[发明专利]一种基于零价铁粉来制备LIBS液体测试样品的方法及其应用

说明书

本发明属于原子发射光谱检测相关技术领域，并公开了一种基于零价铁粉来制备LIBS液体测试样品的方法及其应用，该方法中主要包括：(a)将待测液体与零价铁粉充分混合，并使得其包含的重金属离子被零价铁粉还原置换成金属单质后富集吸附在零价铁粉的表面，以及被直接吸附沉积在零价铁粉的表面；(b)对零价铁粉执行过滤和干燥处理，并将获得的产物平铺承载在载体上，由此获得所需的测试样品。通过本发明，不仅可很好地解决现有LIBS检测液体时容易存在的液体溅射、液面波动或激光淬灭等缺陷，而且与现有方案相比在富集效果、操作效率，检测灵敏度和精度等方面可获得进一步提高，因而尤其适用于工业污水之类液体的重金属元素痕量分析等应用场合。

技术领域

本发明属于原子发射光谱检测相关技术领域，更具体地，涉及一种基于零价铁粉来制备LIBS液体测试样品的方法及其应用。

背景技术

激光诱导击穿光谱技术(Laser-Induced Breakdown Spectroscopy，简称LIBS)是光谱分析领域的一种新兴技术，其通过超短脉冲激光聚焦至测试样品的表面形成等离子体、并对等离子体发射光谱进行分析以确定样品的物质的成分及元素含量。由于其具备实时、快速、对样品的破坏性小，可实现多元素同时检测等多项优势，而被广泛用于固体、液体、气体等几乎涵盖所有元素的成分分析应用场合。

实践中发现，当LIBS技术用于测定液体样品时，容易受到液面波动、溅射、激光淬灭等复杂因素的影响，并产生待测元素的谱线强度弱、谱线强度波动大和等离子体寿命短等问题，最终导致LIBS在液体检测领域受到较大的局限性。针对该热点技术问题，目前已经存在一些解决方案：例如，Cremers等首次提出了将双脉冲技术应用至液体LIBS中的方案，其能够有效增强收集到的光谱信号，但需要搭建复杂光路，成本高且增加对操作人员的要求，因而仍处于实验室研究阶段；又如，CN200910210856.0等披露了利用超声波雾化的手段，将液体样品雾化成空气中大量密集的小液滴再执行LIBS检测的方案，相应可提高信号光谱的检测限，但不足之处在于小液滴会起到透镜的作用对激光复合进行聚焦，从而影响测量的准确性；此外，CN201410776178.5和CN201510401969.5等分别披露了将大气压介质阻挡放电等离子体射流技术引入LIBS、以及增设静电辅助单元来获取更高强度的LIBS光谱信号的多类解决手段，但同样存在设备复杂、测试成本高和效率偏低等问题。

为此，现有技术中还提出了将待测液体转换为固体形式后进行测量的思路，以便在降低设备成本和保证仪器安全的情况下，充分发挥LIBS分析固体样品的优势，并将其应用于液体检测领域。例如，EP2682742A1公开了一种将带有羟基官能团的基团或化合物固定于带有氨基的固体基质上，并对待测液体中的金属离子进行富集后继续执行LIBS测定的方案，相应可达到对Ag离子约5.395μg/L的检测限，但该方式的采样量至少需要在数百毫升以上，且需要将对金属离子有络合作用的基团通过有机反应修饰到固体基质上，处理过程复杂繁琐；又如，CN201410693107.9公开了一种将选自2,4,6-三巯基-1,3,5三嗪三钠盐、二硫代氨基甲酸钠或硫化钠的沉淀剂加入到液体样品中执行沉淀富集，然后通过孔径小于等于0.2μm的微孔滤膜过滤后执行LIBS测量的方案，其虽然能够大大减少采样量且获得较低的检测限，但实际测试过程中发现仍存在难以获得所需的滤膜及引入过多化学试剂等缺陷；此外，CN201110207663.7公开了一种提高激光诱导击穿光谱检测水体金属污染物探测灵敏度的方法，其中首先将待测液体样品雾化处理，接着将雾化后的液体样品附着在如固体石墨之类的固体承载物上形成液体薄膜，最后采用LIBS技术完成探测；该方案虽然能够以物理方式方便地将对液体的测量转变为对固体承载物的分析，但为了确保吸附效果和最终的探测灵敏度，不可避免仍需要对待测液体执行雾化处理，相应不仅会增加设备的复杂性，而且石墨对雾化液滴的吸附深度和均匀性容易对测量的准确性产生不利影响。

发明内容