一種用於元素揮發物形成的裝置的製作方法

2023-11-03 00:37:52 1

本實用新型屬於儀器分析技術領域，涉及一種用於元素揮發物形成的裝置。

背景技術：

目前，原子光譜儀中所使用的氫化物發生進樣系統，大部分是使用硼氫化鈉（鉀）作氫化物發生的還原試劑，通過硼氫化鈉（鉀）中的氫將樣品溶液中的元素還原成氣態氫化物後，元素在原子光譜儀中進行測定。由於氫化物進樣效率比較原子光譜中的常規氣動霧化進樣，有更高的進樣效率（常規氣動霧化進樣只有3-5%，測定靈敏度較低，而氫化物進樣效率接近100%），因而在測定上具有更高的靈敏度和更低的檢出限的特點。已經應用的是用硼氫化鈉（鉀）和傳統上易形成氫化物的九個元素（ 砷，銻，鉍，鍺，錫，鉛，硒，碲，汞）形成這些元素的氫化物而被原子光譜儀進行測定。

近年來，隨著科技人員研究的不斷深入，一些從事分析的工作人員，相繼發現，有關其它元素也可和硼氫化鈉（鉀）發生氫化反應，並先後發表了多篇研究論文。例如郭小偉等於1995年發現了在常溫下酸性水溶液中的鋅和鎘可以被硼氫化鈉溶液還原成可揮發性氫化物，並且運用該氫化發生樣品進入系統，在原子螢光上測定了實際樣品中的鋅和鎘的含量測定。Ａｄｅｒｖａｌ．ＳＬｕｎａ和Ｐ．Ｐｏｈｌ分別在下２０００年和２００１年報到了一些元素如金，銀，銅，錳，鈦等在常溫下也可以和硼氫化鈉（鉀）反應形成氫化物。但上述文獻報導的方法，存在形成氫化物效率比較低、殘留現象比較嚴重的缺陷，從而使該方法在實際使用中受到阻礙。

使用硼氫化鈉化學蒸氣發生另外一個不足是硼氫化鈉價格比較貴，而且不穩定。其固體試劑放置時間長了會分解成塊狀偏硼酸鈉，溶液放置時間久了會分解。一般需要現用現配。另外，硼氫化鈉做還原劑從測定元素個數上來說，還是有限。比如，用於測鋅鈷的時候其靈敏度就很低，也不能測稀土。

技術實現要素：

本實用新型的目的在於克服現有技術的缺點與不足，提供一種全新的用於元素揮發物形成的裝置。

本實用新型的技術方案如下：

一種用於元素揮發物形成的裝置，其特徵在於該裝置包括含元素的樣品溶液導入管1、含胺基的二硫代甲酸（鹽）溶液的導入管2、蠕動泵3、三通管4、氣液分離器5、載氣入口6、載氣出口7和廢液排放管8； 其中三通4一邊與蠕動泵3相連，另一邊 與氣液分離器5相連，氣液分離器5下端設有載氣入口6，上端設有載氣出口7，氣液分離器內設有廢液排放管8。

元素揮發物的形成方法，是將含胺基的二硫代甲酸（鹽）的溶液與待測元素溶液在線混合，混合後的溶液立即進行氣液分離測定，使揮發性元素絡合物進入到元素分析儀進行檢測或用於元素的化學氣相沉積膜的製備。

上述的含胺基的二硫代甲酸（鹽）為：二乙基二硫代氨基甲酸、二乙基二硫代氨基甲酸與鹼金屬、鹼土金屬及氨形成的鹽。其中鹼金屬為鋰、鈉、鉀；鹼土金屬為鎂和鈣。

上述的含胺基的二硫代甲酸（鹽）優選為二乙基二硫代氨基甲酸鈉、二甲基二硫代氨基甲酸鈉或吡咯烷二硫代氨基甲酸銨（鉀、鈉）。

本實用新型中待測元素指的部分主族元素、部分過渡元素、貴金屬元素和稀土元素，其中主族元素指的是：鈣、鎂、鍶、鋇、鎵、鋁、銦、鉈、鍺、錫、鉛、砷、銻、鉍、硒、碲；過渡元素指的是：鈧、鈦、釩、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、釔、鋯、鈮、鉬、鎘、鉿、鉭、鎢、錸、汞；貴金屬元素是釕、銠、鈀、銀、鋨、銥、鉑、金；稀土元素指的是鑭、鈰、鐠、釹、鉕、釤、銪、釓、鋱、鏑、鈥、鉺、銩、鐿、鑥、鈾、釷和鈽。

上述元素中優選的元素指的是銦、鉈、鍺、錫、鉛、砷、銻、鉍、釕、銠、鈀、銀、鋨、銥、鉑、金、鈧、鈦、釩、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、釔、鋯、鈮、鉬、鎘、鉿、鉭、鎢和汞。

本實用新型中的兩個溶液濃度分別是0.005-35%（w/w）含胺基的二硫代甲酸（鹽）的溶液與酸度0.005-10.0 M的待測元素溶液在線混合。

本實用新型中含胺基的二硫代甲酸（鹽）在與元素溶液混合後的優選的質量濃度是0.005-15%，優選的含胺基的二硫代甲酸（鹽）質量濃度為0.03-10%，更優選的含胺基的二硫代甲酸（鹽）質量濃度為3-8%。

本實用新型中在線待混合後的溶液的酸度優選是0.01-0.4摩爾/升；優選在線待混合後的溶液的酸度是0.05-3.0M; 更優選的線待混合後的溶液的酸度是0.05-0.15M。

本實用新型的一個典型實施例包括如下步驟：

（1）使用蠕動泵分別連續抽取質量濃度為3-8%的二乙基二硫代氨基甲酸鈉（或吡咯烷二硫代氨基甲酸氨）溶液和酸度為0.05-0.3M的含元素樣品溶液；（2）使兩股溶液在一微型三通管內匯合反應，然後立即在氣液分離器中進行氣液分離；（3）分離出的氣體被導入原子光譜儀中進行測定。

本實用新型的第一個典型的裝置（見說明書附圖1），包括含元素的樣品溶液導入管、含胺基的二硫代甲酸（鹽）溶液的導入管、蠕動泵、三通管、氣液分離器、載氣入口、載氣出口和廢液排放管；蠕動泵抽取兩個溶液後在三通管中匯合發生反應，然後與氣液分離器相連，氣液分離器設有載氣入口，和載氣出口，分離氣體揮發物的廢液被蠕動泵經廢液排放管排出。

適用於本實用新型的第二個典型的裝置（見說明書附圖2），包括含元素的樣品溶液導入管1、含胺基的二硫代甲酸（鹽）溶液的導入管2、蠕動泵3、三通管4、原子吸收或電感耦合等離子體發射光譜（或質譜）的霧化進樣用的霧化器9、原子吸收或電感耦合等離子體發射光譜（或質譜）的用的霧室（旋流霧室或Scott霧室）5、載氣入口、載氣出口和廢液排放管；蠕動泵抽取兩個溶液後通過三通後兩股溶液混合，然後進入霧化器，霧化器噴霧後進入霧室，氣液分離器設有載氣入口和載氣出口，分離氣體揮發物的廢液被蠕動泵經廢液排放管排出。

附圖說明：

圖1為適用於元素揮發物形成的裝置圖；

圖2為帶有霧化器的適用於元素揮發物形成的裝置圖；

1、樣品溶液導入管 2、含胺基的二硫代甲酸（鹽）溶液的導入管

3、蠕動泵 4、三通管氣液 5、分離器

6、載氣入口 7、載氣出口 8、廢液排放管

9、霧化器。

具體實施方式

為了更充分的解釋本實用新型的實施，提供下述本實用新型的製備實施實例。這些實施實例僅僅是解釋、而不是限制本實用新型的範圍。

實施例1

（1）分別配製含元素金、銀的樣品溶液（元素含量均為500ppb，硝酸酸度0.4 M）和2.0%的二乙基二硫代氨基甲酸鈉（銅試劑，DDTC）溶液, 然後採用蠕動泵分別以3毫升/分鐘的流速抽取上述二個溶液，使兩個溶液在一個三通管中匯合後發生反應。

（2）將產生的元素揮發物和反應後的溶液在一氣液分離器中分離；

（3）從三通出口管流出的反應液立即流入到一氣液分離器中，在這裡通過鼓泡或噴霧的方式，分離出的元素揮發物（DDTC和元素的絡合物）。該揮發物被導入原子光譜儀原子化或離子化器中進行光譜或質譜測定。所測得的元素靈敏度是同一條件下溶液不含DDTC時的25-40倍。可見測定的靈敏度具有很大的提高。詳細圖解見說明書附圖1.

實施例2

（1）使含元素鎳和鈷的樣品溶液（元素含量均為500ppb，硝酸酸度0.15M）和2.0%的吡咯烷二硫代氨基甲酸鈉（APDC）溶液, 然後採用蠕動泵分別以4毫升/分鐘的流速抽取上述二個溶液，使兩個溶液在一個三通管中匯合後發生反應。

（2）將產生的元素揮發物和反應後的溶液在一氣液分離器中分離；

（3）分離出的揮發物氣體氫化物被導入一臺電感耦合等離子體原子發射光譜中測定。所測得的元素靈敏度是同一條件下溶液不含APDC條件下的26倍。使用該方法獲得的鎳鈷檢出線分別為1ng/ml。詳細圖解見說明書附圖1.

實施例3

在一個25毫升試管中，裝有2毫升含元素鋅和鎘樣品溶液（元素含量均為500ppb，硝酸酸度0.25M），開啟載氣使溶液鼓泡，此時快速加入3%的二乙基二硫代氨基甲酸鈉（DDTC）溶液，同時啟動無色散原子螢光光度計進行測定。獲得鋅鎘的檢出限分別為0.01和0.005ppb.而不加DDTC時，鋅鎘沒有任何信號出現。

實施例4

（1）使含元素鈀和釕的樣品溶液（元素含量均為200ppb，硝酸酸度0.4M）和4.0%的吡咯烷二硫代氨基甲酸鈉（APDC）溶液, 然後採用蠕動泵分別以4毫升/分鐘的流速抽取上述二個溶液，使兩個溶液在一個三通管中匯合後發生反應。

（2）將產生的元素揮發物和反應後的溶液在一氣液分離器中分離；

（3）分離出的揮發物氣體氫化物被導入一臺火焰原子吸收光譜儀中測定。所測得的元素靈敏度是同一條件下溶液不含APDC條件下的20和17倍。使用該方法獲得的鈀和釕檢出線分別為2ng/ml。詳細圖解見說明書附圖2。

實施例5

（1）使含元素鑭和汞的樣品溶液（元素含量均為200ppb，硝酸酸度0.15M）和4.0%的吡咯烷二硫代氨基甲酸鈉（APDC）溶液, 然後採用蠕動泵分別以3毫升/分鐘的流速抽取上述二個溶液，使兩個溶液在一個三通管中匯合後發生反應。

（2）將產生的元素揮發物和反應後的溶液經過電感耦合等離子體原子發射光譜（ICP-AES）的霧化器（25PSI壓力）噴霧後在一Scott霧室中分離；

（3）分離出的揮發物氣體氫化物被導入一臺火焰原子吸收光譜儀中測定。所測得的元素靈敏度是同一條件下溶液不含APDC條件下的20和17倍。使用該方法獲得的鑭和和汞檢出線分別為5和7 ng/ml。詳細圖解見說明書附圖2。

實施例6

（1）分別配製含元素砷和鈧的樣品溶液（元素含量均為500ppb，硝酸酸度0.20 M）和2.0%的二乙基二硫代氨基甲酸鈉（銅試劑，DDTC）溶液, 然後採用蠕動泵分別以3毫升/分鐘的流速抽取上述二個溶液，使兩個溶液在一個三通管中匯合後發生反應。

（2）將產生的元素揮發物和反應後的溶液在一氣液分離器中分離；

（3）從三通出口管流出的反應液立即流入到一氣液分離器中，在這裡通過鼓泡或噴霧的方式，分離出的元素揮發物（DDTC和元素的絡合物）。該揮發物被導入原子光譜儀原子化或離子化器中進行光譜或質譜測定。所測得的元素靈敏度是同一條件下溶液不含DDTC時的25-40倍。可見測定的靈敏度具有很大的提高。詳細圖解見說明書附圖1。

實施例7

一種用於元素揮發物形成的裝置，其特徵在於該裝置包括含元素的樣品溶液導入管1、含胺基的二硫代甲酸（鹽）溶液的導入管2、蠕動泵3、三通管4、氣液分離器5、載氣入口6、載氣出口7和廢液排放管8； 其中蠕動泵抽取兩個溶液後在三通管中匯合發生反應，也就是三通4一邊與蠕動泵3相連，另一邊 與氣液分離器5相連，氣液分離器5下端設有載氣入口6，上端設有載氣出口7，氣液分離器內設有廢液排放管8。分離氣體揮發物的廢液被蠕動泵帶動經廢液排放管排出。

在詳細說明的較佳實施例之後，熟悉該項技術人士可清楚地了解，在不脫離上述申請專利範圍與精神下可進行各種變化與修改，凡依據本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均屬於本實用新型技術方案的範圍。