[发明专利]分析流体介质的装置

说明书

本发明涉及分析流体介质，特别是液体的装置。

流体分析装置可用于控制化学和生物学过程，如污水处理过程。所希望的是，比如，降低来自废水处理厂的排出物中有营养的盐，如氮盐的浓度。对该厂中的生物学过程的恰当控制是需要的。因此，有利的是，当废水中的各种离子的浓度与其它变量一起对该生物学过程产生影响，或向其传达信息时，能测量其浓度。

由于存在各种被分析物，所以许多专利涉及分析流体，特别是液体的主题。按原理各种测量方法可分为三组：

(1)其中不连续取样、过滤和分析的方法；

(2)在线的方法；其中从大量处理流体中连续抽取样品、过滤，然后每隔一定时间自动分析的方法，

(3)在原位进行的方法。取样及分析装置完全或部分地浸没于欲被分析的介质中，或直接取样，然后如此地靠近此处理过程进行分析，以致取样和分析结果的形成之间的时间缩短到足以进行可靠的，实时的过程控制。

一种用于工艺过程控制用途的分析系统能使使用者立即采取预防措施；比如，在处理废水时，针对该流体介质中的硝酸盐含量突然升高的预防措施。然而，组(1)的方法主要是在实验室内进行，这不可避免地引起从样品收集到实际分析间的时间上的延迟。

此外，水样经常用分光光度法分析，长距离输送可能存在其它问题，因为样品中连续的生物活性趋于使它们失去代表性。即使将样品迅速地从取样处送至实验室，分析结果仍多少有点不可靠，因为存在与样品中的背景混浊度相关的问题。

上述组(2)中包括紫外(UV)测量以及离子选择性电极和分段流动分析(SFA)。所谓的流动注射由分析(FIA)属于组(2)及组(1)。

用紫处线(UV)分光光度法作水的质量分析不很成功，因为样品中的悬浮固体和有机体干扰的缘故。Thomas等人(FreseniusJ.Anal.Chem.338，234-237及238-240(1990))曾试图借助所谓的UV多波长吸收测量(UVMA)法来改进UV法的可应用性，其目的在于抵消背景信号及同时计算明显干扰光谱的典型形状的特定的吸收组分的浓度。但想在测定天然水中及废水中的硝酸盐方面使用UVMA法有缺点：它要求超滤样品。类似的方法由Dr.Lang GMbH公司(德国)开发和出售。

分段流分析(SFA)法首先在美国专利No.2,797,149和No.2,879,141中被述及，基本原理是将欲被分析的样品用空气彼此分开。包括流体处理体系的这种技术的改进被述于美国专利No.4,853,336。该体系由于在连续流动分析仪中预先分离了处理液体，如试剂或稀释剂所以对混合液体样品特别有用。该系统可使分析混合物，如含试剂或稀释剂的样品，的不同组分的延迟的在线混合，以及这些组分在单个导管中的混合和相互作用得以进行。

基本的FIA原理已概述于美国专利No.4,022,575和No.4,224,033中。测量量的样品被引入移动的液体载体流中，从而构成一个轮廓分明的区域，其体积和几何形状严格可重现的。在载体流中的此样品区经一种分析组件传递，然后在一适宜的检测室中检测。按FIA，样品可以预定的量，任选地用一种阀直接引入，或它可用一种磁阀系统引入，参见如美国专利No.4,177,677。

流动喷射分析需要很精确地计量样品体积。这问题在EP公开申请107 631中提到，该申请述及了用于流动分析的整体的微型导管，其中槽的小型化系统是按整体结构形成的。槽的部分被设计成可在各流道之间转换，从而在转入样品流时，通过将样品置于可转换的槽的部分而测其体积，然后转变槽的部分为分析流，以便分批处理样品体积。

与SFA和FIA相似的缺点是，它们使用化学品来产生可检测的反应产物，这种方法的响应时间通常都长于测量前不用化学反应的测量原理的方法的响应时间。此外，使用的化学制品经常有毒，或在其它方面对环境有害，因此最好避免使用化学制品。

一般，上述组(2)的缺点在于响应时间迟缓，首先这是由于用泵送要经历一段从处理处到仪器设备间的距离，其次是因超滤体系而引起的。