CN111562239B - 一种多位自动光化学蒸气发生装置及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及化学检测技术领域，公开了一种多位自动光化学蒸气发生装置及其工作方法。即一方面在多位光化学反应机构中，通过将紫外灯设计为环形，且通过样品架使多个样品瓶围绕环形紫外灯的环形中心环向间隔布置，以及通过旋转平台使多个样品瓶围绕该环形中心旋转，可以使多个样品在紫外光照射下同时发生光化学蒸气发生反应，从而大大提高测定样品的通量，另一方面在自动顶空进样机构中，通过旋转平台以及竖直伸缩架、水平架、吹扫进气管路、进气针管、出气针管和吹扫出气管路的配置，可使石英瓶顶空区域逐个地连通载气源及原子光谱激发源，实现采用气体吹扫进样代替传统流动注射进样的目的，如此可消除记忆效应和水蒸气的干扰，大大提高检测灵敏度。
Description
技术领域
本发明属于化学检测技术领域，所涉及的应用领域包括分析化学、环境化学、原位检测和实验室检测等，具体涉及一种高通量、高灵敏度、无记忆效应及无水蒸气干扰的多位自动光化学蒸气发生装置及其工作方法。
背景技术
氢化物发生体系由于能够实现有效的基体分离和高效的样品传输效率，是原子光谱检测法常用的进样工具，主要包括有SnCl2-HCl或NaBH4-HCl体系。然而这些体系存在一些缺点：(1)需要使用相对有毒、不稳定和昂贵的试剂；(2)会产生大量的氢气和水蒸气，大大稀释了分析物，扰乱甚至会熄灭原子光谱检测过程中所用的微等离子体，或导致原子荧光猝灭；(3)会导致检测结果受过渡金属元素离子的干扰影响。
为了克服上述缺点，人们开发了一些新的蒸气发生技术，如光化学蒸气发生体系(PhotochemicalVaporGeneration,PVG)等。光化学蒸气发生体系不仅能够产生大量元素的挥发性物质，还具有蒸气发生效率高、易于小型化、绿色环保、不产生多余的氢气和不受过渡金属离子干扰影响等优点，以及在光化学反应中仅需使用低分子量有机酸，且在光化学反应后的有机物仅降解为环境友好的二氧化碳和水，因此作为一种很有吸引力的绿色进样技术而备受青睐。
但是，目前传统的光化学蒸气发生体系是采用流动注射方式(Flow Injection,FI)进样，即将样品溶液逐个注入反应器进行光化学测定。该流动注射模式普遍存在通量低(即因是逐个进样，导致样品通量低)、灵敏度低、易受水蒸气干扰和存在记忆效应(即因是液体进样方式，存在严重的水蒸气干扰和记忆效应，导致样品后续的检测灵敏度较低)等问题，有必要设计一种可解决这些问题的新型光化学蒸气发生体系，以便显著提高通量和灵敏度，以及尽可能地消除记忆效应和水蒸气的干扰。
发明内容
为了解决现有技术中所存在的通量低、灵敏度低、易受水蒸气干扰和存在记忆效应的问题，本发明目的在于提供一种高通量、高灵敏度、无记忆效应及无水蒸气干扰的多位自动光化学蒸气发生装置及其工作方法。
本发明第一方面所采用的技术方案为：
一种多位自动光化学蒸气发生装置，包括多位光化学反应机构和自动顶空进样机构；
所述多位光化学反应机构包括环形紫外灯、样品架、旋转平台和若干个样品瓶，其中，所述样品架与所述环形紫外灯间隙设置且在所述样品架上围绕所述环形紫外灯的环形中心环向间隔地布置有多个反应工位，所述旋转平台用于驱动所述样品架围绕所述环形紫外灯的环形中心旋转，所述样品瓶为石英顶空瓶且一一对应地竖直放置在所述反应工位上；
所述自动顶空进样机构包括竖直伸缩架、水平架、吹扫进气管路、进气针管、出气针管和吹扫出气管路，其中，所述水平架的第一端部固定连接所述竖直伸缩架的竖直活动部，所述吹扫进气管路的第一端用于气路连通载气源，所述吹扫进气管路的第二端气路连通所述进气针管，所述出气针管气路连通所述吹扫出气管路的第一端，所述吹扫出气管路第二端用于气路连通原子光谱检测仪器的原子光谱激发源；
所述水平架的第二端部固定连接所述进气针管和所述出气针管且使所述进气针管和所述出气针管的针头分别竖直朝下，并当所述竖直活动部下降时，使所述进气针管和所述出气针管分别刺入位于所述反应工位上的所述样品瓶中，以及当所述竖直活动部上升时，使所述进气针管和所述出气针管分别从所述样品瓶中抽出。
基于上述发明内容，提供了一种高通量、高灵敏度、无记忆效应及无水蒸气干扰的新型光化学蒸气发生装置，即一方面在多位光化学反应机构中，通过将紫外灯设计为环形，且通过样品架使多个样品瓶围绕环形紫外灯的环形中心环向间隔布置，以及通过旋转平台使多个样品瓶围绕该环形中心旋转，可以使多个样品在紫外光照射下同时发生光化学蒸气发生反应，从而大大提高测定样品的通量，另一方面在自动顶空进样机构中，通过旋转平台以及竖直伸缩架、水平架、吹扫进气管路、进气针管、出气针管和吹扫出气管路的配置，可使石英瓶顶空区域逐个地连通载气源及原子光谱激发源，实现采用气体吹扫进样代替传统流动注射进样的目的，如此可消除记忆效应和水蒸气的干扰，大大提高检测灵敏度。
优化的，所述样品架包括有内环样品架和外环样品架，其中，所述内环样品架上的多个反应工位环向布置在所述环形紫外灯的内侧，所述外环样品架上的多个反应工位环向布置在所述环形紫外灯的外侧。
进一步优化的，所述水平架采用水平伸缩架，其中，所述水平伸缩架的固定部作为所述水平架的第一端部，所述水平伸缩架的水平活动部作为所述水平架的第二端部。
优化的，所述竖直伸缩架和所述水平架分别采用空管结构，其中，在所述空管结构的内部布置所述吹扫进气管路和所述吹扫出气管路。
优化的，所述进气针管的针头所在高度低于所述出气针管的针头所在高度。
优化的，所述样品瓶包括有石英透明瓶体和带有聚四氟乙烯密封隔垫的瓶盖，其中，所述瓶盖与所述透明瓶体密封配合，形成一个反应密封腔。
优化的，还包括台座，其中，在所述台座的顶部分别安装所述环形紫外灯、所述样品架和所述竖直伸缩架，以及在所述台座的内部安装所述旋转平台。
优化的，还包括有两位三通阀和载气导通管路，其中，所述两位三通阀的公共进气端用于气路连通载气源，所述两位三通阀的第一出气端连通所述吹扫进气管路的第一端，所述两位三通阀的第二出气端连通所述载气导通管路的第一端，所述载气导通管路的第二端用于气路连通原子光谱检测仪器的原子光谱激发源。
本发明第二方面所采用的技术方案为：
一种如第一方面所述多位自动光化学蒸气发生装置的工作方法，包括：
在光化学反应完成后，确定一个待进样的样品瓶；
驱动旋转平台旋转，使进气针管和出气针管分别对准位于目标反应工位上的样品瓶的顶部；
驱动竖直伸缩架的竖直活动部下降，使进气针管和出气针管分别刺入位于目标反应工位上的样品瓶中；
通过吹扫进气管路和进气针管向样品瓶中导入载气，以及通过出气针管和吹扫出气管路向原子光谱检测仪器的原子光谱激发源导出载气与瓶中挥发性物质的混合气；
在停止导入载气后，驱动竖直伸缩架的竖直活动部上升，使进气针管和出气针管分别从位于目标反应工位上的样品瓶中抽出。
优化的，在光化学反应完成之前，所述工作方法还包括：
对样品瓶中的样品进行曝气处理；
将多个样品瓶一一对应地竖直放置在样品架的不同反应工位上；
启动环形紫外灯，对位于样品架上的多个样品瓶进行紫外线照射；
启动旋转平台，使样品架围绕环形紫外灯的环形中心旋转，直到完成光化学反应。
本发明的有益效果为：
(1)本发明创造提供了一种高通量、高灵敏度、无记忆效应及无水蒸气干扰的新型光化学蒸气发生装置及其工作方法，即一方面在多位光化学反应机构中，通过将紫外灯设计为环形，且通过样品架使多个样品瓶围绕环形紫外灯的环形中心环向间隔布置，以及通过旋转平台使多个样品瓶围绕该环形中心旋转，可以使多个样品在紫外光照射下同时发生光化学蒸气发生反应，从而大大提高测定样品的通量，另一方面在自动顶空进样机构中，通过旋转平台以及竖直伸缩架、水平架、吹扫进气管路、进气针管、出气针管和吹扫出气管路的配置，可使石英瓶顶空区域逐个地连通载气源及原子光谱激发源，实现采用气体吹扫进样代替传统流动注射进样的目的，如此可消除记忆效应和水蒸气的干扰，大大提高检测灵敏度；
(2)所述多位自动光化学蒸气发生装置还具有方便使用、利于提高检测准确性和外观整洁等优点，便于与小型化微等离子体原子发射光谱相结合进行实际应用和推广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的多位自动光化学蒸气发生装置的立体结构示意图。
图2是本发明提供的在自动顶空进样时的气路连通示意图。
图3是本发明提供的在自动顶空进样前后的气路连通示意图。
图4是本发明提供的汞原子发射光谱对比图。
图5是本发明提供的采用FI-PVG-PD-OES法和HS-PVG-PD-OES法所得的汞原子发射光谱对比图。
图6是本发明提供的采用FI-PVG-PD-OES法和HS-PVG-PD-OES法对低浓度和高浓度标准溶液进行交替连续测定的结果对比图。
图7是本发明提供的采用HS-PVG-PD-OES法和HS-PVG-AFS法建立一系列含不同浓度Hg(I I)的标准溶液的校准曲线对比图。
图8是本发明提供的采用HS-PVG-PD-OES法的检测结果统计图。
上述附图中:1-环形紫外灯；12-样品架；121-内环样品架；122-外环样品架；14-样品瓶；141-石英透明瓶体；142-瓶盖；21-竖直伸缩架；22-水平架；23-吹扫进气管路；24-进气针管；25-出气针管；26-吹扫出气管路；3-台座；4-两位三通阀；5-载气导通管路。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例来对本发明作进一步阐述。在此需要说明的是，对于这些实施例方式的说明虽然是用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。本文公开的特定结构和功能细节仅用于描述本发明的示例实施例。然而，可用很多备选的形式来体现本发明，并且不应当理解为本发明限制在本文阐述的实施例中。
应当理解，尽管本文可能使用术语第一、第二等等来描述各种单元，但是这些单元不应当受到这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个单元和另一个单元。例如可以将第一单元称作第二单元,并且类似地可以将第二单元称作第一单元，同时不脱离本发明的示例实施例的范围。
应当理解，对于本文中可能出现的术语“和/或”，其仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，单独存在B，同时存在A和B三种情况；对于本文中可能出现的术语“/和”，其是描述另一种关联对象关系，表示可以存在两种关系，例如，A/和B，可以表示：单独存在A，单独存在A和B两种情况；另外，对于本文中可能出现的字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”关系。
应当理解，在本文中若将单元称作与另一个单元“连接”、“相连”或“耦合”时，它可以与另一个单元直相连接或耦合，或中间单元可以存在。相対地，在本文中若将单元称作与另一个单元“直接相连”或“直接耦合”时，表示不存在中间单元。另外，应当以类似方式来解释用于描述单元之间的关系的其他单词(例如，“在……之间”对“直接在……之间”,“相邻”对“直接相邻”等等)。
应当理解，本文使用的术语仅用于描述特定实施例，并不意在限制本发明的示例实施例。若本文所使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”意在包括复数形式，除非上下文明确指示相反意思。还应当理解，若术语“包括”、“包括了”、“包含”和/或“包含了”在本文中被使用时,指定所声明的特征、整数、步骤、操作、单元和/或组件的存在性,并且不排除一个或多个其他特征、数量、步骤、操作、单元、组件和/或他们的组合存在性或增加。
应当理解，还应当注意到在一些备选实施例中，所出现的功能/动作可能与附图出现的顺序不同。例如,取决于所涉及的功能/动作,实际上可以实质上并发地执行,或者有时可以以相反的顺序来执行连续示出的两个图。
应当理解，在下面的描述中提供了特定的细节,以便于对示例实施例的完全理解。然而,本领域普通技术人员应当理解可以在没有这些特定细节的情况下实现示例实施例。例如可以在框图中示出系统，以避免用不必要的细节来使得示例不清楚。在其他实例中，可以不以不必要的细节来示出众所周知的过程、结构和技术，以避免使得示例实施例不清楚。
实施例一
如图1～3所示，本实施例提供的所述多位自动光化学蒸气发生装置，包括多位光化学反应机构和自动顶空进样机构；所述多位光化学反应机构包括环形紫外灯11、样品架12、旋转平台和若干个样品瓶14，其中，所述样品架12与所述环形紫外灯11间隙设置且在所述样品架12上围绕所述环形紫外灯11的环形中心环向间隔地布置有多个反应工位，所述旋转平台用于驱动所述样品架12围绕所述环形紫外灯11的环形中心旋转，所述样品瓶14为石英顶空瓶且一一对应地竖直放置在所述反应工位上；所述自动顶空进样机构包括竖直伸缩架21、水平架22、吹扫进气管路23、进气针管24、出气针管25和吹扫出气管路26，其中，所述水平架22的第一端部固定连接所述竖直伸缩架21的竖直活动部，所述吹扫进气管路23的第一端用于气路连通载气源，所述吹扫进气管路23的第二端气路连通所述进气针管24，所述出气针管25气路连通所述吹扫出气管路26的第一端，所述吹扫出气管路26第二端用于气路连通原子光谱检测仪器的原子光谱激发源；所述水平架22的第二端部固定连接所述进气针管24和所述出气针管25且使所述进气针管24和所述出气针管25的针头分别竖直朝下，并当所述竖直活动部下降时，使所述进气针管24和所述出气针管25分别刺入位于所述反应工位上的所述样品瓶14中，以及当所述竖直活动部上升时，使所述进气针管24和所述出气针管25分别从所述样品瓶14中抽出。
如图1所示，在所述多位自动光化学蒸气发生装置的具体结构中，所述多位光化学反应机构用于使多个样品在紫外光照射下同时发生光化学蒸气发生反应(一般可在10秒内，全部发生反应)，从而大大提高测定样品的通量。在所述多位光化学反应机构中，所述环形紫外灯11用于提供光化学反应所需的紫外光；具体的，所述环形紫外灯11可举例设计为内径120mm，外径150mm，功率20W，以及发射波长为253.7nm。所述样品架12用于承载多个环向间隔布置的所述样品瓶14，以便这些样品瓶14能够竖直位于所述环形紫外灯11的内侧区域和/或外侧区域，进而确保能够被紫外光照射到，促使瓶内样品完成光化学反应；如图1所示，所述样品架12可采用双层板结构，并将上下板的对齐通孔作为反应工位来竖直放置所述样品瓶14。所述旋转平台(附图中未示出)用于通过驱动所述样品架12的旋转(由于所述样品架12与所述环形紫外灯11是间隙设置的，所述环形紫外灯11固定不动)，一方面确保紫外光能够均匀照射到各个样品瓶14，进而充分发生光化学反应，另一方面确保各个样品瓶14的顶部能够逐个地被所述进气针管24和所述出气针管25对准，以便两针管可准确地刺入瓶内，实现顶空进样目的；具体的，所述旋转平台可采用现有的转盘结构实现，外径尺寸可举例设计为220mm。所述样品瓶14用于提供光化学反应场所，以便产生可用于原子光谱检测的挥发性物质；具体的，所述样品瓶14可采用常规的石英顶空瓶实现，容积可举例设计为10ml。
所述自动顶空进样机构用于作为光化学反应后原子光谱检测的自动进样系统，使瓶内挥发性物质能够导出至所述原子光谱检测仪器的原子光谱激发源，进而使挥发性物质能够激发出对应的原子发射谱线，实现原子光谱检测目的。在所述自动顶空进样机构中，所述竖直伸缩架21用于竖直下压/抬升所述水平架22以及所述进气针管24和所述出气针管25，以便所述进气针管24和所述出气针管25在竖直下压时可分别刺入位于所述反应工位上的所述样品瓶14中，以及在竖直抬升时又可分别从所述样品瓶14中抽出，实现自动顶空样品瓶的目的。所述水平架22用于承载所述进气针管24和所述出气针管25。所述吹扫进气管路23用于在所述进气针管24刺入样品瓶14中时，使载气源能够气路连通所述样品瓶14的顶空区域，进而导入载气(优选氩气Ar)吹扫样品瓶14中的挥发性物质；具体的，所述吹扫进气管路23优选采用由聚四氟乙烯材质制成的波纹管路，以便利用波纹结构，适应伸缩动作。所述进气针管24用于刺入/抽出样品瓶14；具体地，可采用常规的注射器针管实现。所述出气针管25用于刺入/抽出样品瓶14；具体地，可采用常规的注射器针管实现。所述吹扫出气管路26用于在所述出气针管25刺入样品瓶14中时，使所述原子光谱激发源能够气路连通所述样品瓶14的内腔，进而使载气与瓶中挥发性物质的混合气能够导出至所述原子光谱激发源；具体的，所述吹扫出气管路26也优选采用由聚四氟乙烯材质制成的波纹管路，以便利用波纹结构，适应伸缩动作。
由此通过上述装置的详细结构描述，提供了一种高通量、高灵敏度、无记忆效应及无水蒸气干扰的新型光化学蒸气发生装置，即一方面在多位光化学反应机构中，通过将紫外灯设计为环形，且通过样品架使多个样品瓶围绕环形紫外灯的环形中心环向间隔布置，以及通过旋转平台使多个样品瓶围绕该环形中心旋转，可以使多个样品在紫外光照射下同时发生光化学蒸气发生反应，从而大大提高测定样品的通量，另一方面在自动顶空进样机构中，通过旋转平台以及竖直伸缩架、水平架、吹扫进气管路、进气针管、出气针管和吹扫出气管路的配置，可使石英瓶顶空区域逐个地连通载气源及原子光谱激发源，实现采用气体吹扫进样代替传统流动注射进样的目的，如此可消除记忆效应和水蒸气的干扰，大大提高检测灵敏度。
下面以汞的检测来验证上述装置的技术效果。
(1)由于这是首次尝试将高通量PVG体系与HS(HeadSpace，顶空)进样法相结合应用于原子光谱检测，因此选用小型化的尖端放电(Point Discharge，PD)原子发射光谱作为检测器来对汞进行初步实验，以评估装置的可行性和实用性，即向石英样品瓶中注入含10％(v/v)甲酸的500μg L-1Hg(II)标准溶液5mL，用于高通量PVG；生成的Hg0通过Ar载气，吹扫输送至PD原子光谱激发源进行原子发射光谱检测；得到如图4显示的原子发射光谱对比图，由于Ar的放电，存在典型的OH(283，309nm)、NH(337nm)和N2(316，358和380nm)的分子发射带，而在253.65nm处观察到明显的Hg原子发射谱线。
(2)为了进一步证明顶空进样的方法能降低水蒸气的干扰，提高灵敏度，用5mL含10％(v/v)甲酸和500μg L-1Hg(II)的标准溶液比较了FI-PVG-PD-OES(Optical EmissionSpectrometer,即原子发射光谱仪)和HS-PVG-PD-OES两种方法得到的结果；如图5所示，相比较流动注射方法，顶空进样法得到的在283nm和309nm处OH的原子发射线强度明显降低约3倍，说明降低了水蒸气干扰；而在253.65nm处汞的原子发射线强度更强，说明增加了灵敏度。
(3)为了验证该装置进样无记忆效应，使用含有1μg L-1和500μg L-1Hg的不同浓度标准溶液，通过FI-PVG-PD-OES和HS-PVG-PD-OES两种进样方法进行交替连续测定，如图6所示。在使用流动注射方法进样时，发现同样是1μg L-1的进样浓度，但在500μg L-1Hg之后测定得到的信号强度明显高于500μg L-1Hg之前得到的强度，这是因为汞的吸附性导致了流动注射系统严重的记忆效应。相反，在使用顶空气体进样法时，在500μg L-1Hg前后测定的1μgL-1Hg的信号强度相同，说明HS-PVG-PD-OES无记忆效应，这对测定易吸附元素具有重要意义。
(4)在优化的实验条件下，分别用HS-PVG-PD-OES和HS-PVG-AFS(AtomicFluorescence Spectrometry，即原子荧光光谱法)建立了一系列含不同浓度Hg(II)的标准溶液的校准曲线，如图7所示。当Hg标准溶液的进样体积为5mL时，两条校准曲线的线性相关系数(R2)均优于0.99。PD-OES得到的检出限为0.02μg L-1，AFS为0.0075μg L-1。如图8所示，10μg L-1Hg通过PD-OES得到精密度(RSD)为2.6％，0.1μg L-1Hg通过AFS得到精密度(RSD)为3.8％。当使用HS-PVG测量多个样品或标准溶液(5mL)时，所有样品同时产生Hg0蒸气只需10秒。此外，利用Ar直接吹扫顶空气体进行采样，每个样品所需的采样时间约为10秒，如图8所示，大大缩短了检测时间，提高了分析通量，对大量样品的测定更有意义。
前述多位自动光化学蒸气发生装置的工作方法，可以但不限于包括如下步骤S101～S109。
S101.对样品瓶14中的样品进行曝气处理。
S102.将多个样品瓶14一一对应地竖直放置在样品架12的不同反应工位上。
S103.启动环形紫外灯11，对位于样品架12上的多个样品瓶14进行紫外线照射。
S104.启动旋转平台，使样品架12围绕环形紫外灯11的环形中心旋转，直到完成光化学反应。
S105.在光化学反应完成后，确定一个待进样的样品瓶14。
S106.驱动旋转平台旋转，使进气针管24和出气针管25分别对准位于目标反应工位上的样品瓶14的顶部。
S107.驱动竖直伸缩架21的竖直活动部下降，使进气针管24和出气针管25分别刺入位于目标反应工位上的样品瓶14中。
S108.通过吹扫进气管路23和进气针管24向样品瓶14中导入载气，以及通过出气针管25和吹扫出气管路26向原子光谱检测仪器的原子光谱激发源导出载气与瓶中挥发性物质的混合气。
S109.在停止导入载气后，驱动竖直伸缩架21的竖直活动部上升，使进气针管24和出气针管25分别从位于目标反应工位上的样品瓶14中抽出。
通过前述步骤S101～S104，即可使多个样品在紫外光照射下同时发生光化学蒸气发生反应(一般可在10秒内，全部发生反应)，从而大大提高测定样品的通量；以及通过前述步骤S106～S109，可针对一个样品瓶14，完成原子光谱检测的顶空气体进样。此外，在所述步骤S109之后且确定下一个待进样的样品瓶14时，可再次针对该样品瓶14，执行一轮步骤S106～S109。
优化的，所述样品架12包括有内环样品架121和外环样品架122，其中，所述内环样品架121上的多个反应工位环向布置在所述环形紫外灯11的内侧，所述外环样品架122上的多个反应工位环向布置在所述环形紫外灯11的外侧。如图1所示，可使多个样品瓶14能够竖直位于所述环形紫外灯11的内侧区域和外侧区域，进而使测定样品的通量最大化；举例的，如图1所示，可在所述内环样品架121上环向等间距地布置五个反应工位，而在所述外环样品架122上环向等间距地布置十五个反应工位，如此可最多对二十个样品进行同时的光化学反应。
进一步优化的，所述水平架22采用水平伸缩架，其中，所述水平伸缩架的固定部作为所述水平架22的第一端部，所述水平伸缩架的水平活动部作为所述水平架22的第二端部。如图1所示，由于所述样品架12有内外两层样品瓶14，如此通过设计所述水平伸缩架，可驱动所述进气针管24和所述出气针管25分别对准位于内层反应工位的样品瓶顶部或位于外层反应工位的样品瓶顶部，实现针对内外两层样品瓶14的分别顶空气体进样目的。
优化的，所述竖直伸缩架21和所述水平架22分别采用空管结构，其中，在所述空管结构的内部布置所述吹扫进气管路23和所述吹扫出气管路26。如图2～3所示，通过前述设计，可使整个装置的外观变得简洁，方便使用。
优化的，所述进气针管24的针头所在高度低于所述出气针管25的针头所在高度。如图2～3所示，通过前述设计，可使载气自下而上地吹扫挥发性物质，利于形成吹扫气流，使挥发性物质尽可能地随着载气被导出，确保原子光谱检测的准确度。
优化的，所述样品瓶14包括有石英透明瓶体141和带有聚四氟乙烯密封隔垫的瓶盖142，其中，所述瓶盖142与所述透明瓶体141密封配合，形成一个反应密封腔。如图1～3所示，通过所述瓶盖142与所述石英透明瓶体141的密封配合，可以形成一个光化学反应密封腔，确保产生的挥发性物质不会出现泄漏，以及不会使外界物质渗入，可保障后续原子光谱检测的准确性。此外，由于密封隔垫是采用聚四氟乙烯材质制成，既可以利用其惰性特点防止与生成气体进一步发生物理或化学反应，还可以利用其具有的弹性特点，使得能够被所述进气针管24和所述出气针管25密封刺穿，以及在针管抽出后，可自动封闭针孔，确保抽出前后的密封特性。
优化的，还包括台座3，其中，在所述台座3的顶部分别安装所述环形紫外灯11、所述样品架12和所述竖直伸缩架21，以及在所述台座3的内部安装所述旋转平台。如图2～3所示，通过前述设计，可使整个装置的外观变得简洁，方便使用。此外，所述台座3也可以优选采用聚四氟乙烯材质制成。
优化的，还包括有两位三通阀4和载气导通管路5，其中，所述两位三通阀4的公共进气端用于气路连通载气源，所述两位三通阀4的第一出气端连通所述吹扫进气管路23的第一端，所述两位三通阀4的第二出气端连通所述载气导通管路5的第一端，所述载气导通管路5的第二端用于气路连通原子光谱检测仪器的原子光谱激发源。如图2～3所示，所述两位三通阀4用于实现吹扫进气和直供进气(即通过所述载气导通管路5使载气源与原子光谱激发源气路导通)的气路切换，以便在非吹扫进样阶段(即针管未刺入样品瓶中时)，可通过所述载气导通管路5使载气直通导入原子光谱激发源，即使原子光谱激发源的周围始终处于氩气范围内，而不会引入空气来干扰检测结果。具体的，所述两位三通阀4可具体采用型号为VK3120的电磁阀(其为由日本的SMC公司生产的产品)，并被安装在所述台座3的内部。此外，所述载气导通管路5也优选采用由聚四氟乙烯材质制成的波纹管路，以便利用波纹结构，适应伸缩动作。
综上，采用本实施例所提供的多位自动光化学蒸气发生装置及其工作方法，具有如下技术效果：
(1)本实施例提供了一种高通量、高灵敏度、无记忆效应及无水蒸气干扰的新型光化学蒸气发生装置及其工作方法，即一方面在多位光化学反应机构中，通过将紫外灯设计为环形，且通过样品架使多个样品瓶围绕环形紫外灯的环形中心环向间隔布置，以及通过旋转平台使多个样品瓶围绕该环形中心旋转，可以使多个样品在紫外光照射下同时发生光化学蒸气发生反应，从而大大提高测定样品的通量，另一方面在自动顶空进样机构中，通过旋转平台以及竖直伸缩架、水平架、吹扫进气管路、进气针管、出气针管和吹扫出气管路的配置，可使石英瓶顶空区域逐个地连通载气源及原子光谱激发源，实现采用气体吹扫进样代替传统流动注射进样的目的，如此可消除记忆效应和水蒸气的干扰，大大提高检测灵敏度；
(2)所述多位自动光化学蒸气发生装置还具有方便使用、利于提高检测准确性和外观整洁等优点，便于与小型化微等离子体原子发射光谱相结合进行实际应用和推广。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
最后应说明的是，本发明不局限于上述可选的实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品。上述具体实施方式不应理解成对本发明的保护范围的限制，本发明的保护范围应当以权利要求书中界定的为准，并且说明书可以用于解释权利要求书。
Claims (8)
1.一种多位自动光化学蒸气发生装置，其特征在于：包括多位光化学反应机构和自动顶空进样机构；
所述多位光化学反应机构包括环形紫外灯(11)、样品架(12)、旋转平台和若干个样品瓶(14)，其中，所述样品架(12)与所述环形紫外灯(11)间隙设置且在所述样品架(12)上围绕所述环形紫外灯(11)的环形中心环向间隔地布置有多个反应工位，所述旋转平台用于驱动所述样品架(12)围绕所述环形紫外灯(11)的环形中心旋转，所述样品瓶(14)为石英顶空瓶且一一对应地竖直放置在所述反应工位上；
所述样品架(12)包括有内环样品架(121)和外环样品架(122)，其中，所述内环样品架(121)上的多个反应工位环向布置在所述环形紫外灯(11)的内侧，所述外环样品架(122)上的多个反应工位环向布置在所述环形紫外灯(11)的外侧；
所述自动顶空进样机构包括竖直伸缩架(21)、水平架(22)、吹扫进气管路(23)、进气针管(24)、出气针管(25)和吹扫出气管路(26)，其中，所述水平架(22)采用水平伸缩架，所述水平伸缩架的固定部固定连接所述竖直伸缩架(21)的竖直活动部，所述吹扫进气管路(23)的第一端用于气路连通载气源，所述吹扫进气管路(23)的第二端气路连通所述进气针管(24)，所述出气针管(25)气路连通所述吹扫出气管路(26)的第一端，所述吹扫出气管路(26)第二端用于气路连通原子光谱检测仪器的原子光谱激发源；
所述水平伸缩架的水平活动部固定连接所述进气针管(24)和所述出气针管(25)且使所述进气针管(24)和所述出气针管(25)的针头分别竖直朝下，并当所述竖直活动部下降时，使所述进气针管(24)和所述出气针管(25)分别刺入位于所述反应工位上的所述样品瓶(14)中，以及当所述竖直活动部上升时，使所述进气针管(24)和所述出气针管(25)分别从所述样品瓶(14)中抽出。
2.如权利要求1所述的多位自动光化学蒸气发生装置，其特征在于：所述竖直伸缩架(21)和所述水平架(22)分别采用空管结构，其中，在所述空管结构的内部布置所述吹扫进气管路(23)和所述吹扫出气管路(26)。
3.如权利要求1所述的多位自动光化学蒸气发生装置，其特征在于：所述进气针管(24)的针头所在高度低于所述出气针管(25)的针头所在高度。
4.如权利要求1所述的多位自动光化学蒸气发生装置，其特征在于：所述样品瓶(14)包括有石英透明瓶体(141)和带有聚四氟乙烯密封隔垫的瓶盖(142)，其中，所述瓶盖(142)与所述透明瓶体(141)密封配合，形成一个反应密封腔。
5.如权利要求1所述的多位自动光化学蒸气发生装置，其特征在于：还包括台座(3)，其中，在所述台座(3)的顶部分别安装所述环形紫外灯(11)、所述样品架(12)和所述竖直伸缩架(21)，以及在所述台座(3)的内部安装所述旋转平台。
6.如权利要求1所述的多位自动光化学蒸气发生装置，其特征在于：还包括有两位三通阀(4)和载气导通管路(5)，其中，所述两位三通阀(4)的公共进气端用于气路连通载气源，所述两位三通阀(4)的第一出气端连通所述吹扫进气管路(23)的第一端，所述两位三通阀(4)的第二出气端连通所述载气导通管路(5)的第一端，所述载气导通管路(5)的第二端用于气路连通原子光谱检测仪器的原子光谱激发源。
7.一种如权利要求1～6任意一项所述多位自动光化学蒸气发生装置的工作方法，其特征在于，包括：
在光化学反应完成后，确定一个待进样的样品瓶(14)；
驱动旋转平台旋转，使进气针管(24)和出气针管(25)分别对准位于目标反应工位上的样品瓶(14)的顶部；
驱动竖直伸缩架(21)的竖直活动部下降，使进气针管(24)和出气针管(25)分别刺入位于目标反应工位上的样品瓶(14)中；
通过吹扫进气管路(23)和进气针管(24)向样品瓶(14)中导入载气，以及通过出气针管(25)和吹扫出气管路(26)向原子光谱检测仪器的原子光谱激发源导出载气与瓶中挥发性物质的混合气；
在停止导入载气后，驱动竖直伸缩架(21)的竖直活动部上升，使进气针管(24)和出气针管(25)分别从位于目标反应工位上的样品瓶(14)中抽出。
8.一种如权利要求7所述多位自动光化学蒸气发生装置的工作方法，其特征在于，在光化学反应完成之前，所述工作方法还包括：
对样品瓶(14)中的样品进行曝气处理；
将多个样品瓶(14)一一对应地竖直放置在样品架(12)的不同反应工位上；
启动环形紫外灯(11)，对位于样品架(12)上的多个样品瓶(14)进行紫外线照射；
启动旋转平台，使样品架(12)围绕环形紫外灯(11)的环形中心旋转，直到完成光化学反应。
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| 光化学蒸气发生方法用于水样中汞的可视化检测;夏卉等;《化学研究与应用》;20200131;第32卷(第1期);第163-168页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111562239A (zh) | 2020-08-21 |
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