TW201816378A - 用於富集及測定流體中所含元素的系統及方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種用於富集及測定流體中所含元素的系統及方法。前述方法包含：(a)使流體樣品流經富集材料，以使得流體樣品的待測物質被收集在富集材料內；以及(b)使用可攜式X射線螢光分析儀(XRF)直接對收集有待測物質的富集材料進行測定，以獲得測定結果。本發明針對不同待測物質選用特定的富集材料，並配合預先經過特定軟體設計的XRF，可以獲得所欲的測定內容。另外，本發明還可併用預警裝置用以有效選擇針對待測物質的最佳取樣時間點及時間長短。綜合以上特性，本發明可以快速即時達到流體樣品組成的有效而且低成本的監控檢測。

Description

用於富集及測定流體中所含元素的系統及方法

本發明涉及一種用於富集及測定樣品中所含元素的系統及方法，特別是涉及一種用於富集及測定流體中所含元素的系統及方法。

在現有技術中，若欲測量流體(及氣體或是液體)樣品內的元素組成，一般是使用感應耦合電漿質譜分析儀(Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometer，ICP-MS)對流體樣品進行檢測。ICP-MS的操作原理是以感應耦合電漿將樣品離子化，再使用質譜儀依據樣品質量予以分離，用以進行定性及定量檢測。

以通過ICP-MS來檢測河川水流中重金屬含量為例，在操作過程中，需要先行至取樣地點採取河川水流樣本，再將河川水流樣本運送至實驗室並進行必要的前處理，再以ICP-MS進行檢測。具體而言，在將樣本運送至實驗室後，一般會利用霧化器(Nebulizer)對樣本進行霧化處理，再藉由載送氣流將含有待分析物質之氣膠(Aerosol)輸送至電漿中，後續經由一系列去溶劑、分解、原子化/離子化等反應，將待分析元素轉換為單價正離子。之後，再透過真空界面傳輸進入質譜儀(Mass Spectrometer)之質量分析器(Mass-analyzer)將各特定質荷比(Mass-to-charge ratios)之離子予以解析後，以偵測系統加以偵測，來進行元素之定性及定量工作。

然而，上述流程至少存在有下列缺點：(1)無法達到即時監控 流體樣品所含元素的效果、(2)檢測效果受限於儀器之偵測極限，以及(3)檢測成本高昂。首先，就第(1)點而論，由於在前述流程中，進行取樣後必須要將樣品運送至實驗室內再進行檢測程序，而受限於檢測的排程以及所需的作業時間，無法使使用者在採樣後的短時間內即獲得檢測結果。就第(2)點而論，若樣品內所欲監測的物質含量或濃度過低而未達儀器的偵測極限，則無法順利檢出，或是需要對樣品進行而外的濃縮、萃取的程序，增加檢測的複雜度。最後，就(3)點而論，將樣品送至實驗室進行檢驗必定花費一定的金錢及時間成本。

再者，同樣以偵測河川水流中重金屬含量為例，可能發生的狀況為工廠業者在夜間或是特定時間區間內將廢水違法排放至河川內。如此一來，若進行取樣的時間並非在前述偷排廢水的區間內，則無法有效達到監測的效果。換句話說，在對流體樣品進行取樣時，如何決定取樣的時間點同樣是本領域中會面臨的難題。其他已知相關的取樣及檢測方法也是如此。

因此，有需要提供一種快速、即時且具有較低成本的用於測定流體中所含元素的系統及方法，用以解決本領域中所存在的缺失。較佳地，此系統及方法還可以判定進行取樣的時間點，以達到最佳的監控流體樣品中所含元素的效果。

為了解決上述問題，根據本發明之其中一實施例，提供一種用於測定流體中所含元素的方法，包含下列步驟：(a)使一流體樣品流經一富集材料，以使得所述流體樣品的一待測物質被收集在所述富集材料內；以及(b)使用一可攜式X射線螢光分析儀直接對收集有所述待測物質的所述富集材料進行測定，以獲得一測定結果，其中，所述測定結果包含所述待測物質的元素組成以及所述富集材料所收集到的所述待測物質的含量兩者之中的至少一者。

較佳地，所述富集材料是選自於由離子交換樹脂、粒狀或粉末形式的活性碳、鹼性濾材及其混合物所組成的群組。

較佳地，所述待測物質是選自於由元素、陰離子、陽離子、化合物及其混合物所組成的群組。

較佳地，在所述步驟(a)之前，還進一步包含：通過一預警裝置以決定執行所述步驟(a)的時間點。

較佳地，所述預警裝置包含至少一用以取得一啟動訊號的感測器以及一用以輸出所述啟動訊號的訊號發送器，且所述感測器是選自於由酸鹼值感測器、溫度感測器、壓力感測器、流量感測器以及導電率感測器及其組合所組成的群組。

本發明之另一實施例提供一種用於測定流體中所含元素的系統，其包含一取樣裝置以及一檢測裝置。所述取樣裝置包含一富集材料，所述取樣裝置被啟動以使一流體樣品流經所述富集材料，以使得所述流體樣品的一待測物質被收集在所述富集材料內。所述檢測裝置包含一可攜式X射線螢光分析儀，所述檢測裝置通過所述可攜式X射線螢光分析儀直接對所述富集材料進行測定，以獲得一測定結果，其中，所述測定結果包含所述待測物質的元素組成以及所述待測物質在所述富集材料中的含量的至少一者。

較佳地，所述富集材料是選自於由離子交換樹脂、粒狀或粉末形式的活性碳、鹼性濾材及其混合物所組成的群組。

較佳地，所述用於測定流體中所含元素的系統，還進一步包含一預警裝置，所述預警裝置包含用以取得一開始啟動所述取樣裝置的啟動訊號的感測器以及一用以將所述啟動訊號傳送至所述取樣裝置的訊號發送器，所述感測器是選自於由酸鹼值感測器、溫度感測器、壓力感測器、流量感測器、導電率感測器及其組合所組成的群組。

較佳地，所述流體樣品為一電鍍液，所述待測物質為金屬離 子以及金屬化合物之中的至少一者，且所述預警裝置包含酸鹼值感測器以及導電率感測器之中的至少一者。

較佳地，所述流體樣品為一氣體混合物，所述待測物質為至少一非金屬化合物，所述富集材料為活性碳以及鹼性濾材之中的至少一者。

本發明的主要技術手段本發明的有益效果在於，本發明所提供用於測定流體中所含元素的方法以及系統，能通過「富集材料的使用並搭配可攜式X射線螢光分析儀的檢測」的技術特徵，來達到濃縮及富集流體樣品中的待測物質，以及即時(real-time)且就地(on-site)進行檢測及分析的效果。

具體而言，本發明是針對不同的待測物質來選用特定的富集材料，並預先調配合適的XRF軟體設計，以獲得預期的測定結果。另外，本發明還可以進一步利用預警裝置來有效選擇針對目標元素的最佳取樣時間點以及取樣時間長度。

為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與附圖，然而所提供的附圖僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。

1‧‧‧取樣裝置

2‧‧‧檢測裝置

21‧‧‧X射線源

22‧‧‧檢測器

23‧‧‧訊號處理器

24‧‧‧中央處理器

25‧‧‧顯示器

3‧‧‧預警裝置

31‧‧‧感測器

32‧‧‧訊號發送器

4‧‧‧減壓過濾裝置

41‧‧‧布式漏斗

42‧‧‧吸濾瓶

43‧‧‧安全瓶

A‧‧‧樣品

圖1為本發明實施例所提供的用於測定流體中所含元素的方法的流程圖；圖2為本發明實施例所提供的用於測定流體中所含元素的系統的功能方塊圖；圖3為本發明實施例所使用的X射線螢光分析儀的結構示意圖；以及圖4為本發明實施例所提供的用於測定流體中所含元素的方法及系統中，用於對富集材料進行簡易前處理的減壓過濾裝置的示意圖。

以下是通過特定的具體實例來說明本發明所公開有關“用於測定流體中所含元素的系統及方法”的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所公開的內容瞭解本發明的優點與功效。本發明可通過其他不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節亦可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明的精神下進行各種修飾與變更。另外，本發明的附圖僅為簡單示意說明，並非依實際尺寸的描繪，先予敘明。以下的實施方式將進一步詳細說明本發明的相關技術內容，但所公開的內容並非用以限制本發明的技術範疇。以下的實施方式所公開的每一段落的內容，請一併參閱圖1至圖4所示。

首先，請參閱圖1。圖1為本發明實施例所提供的用於測定流體中所含元素的方法的流程圖。如圖1所示，本發明實施例所提供的用於測定流體中所含元素的方法包含下列步驟：(a)使一流體樣品流經一富集材料，以使得所述流體樣品的一待測物質被收集在所述富集材料內(步驟S102)；以及(b)使用一可攜式X射線螢光分析儀直接對收集有所述待測物質的所述富集材料進行測定，以獲得一測定結果，所述測定結果包含所述待測物質的元素組成所述富集材料所收集到的所述待測物質的含量兩者之中的至少一者(步驟S104)。

承上述，在步驟S102中，流體樣品為氣體樣品或是液體樣品。舉例而言，氣體樣品可以是空氣或是工廠所排放的廢氣，而液體樣品可以是海洋、河川或湖泊等天然水體的水流、水庫的存水、工廠的廢水或是製程水流(例如含有有機物質的電鍍液)或是飲料等。在本發明中，流體樣品的種類不在此限制。

前述流體樣品中含有待測物質，而待測物質是選自於由元素、陰離子、陽離子、化合物及其混合物所組成的群組。舉例而言，元素可為原子序大於11的元素，例如硫原子或砷原子；陽離 子可以是鋅、鎘、鉻、銅，鎳、鐵、錳、鎂或鈣的陽離子；陰離子可以是氯陰離子或含金屬的陰離子，例如負電荷態的鉻酸鹽、重鉻酸鹽、高錳酸鹽等；化合物可以是陰離子或陽離子金屬錯合物例如金、銀、銅及鐵氰錯離子，或是螯合物，例如檸檬酸鐵。

另外，化合物可包含含硫化合物、含磷化合物、含砷化合物以及含鹵素化合物等。含硫化合物可以是水樣本中的硫酸鹽、亞硫酸鹽及硫代硫酸鹽，氣態流中的二氧化硫、三氧化硫、硫化氫以及硫醇，或是含硫的胺基酸、多肽或蛋白質。含磷化合物可以是磷酸鹽、核甘酸及核酸等。含砷化合物可以是砷酸鹽。含鹵素的化合物可以是碘(I₂)、碘化物、碘酸鹽、溴(Br₂)、溴化物、溴酸鹽、氯(Cl₂)、次氯酸鹽以及過氯酸鹽等。除此之外，待測物質亦可以是稀土金屬元素。針對待測物質的種類，本發明不在此限制，只要待測物質中的元素的原子序大於11，皆可通過本發明實施例所提供的方法及系統進行檢測。

請同樣參閱圖1。在步驟S102中，富集材料的種類是依據待測物質的種類及特性加以選擇。富集材料可包含吸附材料、吸收材料以及/或是交換材料。在本發明實施例所提供的方法中，富集材料是選自於由離子交換樹脂(包含陰離子交換樹脂以及陽離子交換樹脂)、粒狀或粉末形式的活性碳、鹼性濾材及其混合物所組成的群組。稍後將以具體實施例說明通過不同的富集材料來收集不同待測物質的實例。

在步驟S102中，富集材料可以在選定的時間點下被流體樣品中，或是流體樣品在選定的時間點下被引導而流經富集材料。舉例而言，可以通過人工方式將富集材料投放於流體樣品中，也可以通過自動化的取樣裝置1將富集材料投放於流體樣品中或是引導流體樣品通過富集材料。藉此，流體樣品中的待測物質被收集在所述富集材料內。舉例而言，當待測物質為重金屬陽離子，而富集材料為陽離子交換樹脂時，重金屬陽離子可通過離子交換而 被吸附於富集材料中。

步驟S102的效果為，通過使用富集材料，可以即時、就地及簡易地達到收集以及濃縮待測物質的效果。富集材料是選擇性地將待測物質固定於其結構上，而將其他不欲檢測的雜質以及基質(例如水)排除。如此一來，不但可以克服後續檢測儀器之偵測極限所造成的檢測限制，還可以降低由前述雜質及基質所造成的干擾。

接下來，在步驟S104中，使用可攜式X射線螢光分析儀直接對收集有待測物質的富集材料進行測定，以獲得測定結果，測定結果包含待測物質的元素組成，以及富集材料所收集到的待測物質的含量兩者之中的至少一者。

請參閱圖3。圖3為本發明實施例所使用的X射線螢光分析儀的結構示意圖。在本發明實施例中，檢測裝置2為X射線螢光分析儀。X射線螢光分析儀的操作原理包含利用高壓X射線源發射X射線，用以激發待測物質中的原子，使其產生二次X射線(螢光)，並對這些能量脈衝進行計數，進而分析待測物質的元素組成以及含量。使用X射線螢光分析儀可以達到定性、定量或是半定量的目的。

如圖3所示，X射線螢光分析儀包含X射線源21、檢測器22、訊號處理器23、中央處理器24以及顯示器。X射線源21亦稱為激發源，其為包含靶材的X射線管，靶材可以選自於由銠(Rh)、銀(Ag)、鉻(Cr)、鉬(Mo)及鎢(W)所組成的群組。靶材的選用是依據待測物質的種類及特性而定。在本發明中，靶材的材料不在此限制。X射線源21用以對樣品A發射出X射線，而在X射線源21與樣品之間可進一步設置準直儀(Collimator，圖未示)及濾波器(Filter，圖未示)等其他組件。

承上述，檢測器22用以接收由待測物質所放出的X螢光射線，X螢光射線通過訊號處理器23以及中央處理器24的處理及運算，可以被轉換為得以用於定性分析及定量分析的檢測結果。 檢測結果可被顯示於顯示器上。針對此檢測結果，使用者可以快速地獲知流體樣品的元素組成，或是基於此初步結果進一步判斷是否需要進行下一步的樣品處理及其他檢測。

值得一提的是，針對流體樣品的種類以及不同富集材料的特徵，需要對可攜式X射線螢光分析儀進行編程(programming)，例如，針對包含有不同基質的流體樣品訂定檢量線，以利快速地獲得檢測結果。在本發明實施例中，待測物質的含量是指待測物質中元素的含量。依據此檢測結果及其他資料，可以通過進一步的分析及運算推估流體樣品內的化學元素組成。

使用X射線螢光分析儀進行檢測的優點在於檢測程序較為簡單、儀器設備成本較低，且從檢測到獲得檢測結果的時間相對較短。再者，使用可攜式X射線螢光分析儀可以達到「就地(on-site)」且幾近「即時(real-time)」的檢測。另外，X射線螢光分析儀可以針對大部分的元素(原子序大於11的元素)進行精準的檢測，且不須進行複雜耗時的樣品前處理。最後，由於X射線螢光分析儀可以針對樣品(本發明實施例中為收集有待測物質的富集材料)進行檢測，因此不容易產生無謂耗材，符合環保經濟效益。

接下來，請參閱圖4。圖4為本發明實施例所提供的用於測定流體中所含元素的方法及系統中，用於對富集材料進行簡易前處理的減壓過濾裝置的示意圖。在使用可攜式X射線螢光分析儀測定收集有待測物質之前，可以通過簡易的前處理去除富集材料中的流體或是其他雜質，以避免雜質對檢測結果的干擾，進而增加檢測的準確性。

舉例而言，在以富集材料進行取樣之後，可通過減壓過濾裝置4(又稱真空過濾裝置)移除殘留的流體及其他雜質。如圖4所示，可將富集材料放置於布式漏斗41內，而設置於布式漏斗下方的吸濾瓶42通過安全瓶43被連接至抽氣泵(圖未示)。吸濾瓶42又稱為抽氣過濾瓶，其是一個具有支管的厚壁錐形瓶。若富集材料所 含有的基質(例如水)量較小時，可以採用抽氣過濾試管(Filtering Tube)取代吸濾瓶42。抽氣泵通常為水流抽氣幫浦(Water Pump)。

操作前述減壓過濾裝置4的詳細手段及步驟為本領域中所熟知的，在此不詳細敘述。如此一來，可以通過簡易的設備在取樣的地點或是實驗室中進行前處理，以進一步確保檢測的精準度。

請再次參閱圖1，並配合圖2所示。圖2為本發明實施例所提供的用於測定流體中所含元素的系統的功能方塊圖。

在步驟S102之前，還進一步包含：通過預警裝置3以決定執行步驟S102的時間點(步驟S100)。具體來說，通過設置預警裝置3，可以更準確地控制利用富集材料進行取樣的時間。預警裝置3包含至少一用以取得取樣裝置1啟動訊號的感測器31，以及用以輸出啟動訊號取樣裝置1的訊號發送器32，且感測器31是選自於由酸鹼值感測器、溫度感測器、流量感測器以及導電率感測器及其組合所組成的群組。

值得注意的是，預警裝置3除了用以決定執行步驟S102的時間點(Timing)之外，還可以用以決定執行步驟S102的位置以及取樣的時間(Duration)。舉例而言，預警裝置3可以包含設置於提供流體樣品的液體或氣體主體(例如河川或是廢氣排放管道)中的不同位置的多個感測器31，而根據各感測器31所得的資料，預警裝置3可以決定執行步驟S102的位置。另外，執行步驟S102的時間點、位置以及取樣的時間的至少一者亦可由使用者預先設定。

承上述，依據欲監測的流體樣品的種類及特性，可以選用不同的感測器31來取得啟動訊號。換句話說，感測器31可以根據監控流體樣品的物理及化學性質的改變來產生啟動訊號，藉以指示使用者或是自動化的取樣裝置1使用富集材料進行取樣。

舉例而言，若欲監測河川特定位置的水質，可以在取樣地點裝設配備有酸鹼值感測器以及訊號發送器32的預警裝置3。預警裝置3的訊號發送器32可以與用於投放富集材料的取樣裝置1或 是使用者(檢測人員)的電子裝置訊號連接，用以通過電性連接或是無線或藍芽方式達到訊號傳輸，進而將感測器31所產生的啟動訊號傳輸至取樣裝置1或是使用者端。

承上述，當預警裝置3的酸鹼值感測器感測到河川的水流的酸鹼值有所改變時(例如，可能由於廢水中所含有的重金屬離子而使得水質偏酸性)，酸鹼值感測器可以取得啟動訊號，且訊號發送器32即將啟動訊號傳送至使用者的電子裝置，以提醒並指示使用者進行投放富集材料的工作。在另一種實施方式中，訊號發送器32可以將啟動訊號傳送至自動化的取樣裝置1，而取樣裝置1則自動將富集材料投放至河川內的定點處，或是取樣裝置1引導河川水流流經富集材料。

如上所述，通過預警裝置3的設置，可以更為有效的判定以富集材料進行流體樣品取樣的時間點，以獲得最佳的監控效果。

本發明實施例另外提供一種用於測定流體中所含元素的系統。請同樣參閱圖2，用於測定流體中所含元素的系統包含取樣裝置1、檢測裝置2以及預警裝置3。取樣裝置1包含富集材料，取樣裝置1被啟動以使流體樣品流經富集材料，以使得流體樣品的待測物質被收集在富集材料內。

如前針對用於測定流體中所含元素的方法所述，流體樣品為氣體樣品或是液體樣品。舉例而言，氣體樣品可以是空氣或是工廠所排放的廢氣，而液體樣品可以是海洋、河川或湖泊等天然水體的水流、水庫的存水、工廠的廢水或是製程水流(例如電鍍液)或是飲料等。如前所述，流體樣品的種類不在此限制。同樣地，有關待測物質以及富集材料的種類，亦如同先前針對用於測定流體中所含元素的方法所述，在此不再次敘述。

檢測裝置2包含可攜式X射線螢光分析儀，檢測裝置2通過可攜式X射線螢光分析儀直接對富集材料進行測定，以獲得測定結果。測定結果包含待測物質的元素組成，以及待測物質在富集 材料中的含量的至少一者。

另外，本發明實施例所提供的用於測定流體中所含元素的系統還包含預警裝置3。如圖2所示，預警裝置3包含用以取得開始啟動取樣裝置1的啟動訊號的感測器31，以及用以將啟動訊號傳送至取樣裝置1的訊號發送器32。感測器31是選自於由酸鹼值感測器、溫度感測器、流量感測器、導電率感測器及其組合所組成的群組。

針對本發明實施例所提供的用於測定流體中所含元素的系統，其中各裝置、組件的細節皆如同先前針對用於測定流體中所含元素的方法所述，再此不再詳細敘述。

接下來，將以具體實施例來例示本發明的實際運作方式。以下具體實施例僅為舉例，本發明並不限制於此。

[第一具體實施例]

本發明所提供的用於測定流體中所含元素的方法及系統可以用以監控河川的水質。舉例而言，針對工廠偷排廢水至河川中的現象，本發明所提供的方法及系統可以通過富集材料來收集以及濃縮河川中的重金屬離子，來達到即時監控河川水質的目的。另外，在第一具體實施例中更配合預警裝置3的使用，以獲知河川水質發生改變的時間點或是地點，用以判讀偷排廢水行為的發生與否，以及發生位置，並配合判讀結果進行取樣。如此一來，可以更精準及快速地監控河川水質狀態，達到取締違法排放廢水至河川之廠商的效果。

在第一具體實施例中，是使用陽離子交換樹脂作為富集材料，用以測量河川水流中的重金屬陽離子。舉例而言，陽離子交換樹脂為以聚苯乙烯-苯二乙烯(polystyrene-divinylbenzene)為主的樹脂，且可分為強酸型陽離子交換樹脂(表面帶有磺酸基團(-SO₃H))、中強酸型陽離子交換樹脂(表面帶有磷酸(-PO₃H₂)、次磷 酸基團(-PO₂H₂))以及弱酸型陽離子交換樹脂(表面帶有碳酸或羥基基團)。在本具體實施例中，是選用強酸型陽離子交換樹脂作為富集材料。

河川水流中的重金屬陽離子可包含鋁(Al)、砷(As)、硒(Se)、銻(Sb)、鋇(Ba)、鈹(Be)、鎘(Cd)、鉻(Cr)、鈷(Co)、銅(Cu)、鉛(Pb)、鎳(Ni)、銀(Ag)、鉈(Tl)、汞(Hg)、釩(V)、鋅(Zn)、鐵(Fe)、錳(Mn)、鉬(Mo)、釷(Th)、鎵(Ga)、銦(In)、鉑(Pt)、鍺(Ge)、鋯(Zr)及鈾(U)。

陽離子交換樹脂可以被裝填於填充袋(例如網袋)或其他包材中，並投入至欲監測的河川之中定點處。在一種實施方式中，是通過由陽離子交換樹脂、填充袋以及支撐架所構成的取樣裝置1來達到收集河川水流中的重金屬陽離子的效果。具體而言，在將陽離子交換樹脂裝填入填充袋後，填充袋可被固定於一支撐架上。因此，在將此取樣裝置1投放於河川內時，支撐架可以確保裝填有陽離子交換樹脂的填充袋的位置，而不因河川水流的流動而移位。

通過河川中水的流動，含有待測物質(即重金屬陽離子)的流體樣品(河水)會通過裝填於填充袋內的陽離子交換樹脂，而被收集於陽離子交換樹脂中。通過陽離子交換樹脂收集重金屬陽離子的化學反應機制為本領域中所熟知的，在此不詳細敘述。

在重金屬陽離子通過陽離子交換樹脂而被收集時，流體樣品的溶劑(即水)及其他不會經由離子交換而吸附於陽離子交換樹脂上的物質則不會被富集材料所收集。因此，在後續使用檢測裝置2進行檢測及分析時，可以大幅降低由其他物質所導致的背景值及干擾訊號。

承上述，在將富集材料投放於河川之中定點處達預定的時間(例如，數分鐘、述小時或數日)之後，將收集有待測物質的富集材料取出，通過簡單的前處理，例如，利用減壓法脫去殘留的水，可即時且直接地使用可攜式X射線螢光分析儀對收集有待測物質 的富集材料進行檢測。通過預先對X射線螢光分析儀進行檢量線及元素分析資料的設定，可以快速的獲知流體樣品中待測物質的種類以及含量。

[第二具體實施例]

本發明實施例所提供的用於測定流體中所含元素的方法及系統可以用以監控電鍍廠之電鍍槽中電鍍液的濃度。具體而言，在進行電鍍程序中，電鍍液中的金屬離子會隨著製程進行而被消耗，因此電鍍液的濃度會降低。

通過使用本發明實施例的富集材料，可以將電鍍液中的各種金屬離子予以收集以及濃縮，用以進行定性及定量分析。另外。通過設置預警系統，更可以有效監控電鍍液中所含元素的變化。

在第二具體實施例中，電鍍槽配備有一自動化取樣系統。自動化取樣系統包含控制器、電性連接至控制器的電鍍液輸出管以及檢測容器。檢測容器包含多個檢測桶，每個檢測桶內設置有富集材料。在本具體實施例中，檢測容器包含12個檢測桶。

第二具體實施例的檢測程序可以在進行電鍍製程的同時進行。檢測開始時，控制器控制電鍍液輸出管在固定時間點下將電鍍槽內的電鍍液導引至檢測容器內。具體而言，控制器控制電鍍液輸出管每1小時將定量的電鍍液導引至不同的檢測桶內。在製程進行12小時後，12個檢測桶皆裝填有定量電鍍液。此時，可以利用攜帶式X射線螢光分析儀分別對12個檢測桶內的富集材料進行化學分析，以得到在不同時間點下電鍍槽內電鍍液組成及濃度的變化關係。

[第三具體實施例]

在第三具體實施例中，本發明實施例所提供的用於測定流體中所含元素的方法及系統是用以測定流體樣品中的陰離子。具體 而言，硫酸鹽、亞硫酸鹽、砷酸鹽、亞砷酸鹽或磷酸鹽可以經由陰離子交換樹脂(即富集材料)收集及濃縮，然後在取樣現場即透過攜帶式X射線螢光分析儀檢測。流體樣品可以是工廠或實驗室製程流的排放水，或在天然水體諸如河流、水庫或海水中的水。

[第四具體實施例]

在第四具體實施例中，本發明實施例所提供的用於測定流體中所含元素的方法及系統是用以測定空氣中的硫化氫或是二氧化硫。換句話說，在本具體實施例中，流體樣品為空氣，而待測物質為硫化氫或是二氧化硫。前述含硫化合物可以由鹼性濾材或是含石灰的活性炭收集，而收集有含硫化合物的鹼性濾材以及活性碳可通過編程後的可攜式X射線螢光分析儀進行檢測及分析。

值得注意的是，對於硫化氫、二氧化硫或是硫酸鹽化合物，現有技術的檢測極限較高，即，低含量、低濃度的含硫化合物較難以現有技術進行檢測。惟，由於本發明是通過富集材料(鹼性濾材或活性碳)來達到待測物質(含硫化合物)的濃縮、富集的效果，可以克服現有儀器之偵測極限的限制。換句話說，通過使用富集材料，可以將流體樣品內的待測物質予以累積，再通過計算回推原始單位流體樣品內之待測物質的含量。

[第五具體實施例]

在第五具體實施例中，本發明實施例所提供的用於測定流體中所含元素的方法及系統是用以測定果汁中磷酸鹽添加劑。

針對前述待測物質，本發明第五具體實施例是採用陰離子交換樹脂作為富集材料，來達到選擇性吸附待測物質的效果。

同樣地，收集有待測物質的富集材料是以可攜式X射線螢光分析儀進行檢測及分析。

[第六具體實施例]

在第六具體實施例中，本發明實施例所提供的用於測定流體中所含元素的方法及系統是用以測定製程硫中的有機汞、有機砷及其他有機金屬化合物。

針對前述待測物質，本發明第六具體實施例是採用活性炭作為富集材料。之後，收集有待測物質的富集材料是以可攜式X射線螢光分析儀進行檢測及分析。

[實施例的有益效果]

綜上所述，本發明的有益效果在於，本發明所提供用於測定流體中所含元素的方法以及系統，能通過「富集材料的使用並搭配可攜式X射線螢光分析儀的檢測」的技術特徵，來達到濃縮及富集流體樣品中的待測物質，以及即時(real-time)且就地(on-site)進行檢測及分析的效果。

換句話說，有別於現有技術直接提取流體樣品至實驗室進行檢測及分析，本發明是針對待測物質的種類及特性而選擇特定的富集材料，以通過富集材料收集並濃縮流體樣品中的待測物質，再通過可攜式X射線螢光分析儀即時且直接地測量富集材料，以達成快速檢測及有效監控流體樣品之所含元素的目標。如此一來，除了可以大幅增進監控流體樣品之所含元素的效率，還可以顯著地降低檢測成本。

以上所述僅為本發明的較佳可行實施例，非因此侷限本發明的專利範圍，故舉凡運用本發明說明書及附圖內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的保護範圍內。

Claims (10)

1. 一種用於測定流體中所含元素的方法，包含下列步驟：(a)使一流體樣品流經一富集材料，以使得所述流體樣品的一待測物質被收集在所述富集材料內；以及(b)使用一可攜式X射線螢光分析儀直接對收集有所述待測物質的所述富集材料進行測定，以獲得一測定結果，其中，所述測定結果包含所述待測物質的元素組成以及所述富集材料所收集到的所述待測物質的含量兩者之中的至少一者。
2. 如請求項1所述的用於測定流體中所含元素的方法，其中，所述富集材料是選自於由離子交換樹脂、粒狀或粉末形式的活性碳、鹼性濾材及其混合物所組成的群組。
3. 如請求項1所述的用於測定流體中所含元素的方法，其中，所述待測物質是選自於由元素、陰離子、陽離子、化合物及其混合物所組成的群組。
4. 如請求項1所述的用於測定流體中所含元素的方法，其中，在所述步驟(a)之前，還進一步包含：通過一預警裝置以決定執行所述步驟(a)的時間點。
5. 如請求項4所述的用於測定流體中所含元素的方法，其中，所述預警裝置包含至少一用以取得一啟動訊號的感測器以及一用以輸出所述啟動訊號的訊號發送器，且所述感測器是選自於由酸鹼值感測器、溫度感測器、壓力感測器、流量感測器以及導電率感測器及其組合所組成的群組。
6. 一種用於測定流體中所含元素的系統，包含：一取樣裝置，其包含一富集材料，其中，一流體樣品通過所述取樣裝置的啟動以流經所述富集材料，以使得所述流體樣品的一待測物質被收集在所述富集材料內；以及一檢測裝置，其包含一可攜式X射線螢光分析儀，所述檢測裝 置通過所述可攜式X射線螢光分析儀直接對所述富集材料進行測定，以獲得一測定結果，其中，所述測定結果包含所述待測物質的元素組成以及所述待測物質在所述富集材料中的含量的至少一者。
7. 如請求項6所述的用於測定流體中所含元素的系統，其中，所述富集材料是選自於由離子交換樹脂、粒狀或粉末形式的活性碳、鹼性濾材及其混合物所組成的群組。
8. 如請求項6所述的用於測定流體中所含元素的系統，還進一步包含一預警裝置，所述預警裝置包含用以取得一開始啟動所述取樣裝置的啟動訊號的感測器以及一用以將所述啟動訊號傳送至所述取樣裝置的訊號發送器，所述感測器是選自於由酸鹼值感測器、溫度感測器、壓力感測器、流量感測器、導電率感測器及其組合所組成的群組。
9. 如請求項8所述的用於測定流體中所含元素的系統，其中，所述流體樣品為一電鍍液，所述待測物質為金屬離子以及金屬化合物之中的至少一者，且所述預警裝置包含酸鹼值感測器以及導電率感測器之中的至少一者。
10. 如請求項8所述的用於測定流體中所含元素的系統，其中，所述流體樣品為一氣體混合物，所述待測物質為至少一非金屬化合物，所述富集材料為活性碳以及鹼性濾材之中的至少一者。