[发明专利]液相色谱流动注射化学发光法测量水体中镉的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及环境化学监测技术领域，具体地说是涉及测量水体中镉元素的方法。

背景技术

水体中镉是近年来水体环境污染面临的一个很重要的问题。为了对水体中镉元素的污染程度进行科学的评价及治理，需要对水体中的镉元素含量及价态、形态等进行分析。目前测定水体中镉元素的方法主要有：显色分光光度法、原子吸收光谱法、原子发射光谱法、ICP-MS和电化学分析法等。方法持续时间长，分析过程繁杂，条件苛刻、试剂消耗量大，有的需要采用有毒的有机萃取剂以及显色剂，产生二次污染。多数方法需要价格昂贵大型仪器，另外方法都是采用现场取样后到实验室分析的模式，即不能实现现场、实时测量的方式，样品运输过程以及处理过程易引入其他干扰物质，影响分析的准确性。因此这个过程对于痕量级元素分析，不可能保证中不会出现二次受污的可能性，而且对于复杂多变的海洋母体环境，例如：元素形态受时空影响大；多数又处于相互关联、相互影响的状态；环境中温度压力变化大，其结果的准确性和可靠性受到质疑，从而不能确切掌握海水水质现状及其异常变化。

近年来，随着电子技术、新材料、新工艺、新的光学器件的发展，尤其是计算机技术的日新月异，通过自动分析仪来分析海水重金属元素的方法相应出现，虽然这些技术摆脱了实验室分析的一些缺点，如持续时间长，分析过程繁杂，条件苛刻等，但其还存在着稳定性差、灵敏度和分辨率低、离子干扰等难以克服的缺陷，使之应用范围受到限制，没能得到广泛的应用。

另外现有萃取方法以及装置存在萃取效率低，分层不均匀，有机溶剂使用量大，具有二次污染的问题。现在使用的色谱填充柱具有分离能力不高，死体积大的缺陷。

发明内容

本发明提供了一种液相色谱流动注射化学发光法测量水体中镉的装置及方法，它可以解决现有技术存在的不能现场工作，分析持续时间长，分析过程繁杂，条件苛刻、能耗大，尤其是产生二次污染等问题。通过创新性设计萃取室和色谱填充柱，解决了现有萃取方法以及装置存在萃取效率低，分层不均匀，有机溶剂使用量大，具有二次污染的问题；解决了现在使用的色谱填充柱具有分离能力不高，分离时间长，死体积大的缺陷，实现了高效萃取、快速分离流动注射化学发光法测量水体中镉元素。

为了达到解决上述技术问题的目的，本发明的技术方案是，液相色谱流动注射化学发光法测量水体中镉的装置，所述装置包括萃取室、三通进样阀、色谱填充柱、检测室、光电探测装置、控制装置、数据处理装置，水样泵、磷酸泵、甲基丙烯酸乙二醇双酯泵、环己烷泵、有机相泵、流动相高压输液泵、乙酰乙酸乙酯泵，萃取室、三通进样阀、色谱填充柱和检测室以及上述液体之间通过管路连接，所述萃取室从上至下依次包括有萃取上层、萃取湍流区、萃取下层及气室，所述萃取上层间隔设有多道上层隔板，所述上层隔板是由70%-80％甲基聚硅氧烷和20%-30%聚乙二醇的物质制成，所述萃取下层间隔设有多道下层隔板，所述下层隔板是由20%-30％甲基聚硅氧烷和70%-80%聚乙二醇的物质制成，所述气室与氮气连通，所述萃取下层与所述气室中间设有不锈钢微孔板，在所述萃取下层设有混合液入口，在所述萃取上层设有有机相出口，所述色谱填充柱两端设有永磁铁，中间的填充柱是由填料与磁性纳米材料组成。

所述萃取上层和萃取下层呈圆筒形，萃取湍流区是由倒圆台形和正圆台形对置形成，所述气室呈圆锥形。

所述填料是由腐蚀酸钠为担体，固定液是由氰基丙基30%、苯基甲基聚硅氧烷50%和聚乙二醇20%制成，所述磁性纳米材料使用二甲基硅氧烷负载修饰裹聚甲基丙烯酸酯的四氧化三铁磁性纳米材料，所述填料与所述磁性纳米材料比例范围为10:（0.8-1.2）。

一种利用上述液相色谱流动注射化学发光法测量水体中镉的装置的测量方法，所述方法通过所述装置按下述步骤进行：

（1）、发光剂-乙酰乙酸乙酯在泵作用下作为载流；

（2）、水样溶液在水样泵的作用下与磷酸管路中的磷酸混合，保证水体体系pH维持在5.0－6.0；

（3）、与磷酸混合后的混合溶液继续在管路中流动，再与络合剂-甲基丙烯酸乙二醇双酯管路中的甲基丙烯酸乙二醇双酯混合，形成甲基丙烯酸乙二醇双酯络合物；

（4）、混合后的混合溶液继续在管路中流动，再与环己烷管路中的环己烷混合，一同流入萃取室，萃取室下面通入氮气，鼓泡30－50s，再静止30-50s，溶液分层，环己烷萃取甲基丙烯酸乙二醇双酯络合物形成的有机相在萃取上层；

（5）、有机相泵将有机相输送到三通进样阀的定量管中；