[发明专利]集成便携式重金属快速分析仪及其分析检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电晕放电与喷雾集成发射光谱分析液体中重金属含量的便携检测装置，具体涉及一种集成便携式重金属快速分析仪及其分析检测方法，属于环境分析化学技术领域。

背景技术

重金属污染是当今环境污染中污染面积最广、危害最大的问题之一。环境中重金属污染的来源主要是采矿、冶炼等工矿企业排放的废气、废水和废渣，煤和石油等矿物燃料的燃烧以及农药化肥的过量使用，其中主要包括Hg、Cd、Pb、Cr、Zn、Cu、Ni及类金属As等。广泛的重金属来源使得大气、水和土壤环境中重金属污染日益加重。降雨过程可以将大气、土壤和道路灰尘中重金属转移至水体中；长时间不合理的污水灌溉等可以使得水体中重金属进入土壤。重金属进入到环境中后，很难被生物降解，只能发生形态和相的转移。受重金属污染的水体和土壤被生物利用后，会在体内发生累积，并随着食物链向上传递，对人类和生态系统产生不可估量的危害。因此，对人类生存环境中存在的重金属进行密切的、便捷的实时检测显得尤为重要。

目前重金属含量的常规检测方法，如原子吸收-分光光度法、电感耦合等离子体-原子发射光谱法等，往往受到检测装置较大、难以移动等的限制，很难实现水中重金属快速灵敏的原位实时监测。因此，设计、开发灵敏、准确的便携式水体重金属检测装置是十分迫切的。

非热型微等离子体(如介质阻挡放电DBD)可以通过气动的方式对溶液中重金属进行直接雾化，并以通电的方式，将雾化的重金属电离为等离子体，再通过光谱仪接收待测重金属的特征光谱信号并进行分析测定。该方法所需仪器体型较小、且对溶液中重金属进行直接雾化和激发可以显著提高该方法的灵敏度，可以实现水体重金属的便携式检测。

本申请发明人在研究中发现，现有的便携式检测装置仅设计一条载气通道用于雾化液体样品，产生的喷雾不可避免得发生逸散，从而造成待测物质的损失及透镜镜面的污染，使得检测结果出现偏差；现有的便携式检测装置采用常规的铂丝线圈电极，铂丝线圈电极与待测液体接触面较小，不能有效的将其电离，影响待测样品的电离效率，降低了装置检测的准确性。

发明内容

本发明为实现液体样品中重金属的原位检测、降低雾化样品离子束的损失，提出了一种集成便携式重金属快速分析仪及其分析检测方法，该分析仪增加了一条载气通道，在保证重金属样品快速有效地进行定量分析的同时，降低样品离子束的损失，大大提高了仪器检测的准确性与精密度。

一方面，本发明的一种集成便携式重金属快速分析仪，包括：

液体进样装置、气动微雾化系统、电晕放电系统和光谱系统，

所述气动微雾化系统包括：鞘气载气瓶、辅气载气瓶、三通a、三通b、三通c、液体通道、鞘气通道和辅气通道；所述液体进样装置中的待测液体经三通a的中间端口进入到所述液体通道；所述鞘气载气瓶经三通b中间端口将载气通入到所述鞘气通道；所述辅气载气瓶经三通c中间端口将辅气通入到所述辅气通道；

所述液体通道、所述鞘气通道和所述辅气通道同轴排布。

进一步地，所述电晕放电系统包括：

电极a、电极b和电源；所述电源两端分别与电极a和电极b电连接；所述电极横穿所述液体通道并与所述液体通道同轴设置。

进一步地，所述光谱系统包括：

透镜、光纤和光纤光谱仪；所述透镜经所述光纤与所述光纤光谱仪相连。

进一步地，所述液体进样装置的液体流速为1-80μl/s；采样频率为0-60次/h。

进一步地，所述液体通道采用石英毛细管制成，内径200μm，外径360μm，长度10cm；

所述鞘气通道采用石英毛细管制成，内径530μm，外径670μm，长度8cm；

所述辅气通道采用石英毛细管制成，内径750μm，外径1.59mm，长度6cm。

进一步地，所述鞘气为氩气或氦气，流速为1-600ml/min；所述辅气为氩气或氦气，流速为1-500ml/min。

进一步地，所述电极a长度为12-15cm，直径为50-80μm；所述电极a和电极b的距离为5-15mm；所述电极a的导电金属为铂、金、银或钨；所述电极b的导电金属为铂、金、银或钨；所述电极b为正方形，边长为2-4cm，厚度为0.02-0.6mm。

进一步地，所述电源的电压为3.5-5.0KV，频率为40-50KHz。