改進型原子吸收分光光度計汞分析儀及利用該汞分析儀進行汞測量的方法
2024-02-03 21:51:15
專利名稱：改進型原子吸收分光光度計汞分析儀及利用該汞分析儀進行汞測量的方法
技術領域：
本發明涉及一種測量汞含量的原子吸收分光光度計汞分析儀的改進，及利用該汞分析儀進行汞測量的方法，屬於分析儀器領域。
背景技術：
日立180/80原子吸收分光光度計是檢測低濃度金屬離子的得力工具。該儀器為單光束型原子吸收分光光度計，其前級光路十分簡單。在火焰或石墨爐工作狀態下均可利用塞曼效應進行背景校正。該儀器的微處理機內已存儲了分析37種元素的火焰法和石墨爐法基本條件表，可根據螢光屏上的提示，按測定對象和所用工作狀態的不同進行選用，對顯示的各項條件亦可根據需要自行變更。對於分析元素表以外的任何元素，亦能設定條件後分析，並可存儲十個已選定的最佳條件。該原子吸收分光光度計配用的微處理機不僅可以顯示、更改或存儲分析元素的分析、測量條件，而且可以顯示空心陰極燈的發射強度，還可顯示吸光度。在若干操作中還可顯示測量經歷的時間，對於測量程序的監控很方便，是檢測低濃度金屬離子的得力工具。
但是，該原子吸收分光光度計所附帶的汞分析儀，如圖1所示，它是由選擇閥1、流量計2、反應瓶3、乾燥管4、吸收池5、循環泵6和洗氣瓶7組成。它使用循環方式，將汞蒸氣在整個管路中的濃度達到恆定後再進行測量。這種測量方式及結構對於水體、土壤中汞的測定來說，就顯得結構設計不合理，測量方法存在一些問題。主要原因是儀器靈敏度較低，所測數值的精密度很差、精確度很低，測量時間長。另外，儀器操作過程也不夠簡便。
發明內容
鑑於上述原因，本發明的目的是提供一種儀器靈敏度高、所測數值準確、精確度高的改進型原子吸收分光光度計汞分析儀，克服原有的汞分析儀附件結構設計不合理、操作不簡便的缺點。
本發明的另一目的是提供一種利用該原子吸收分光光度計汞分析儀進行汞測量的方法。
為實現上述目的，本發明採用以下設計方案一種改進型原子吸收分光光度計汞分析儀，它主要包括選擇閥、流量計、反應瓶、乾燥管、吸收池、洗氣瓶、一空氣壓縮機和位於流量計和反應瓶之間的夾子；所述選擇閥、流量計、反應瓶、乾燥管、吸收池構成測量汞含量的閉環迴路；所述選擇閥又分別與洗氣瓶和空氣壓縮機相連。
本發明所述反應瓶的容積為150ml。所述乾燥管內的乾燥劑為無水CaCl2。
利用本發明改進型原子吸收分光光度計汞分析儀進行汞測量的方法是1、將汞分析儀附件連接好；2、將與壓縮機相連的閥門處於關閉狀態；3、將乾燥管中裝填無水CaCl2；4、將待測溶液移入反應瓶中，蓋好瓶蓋，用注射器從瓶嘴處加入10％SnCl2，接好軟管，用夾子封閉反應瓶前後管路，用力震蕩；5、打開空氣壓縮機，開啟閥門，使空氣充滿整個測量迴路，調節空氣流量，使流量計指示的流量為1.5 l/min～1.0 l/min；記錄檢測信號的最大值(峰值)即為測定值；6、將測定值和標準曲線對比得出樣品中汞濃度。
由於本發明採用以上設計方案，使得改進後的原子吸收分光光度計汞分析儀靈敏度高，測定時間縮短，徹底避免了高濃度含汞樣品汙染管路時循環泵的清洗難題，使得操作更加簡便。利用該原子吸收分光光度計汞分析儀進行汞含量的測定完全符合國際標準，準確度、精確度高，時間短，操作簡單。
下面結合附圖對本發明作進一步說明。圖1為現有原子吸收分光光度計汞分析儀結構示意2為本發明原子吸收分光光度計汞分析儀結構示意圖本發明原子吸收分光光度計汞分析儀與原有的汞分析儀的區別在於第一點用空氣壓縮機(型號HITACHI BEBICON 0.2 OP-5SA)代替了原有儀器中的循環泵。原有汞分析儀是將汞蒸氣乾燥後吸入吸收池，並通過循環泵使汞蒸氣在整個管路中濃度達到恆定後進行測量。而本發明用空氣壓縮機代替了原有儀器中的循環泵，它是將汞蒸氣一次性吹入吸收池，採用峰高方式測量汞的最高濃度。改進後是用壓縮機將汞蒸氣吹入，從原理上分析汞蒸氣性質無變化；對於相同濃度的樣品，前者記錄的是響應信號的平均值，後者是將濃度信號轉換成峰形信號並記錄最大值，因此後者靈敏度更高。實踐表明，本發明在保證測定準確度的條件下，大大提高了原工作方式的測定靈敏度。另一個優點是採用循環方式工作，開泵後數分鐘吸光度才能達到最大值。採用空氣壓縮機，汞蒸氣一次性吹入，工作管路長度大大縮短，使測定時間更短。事實證明，使用空氣壓縮機吹氣，10秒鐘左右吸光度即可達到最大。此外，測定時難免會遇到高濃度含汞樣品汙染管路的情況，其他部分的清洗較為容易，循環泵的清洗極其困難。汞分析儀改造後避免了這一問題，並且提高了儀器的靈敏度，並且縮短測定時間，徹底避免了高濃度含汞樣品汙染管路時循環泵的清洗難題。
第二點將原裝300ml反應瓶3換成150ml反應瓶3。
測定時，國家標準推薦的氣液體積比為2∶1～3∶1。原汞分析儀反應瓶為300ml，一次進樣量250ml，氣液體積比1∶5，靈敏度很低。加之反應瓶體積龐大，加入SnCl2後很難振蕩均勻。本發明改用150ml反應瓶後，一次進樣量為50ml，氣液體積比為3∶1，在國標推薦的最佳範圍之內。實際測定也表明，150ml反應瓶比300ml反應瓶靈敏度大大提高。由於進樣量為原來的1/5，檢出限量大大降低，而且振搖方便，容易使SnCl2與樣品混合均勻。降低原有儀器過高的氣液比，提高儀器的靈敏度，降低儀器檢出限量，並且使測定時操作更加方便。
第三點將乾燥管4中的乾燥劑由無水Mg(ClO4)2換成無水CaCl2。
原有汞分析儀使用冷原子吸收分光光度法測汞，選擇無水Mg(ClO4)2作乾燥劑。無水Mg(ClO4)2乾燥性能極強，因此容易失效。說明書規定，測定30次左右後，必須重新裝填後立即使用。換乾燥劑後，標準曲線需重新繪製，這樣裝填一次乾燥劑只能測定少量樣品。而且，無水Mg(ClO4)2價格昂貴，再生也相當困難，必須使用真空乾燥裝置處理5小時以上。但使用無水CaCl2足以克服上述缺點。從表1的數據可以看出，用無水CaCl2代替無水Mg(ClO4)2測定空白溶液。吸光度無明顯變化。這說明，雖然無水Mg(ClO4)2比無水CaCl2乾燥性能更強，但是以空氣為載氣的條件下，二者乾燥汞蒸氣的效果相同。使用無水CaCl2測定200次，空白溶液的吸光度無明顯變化。它的使用壽命大大超過無水Mg(ClO4)2。無水CaCl2與無水Mg(ClO4)2相比，價格低廉，再生方法亦很簡便，只需在烘箱中105℃烘1小時即可。
因此，將乾燥管中的乾燥劑由無水Mg(ClO4)2換成無水CaCl2，使測定時操作更加簡便。
第四點在流量計2與反應瓶3之間設有一夾子8。
測量時，建議用針管向反應瓶中注射SnCl2，振搖前用夾子封閉反應瓶前後的管路。實踐表明，揭開反應瓶瓶塞滴加SnCl2，會有汞的損失，而用針管從瓶嘴處注射SnCl2則可避免這一問題。測定較高濃度汞(約10μg/l以上)，振搖前不封閉反應瓶前後的管路，瓶中的汞蒸氣會在管路中擴散，有時會使測量峰形產生嚴重的拖尾現象，給峰高測量帶來負誤差。所以振搖前必須用夾子封閉反應瓶前後管路，測定才能取得良好效果。其目的是保證測定的準確性，提高所測數值的精密度和精確度。
利用本發明改進型原子吸收分光光度計汞分析儀進行汞測量的方法1、將汞分析儀的附件按圖2所示方式連接好；2、將與壓縮機相連的閥門1處於關閉狀態；3、將乾燥管4中裝填無水CaCl2；4、將待測溶液移入反應瓶3，蓋好瓶蓋，用注射器從瓶嘴處加入10ml10％SnCl2，接好軟管，用夾子8封閉反應瓶前後管路，用力震蕩1分鐘；5、打開空氣壓縮機，開啟閥門1，使空氣按圖2所示方向流動，調節空氣流量，使流量計指示的流量為1.0l/min；記錄檢測信號的最大值(峰值)即為測定值；6、將測定值和標準曲線對比得出樣品中汞濃度。
在測量時，根據流量計的顯示，將空氣流速保持在1.0l/min。因為，改用150ml反應瓶後，如果，仍採用1.5l/min的空氣流速時反應瓶中的壓力就會較高，吹氣時易將瓶塞頂開。國標推薦的載氣流速為0.8～1.2l/min，故將載氣流速由1.5l/min降為1.0l/min。實踐證明降低流速後，汞的汽化速度無明顯降低，測定靈敏度完全可以達到1.5l/min時的水平。
發明人在改造原有原子吸收分光光度計汞分析儀時，以及利用改進後的原子吸收分光光度計汞分析儀對水體、土壤中的汞進行測量時作了大量的實驗，實驗結果如下。
1、不同乾燥劑條件下，空白溶液測定結果的對比分別用無水Mg(ClO4)2和無水CaCl2作為乾燥劑，使用150ml反應瓶，空氣流速1.0l/min，測定空白溶液的吸光度，結果見表1。表中數據為30次測定的平均值。
表1不同乾燥劑條件下空白溶液測定結果的對比
表1結果說明，分別用無水Mg(ClO4)2和無水CaCl2作為乾燥劑，對空白溶液的測定結果基本一致。但由於無水CaCl2比無水Mg(ClO4)2使用壽命長，價格低廉，再生方法簡便，所以，將無水Mg(ClO4)2換成無水CaCl2。
2、本發明與原有汞分析儀測定結果的對比。
分別用改進前的原有汞分析儀和改進後的汞分析儀對8μg/l HgCl2標準溶液進行吸光度的測定，結果見表2。
表2改進前後測定結果對比
表2的數據說明，對於相同濃度的試樣，150ml反應瓶測定的吸光度遠高於使用300ml反應瓶時測定的吸光度，吸光度值提高一倍以上。對於使用150ml反應瓶，流速為1.5和1.0l/min時，測定的結果無明顯變化，二者基本一致。
3、精密度檢驗改進後，對10μg/l HgCl2標準溶液做10次平行測定，結果見表3。
表3平行測定結果
平行雙樣測定結果的相對偏差不應大於標準方法或統一方法所列相對標準偏差的2.83倍。標準方法給出的濃度分別為1×10-7和1×10-8g/ml樣品的相對偏差最大容許值，各為10％和20％。本實驗測得1×10-8g/ml溶液的相對偏差為3.09％，精密度符合要求。
4、實施例使用標準水樣中國環境監測總站1420106 GSBZ50016-90樣品。將安瓿從頸部切開，吸取少量潤洗移管後，準確吸取10.00ml移入250ml容量瓶中，加入25ml10％HNO3，2.5ml1％K2Cr2O7，定容到標線，這時溶液中汞為11.9±1.58μg/l。利用本發明改進型原子吸收分光光度計汞分析儀對樣品中的汞平行測定5次，結果見表4。
表4標準樣品測定結果
表4的結果說明，各次測定值和平均值均在標準值的範圍以內。改進後的日立180/80原子吸收分光光度計汞分析儀的使用結果說明，所測數據的精密度和精確度均達國家標準。
以上所述，僅為本發明的較佳實施例，任何基於本發明技術方案的等效變換，均屬於本發明保護範圍之內。
權利要求
1.一種改進型原子吸收分光光度計汞分析儀，它主要包括選擇閥、流量計、反應瓶、乾燥管、吸收池、洗氣瓶，其特徵在於它還包括一空氣壓縮機和位於流量計和反應瓶之間的夾子；所述選擇閥、流量計、反應瓶、乾燥管、吸收池構成測量汞含量的閉環迴路；所述選擇閥又分別與洗氣瓶和空氣壓縮機相連。
2.根據權利要求1所述的改進型原子吸收分光光度計汞分析儀，其特徵在於所述反應瓶的容積為150ml。
3.根據權利要求1所述的改進型原子吸收分光光度計汞分析儀，其特徵在於所述乾燥管內的乾燥劑為無水CaCl2。
4.利用權利要求1所述的改進型原子吸收分光光度計汞分析儀進行汞測量的方法是①、將汞分析儀附件連接好；②、將與壓縮機相連的閥門處於關閉狀態；③、將乾燥管中裝填無水CaCl2；④、將待測溶液移入反應瓶中，蓋好瓶蓋，用注射器從瓶嘴處加入10％SnCl2，接好軟管，用夾子封閉反應瓶前後管路，用力震蕩；⑤、打開空氣壓縮機，開啟閥門，使空氣充滿整個測量迴路，調節空氣流量，使流量計指示的流量為1.5l/min～1.0l/min；記錄檢測信號的最大值(峰值)即為測定值；⑥、將測定值和標準曲線對比得出樣品中汞濃度。
5.根據權利要求4所述的汞測量方法，其特徵在於用注射器從瓶嘴處往反應瓶中加入10ml10％SnCl2，接好軟管，用夾子封閉反應瓶前後管路，用力震蕩1分鐘。
全文摘要
一種改進型原子吸收分光光度計汞分析儀，它包括選擇閥、流量計、反應瓶、乾燥管、吸收池、洗氣瓶、空氣壓縮機和位於流量計和反應瓶之間的夾子；選擇閥、流量計、反應瓶、乾燥管、吸收池構成測量汞含量的閉環迴路；選擇閥分別與洗氣瓶和空氣壓縮機相連。利用改進型汞分析儀進行汞測量的方法是將汞分析儀附件連接好；將與壓縮機相連的閥門處於關閉狀態；將乾燥管中裝填無水CaCl
文檔編號G01N21/31GK1437012SQ0210058
公開日2003年8月20日 申請日期2002年2月6日 優先權日2002年2月6日
發明者楊向平, 周軍, 甘一萍 申請人:北京城市排水集團有限責任公司