₄红色的掩蔽饮用水中的Fe³⁺。

强氧化剂为高碘酸钾或过硫酸铵。

2、一种上述饮用水中痕量锰浓度检测方法的波导，其特征在于：平板玻璃、玻璃垫圈、玻璃衬底由上至下组装在一起；平板玻璃的上表面沉积有上层金属膜，玻璃衬底的上表面沉积有下层金属膜；玻璃垫圈开有样品入口和样品出口，玻璃垫圈内的空间即为样品室。

上层金属膜的材料为银，上层金属膜的厚度为35nm。

平板玻璃的材料为光学玻璃，其厚度为300μm。

玻璃垫圈的材料为光学玻璃，其厚度约为500μm。

下层金属膜的材料为银，其厚度约为200nm。

玻璃衬底的材料为光学玻璃，其厚度为1000μm。

本发明具有的有益效果：

本发明利用强氧化剂将饮用水中的锰离子氧化成紫红色的离子作为样品，利用蠕动泵将上述样品输出波导的样品室；用激光照射波导的表面，用CCD接收反射光，通过CCD探测黑线中心处的灰度，计算获得痕量锰浓度。本发明用波长为532nm的激光照射波导的表面，由于超高阶导模的激发，反射光中将出现因衰减全反射(ATR)而出现的吸收黑线。由于ATR吸收峰的极小值R_min与样品的消光系数κ密切相关，而κ的大小正比于样品的浓度，因此，可通过CCD探测黑线中心处的灰度(R_min)，计算可得痕量锰浓度。本发明用波导作为样品室和共振腔，具有高功率密度和高品质因子(Q值)，检测具有高灵敏度，检测效果好，且仪器结构简单，检测成本低、便于携带、操作方便、便与推广。

本发明波导由平板玻璃、玻璃垫圈、玻璃衬底由上至下组装在一起；平板玻璃的上表面沉积有上层金属膜，玻璃衬底的上表面沉积有下层金属膜；玻璃垫圈开有样品入口和样品出口，玻璃垫圈内的空间即为样品室。上层金属膜的材料为银，上层金属膜的厚度为35nm。平板玻璃的材料为光学玻璃，其厚度为300μm。玻璃垫圈的材料为光学玻璃，其厚度约为500μm。下层金属膜的材料为银，其厚度约为200nm。玻璃衬底的材料为光学玻璃，其厚度为1000μm。本发明波导结构的设计、参数的选择，能够保证具有最佳的检测效果。

附图说明

图1为本发明波导的装配示意图；

图2为水中痕量锰浓度CCD检测示意图。

具体实施方式