[发明专利]一种电磁加热-等离子体光谱检测土壤重金属装置及方法

说明书

本发明涉及一种电磁加热‑等离子体光谱检测土壤重金属装置及方法，解决了现有技术检测土壤中重金属过程操作不便，检测效率低、速度慢，无法实现现场快速检测的技术问题。本发明提供一种电磁加热‑等离子体光谱检测土壤重金属装置，包括电磁加热装置、等离子体原子发射光谱仪装置、气路系统和电池；电磁加热装置包括加热管，其为两端开口的中空管状结构，加热管一端为锥尖向外的圆锥状且与所述主管的第一进气口平滑过渡连接，加热管另一端通过密封塞进行密封，加热管的侧壁上设有进气口，加热管的外侧壁上缠绕有电磁感应线圈，缠绕有电磁感应线圈的加热管内部还固设有金属样品舟，同时还提供其方法。本发明广泛应用于土壤重金属光谱分析技术领域。

技术领域

本发明涉及光谱分析技术领域，具体涉及一种电磁加热-等离子体光谱检测土壤重金属装置及方法。

背景技术

目前较为常用的检测手段包括电感耦合等离子体-原子发射光谱仪(ICP-AES)、电感耦合等离子体-质谱仪(ICP-MS)、石墨炉原子吸收分光光度计、火焰原子吸收分光光度计等，这些仪器存在体积巨大、价格昂贵，结构复杂，对土壤样品的前处理要求较高、步骤繁琐，无法进行现场检测等弊端。现场快速检测对于土壤重金属污染情况调查和防治具有十分重要的意义，而目前现有的小型的重金属检测仪，虽然可以携带至现场进行检测，但是存在准确度较差、检测元素单、寿命短和不能直接进样检测等缺陷，难以满足现场快速检测的需求。如毛雪飞的团队采用石英管外缠绕加热丝，石英管内放置样品舟的方式，这种间接加热的方法热解温度低、加热速度慢(公开号：CN108344735A)。杨苗团队所研发的土壤重金属检测仪，需要经过反应池解析、反应丝富集等，步骤较为繁琐，检测耗时长，且检测元素单一，无法将土壤样品进行直接加热进行检测(专利号：CN205404400U)。因此，研发一种简单、快捷、可以直接进样、多元素同时检测的现场重金属检测仪是十分必要的。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术的不足，提供一种结构简单、便于制做、样品处理简单、操作便利、检测速度快、可多元素同时检测的且准确度高的电磁加热-等离子体光谱检测土壤重金属装置及方法。

本发明解决上述技术问题，采用的方案是：

一种电磁加热-等离子体光谱检测土壤重金属装置，包括电磁加热装置、等离子体原子发射光谱仪装置、气路系统和电池；等离子体原子发射光谱仪装置包括等离子体激发装置、前光路系统装置和光谱仪，前光路系统装置包括主管和出气支管，主管为两端开口的中空直管，其两端开口分别为第一进气口和采光口，采光口处通过窗口片进行封闭，且与光谱仪的进光口相对设置，出气支管一端设有出气口，其另一端与主管平滑过渡连接，出气支管的内部与主管的内部相连通；电磁加热装置包括加热管、电磁感应线圈、电磁加热电路模块装置和加热控制系统，加热管也为两端开口的中空管状结构，加热管一端开口为锥尖向外的圆锥状且与主管的第一进气口平滑过渡连接的开口，加热管另一端通过密封塞进行密封，靠近密封塞处的加热管的侧壁上设有与加热管内部相连通的第二进气口，位于第二进气口和圆锥状开口之间的加热管的外侧壁上缠绕有电磁感应线圈，缠绕有电磁感应线圈的加热管内部还固设有金属样品舟。

优选的，电磁感应线圈为单根紫铜管缠绕而成的双螺旋状结构的线圈。

优选的，单根紫铜管的直径为2mm，且缠绕成双螺旋状结构的线圈的内层为7匝、外层为10匝、每匝间隙为1mm的电磁感应线圈；金属样品舟置于加热管内且位于电磁感应线圈的中心部位。

优选的，金属样品舟通过与密封塞固定连接的固定支架进行固定连接；密封塞为磨砂石英塞；金属样品舟为由钨板焊接而成的中空长方体；加热管、主管、出气支管的材质均为石英玻璃，窗口片的材质为高透射型光学材料。

优选的，电磁加热装置的加热控制系统，通过labVIEW程序控制加热装置的输出电压及电流，调节电磁加热线圈的加热功率，从而控制对金属样品舟的加热温度。