[发明专利]一种在线分析水中重金属的装置和方法

说明书

本发明公开了一种在线分析水中重金属的装置和方法，所述装置包括膜片储存装置、重金属富集装置、干燥装置、重金属检测装置、废弃物储存槽、膜片转动装置和底座，所述膜片储存装置、干燥装置、重金属富集装置、重金属检测装置和废弃物储存槽依次设置在所述膜片转动装置上，并且分别与膜片转动装置对应的对接部均为尺寸相同的膜片样品槽，所述膜片转动装置能够带动膜片样品槽做圆周和上下运动。本发明所述方法及装置能够快速准确地分析水中多种重金属元素，检出限可达到ppb级，实现实时在线检测并提供预警，不需要专业人员，不引入对环境有害的物质。

技术领域

本发明属于水质分析技术领域，具体涉及一种在线分析水中重金属的装置和方法。

背景技术

水质监测是环境监测的重要组成部分，能够准确、及时地反映水质现状和发展趋势，为水环境管理、污染控制和环境规划提供科学依据，对水资源保护、污染预警及控制、维护水质健康具有重要作用和意义。重金属元素不能被生物降解，却能沿着食物链在生物体内呈指数式增长、富集，最终进入人体。重金属能与人体内的蛋白质和各种酶发生强烈的相互作用，使它们失去活性，或在人体的某些脏腑器官中富集，造成重金属中毒，同时，重金属会影响中枢神经的功能，对人体危害极大。重金属污染主要表现在水污染中，水中重金属监测是水质保护和防治的首要任务。

传统的分析测定水环境中重金属元素的方法主要有原子吸收分光光度法、电感耦合等离子体原子发射光谱法、电感耦合等离子体质谱法、化学比色法和电化学分析方法。这些方法应用比较成熟，但前处理过程都很复杂，分析仪器价格昂贵，样品的测试成本较高，不适宜作为水质在线监测的方法。X射线荧光(X-ray fluorescence,XRF)光谱分析是指利用原级X射线光子或其它微观粒子激发待测物质中的原子，使之产生次级的特征X射线而进行物质成分分析和化学态研究的分析方法。XRF能够同时分析多种重金属元素，无样品前处理或简单处理，操作简便，样品的测试成本较低。但是由于XRF分析液体样品时，液体样品具有较高的X射线背景散射和较强的X射线吸收效应，导致信噪比较低，检出限相对较高。目前的解决方法是采取一定的方法将液体样品的重金属吸附到载体上，或将液体样品的重金属进行萃取后再进行检测。

专利CN201420872277.9提供了一种水中重金属检测装置，所述检测装置包括采样模块、XRF检测模块、混合模块、雾化模块、加热模块和滤膜，所述混合模块连接采样模块和支撑液，所述雾化模块的进口端连接混合模块，且底部设有出口端，所述加热模块用于加热雾化模块内的液滴，所述滤膜设置在雾化模块的出口端的下部，用于截留重金属固体颗粒物。该检测装置利用支撑液促进水中的重金属沉淀出来，通过雾化模块混合均匀，固化后的重金属负载到滤膜上进行分析，但该装置增加了支持液泵、压缩机、鼓风机等设备，设备复杂，能耗较高。

专利CN201710428216.1提出了一种基于X射线荧光光谱分析的水体重金属半定量分析方法，该方法包括以下步骤：(1)用待测重金属标准溶液绘制校准曲线；(2)用水样采集器采集水样，并将水样吸附到固体吸附剂滤纸上；(3)用XRF光谱分析仪分析步骤(2)采集的样品；(4)用步骤(1)得到的校准曲线对步骤(3)测得的数值进行校准，得到水样的重金属含量。该方法对水体中重金属的检测快速简便，但使用该方法前需配制待测重金属的标准溶液并进行校准。

专利CN201510868143.9公开了针对XRF元素测定的滤片、滤片制备方法、测定盒、元素测定方法，该滤片制备方法为分别取多种浓度待测元素的标准液置于载体上，并进行干燥处理，获得原始滤片，将原始滤片制成尺寸与待测定物质相匹配的最终滤片，其中将一种或多种待测元素的标准液置于载体上。该发明能够对任意基体材料的样品进行快速而准确的测试，不需要基体标准物质校准仪器，直接测定，成本低，方便快捷。

总之，目前用于水中重金属检测分析的方法和装置存在一些缺点，装置结构比较复杂，设备集成度较低，需要专业人员操作进行，并且可能引入其他对环境有害的物质，在实时连续检测方面，装置不够灵活，自动化程度较低，无法满足在线检测大量样品并及时输出的要求。

发明内容