[发明专利]一种水溶性阴阳离子的分离测量设备及方法

权利要求书

1.一种水溶性阴阳离子的分离测量设备，其特征在于，包括第一管道、第二管道、第三管道、第一电场供应装置、阳离子测量系统和阴离子测量系统；

所述第一管道的进料端用于通入含有水溶性阴阳离子的待测溶液，所述第一电场供应装置用于对所述第一管道的出料端施加第一电场；所述第一电场的电场力方向与所述待测溶液的流动方向垂直；所述第一管道的出料端同时与用于供经第一电场分离后的阳离子溶液流动的所述第二管道以及供分离后的阴离子溶液流动的所述第三管道连通；

所述阳离子测量系统包括沿所述第二管道的长度方向依次设置的用于选择性富集阳离子的第二电场供应装置、用于对阳离子进行加速的第一加速器以及用于测定作用力的第一电阻测定器；

所述阴离子测量系统包括沿所述第三管道的长度方向依次设置的用于选择性富集阴离子的第三电场供应装置、用于对阴离子进行加速的第二加速器以及用于测定作用力的第二电阻测定器。

2.根据权利要求1所述的分离测量设备，其特征在于，所述第一电场供应装置包括第一阳极板和第一阴极板，所述第一阳极板和所述第一阴极板在所述第一管道的出料端的外部相对设置。

3.根据权利要求2所述的分离测量设备，其特征在于，所述第二电场供应装置包括第二阳极板和第二阴极板，所述第二阴极板和所述第二阳极板沿阳离子溶液的流动方向相对间隔设置以使所述第二电场的电场力方向与阳离子溶液的流动方向平行；所述第二阴极板的厚度方向上设有第一通孔，所述第二管道的出料端穿过所述第一通孔并从所述第二阴极板和所述第二阳极板之间的间隙伸出以与所述第一加速器连接。

4.根据权利要求3所述的分离测量设备，其特征在于，所述第三电场供应装置包括第三阳极板和第三阴极板，所述第三阳极板和所述第三阴极板沿阴离子溶液的流动方向相对间隔设置以使所述第三电场的电场力方向与阴离子溶液的流动方向平行；所述第三阳极板的厚度方向上设有第二通孔，所述第按管道的出料端穿过所述第二通孔并从所述第三阳极板和所述第三阴极板之间的间隙伸出以与所述第二加速器连接。

5.根据权利要求1所述的分离测量设备，其特征在于，所述第一加速器和/或所述第二加速器为D型盒加速器。

6.根据权利要求1所述的分离测量设备，其特征在于，所述第一电阻测定器和/或第二电阻测定器为电阻应变片。

7.根据权利要求1所述的分离测量设备，其特征在于，所述第二管道与所述第三管道的直径以及长度均相等。

8.根据权利要求1所述的分离测量设备，其特征在于，所述分离测量设备还包括待测溶液供应容器、进样泵以及阀门；

所述第一管道的进料端与所述待测溶液供应容器连接，所述进样泵和所述阀门按所述待测溶液的流动方向依次设置于所述待测溶液供应容器与所述第一电场供应装置之间的第一管道上。

9.一种水溶性阴阳离子的分离测量方法，其特征在于，包括以下步骤：采用权利要求1-8任一项所述的分离测量设备对待测溶液中的阴离子和阳离子进行分离和测量。

10.根据权利要求9所述的分离测量方法，其特征在于，分离测量包括：

将含有水溶性阴阳离子的待测溶液通入所述第一管道内并在第一电场的作用下对阴离子和阳离子进行分离；

将分离得到的阳离子溶液流入所述第二管道内，在第二电场的作用下，使阳离子在第二电场作用区域富集，不含阳离子的空白溶液流经所述第一加速器后通过所述第一电阻测定器测定空白溶液对所述第一电阻测定器产生的作用力；随后，去除所述第二电场并使含阳离子的溶液流入所述第一加速器以对带有不同电量和质量的阳离子进行分离，再通过第一电阻测定器测定不同阳离子溶液对所述第一电阻测定器产生的作用力；

将分离得到的阴离子溶液流入所述第三管道内，在第三电场的作用下，使阴离子在第三电场作用区域富集，不含阴离子的空白溶液流经所述第二加速器后通过所述第二电阻测定器测定空白溶液对所述第二电阻测定器产生的作用力；随后，去除所述第三电场并使含阴离子的溶液流入所述第二加速器以对带有不同电量和质量的阴离子进行分离，再通过第二电阻测定器测定不同阴离子溶液对所述第二电阻测定器产生的作用力；

所述待测溶液经采样样品提取而得；

按以下公式计算各离子的浓度：

其中，为采样样品中第i种阴离子的质量浓度；ρ_阴i为第二电阻测定器测得的第i中阴离子的液体密度；ρ₁₀为对应阴离子的空白液体密度；为采样样品中第i种阳离子的质量浓度；ρ_阳i为第一电阻测定器测得的第i种阳离子的液体密度；ρ₂₀为对应阳离子的空白液体密度；V为待测溶液的体积；V_n为采样总体积；为含第i种阴离子的溶液对第二电阻测定器产生的作用力；为含第i种阳离子的溶液对第一电阻测定器产生的作用力；C为固定常数，S₀为电阻测定器的表面积，v₀为第二管道或第三管道内的液体流速。