[发明专利]通用型重金属单元素检测仪及其应用方法

说明书

本发明涉及通用型重金属单元素检测仪及其应用方法，解决了现有技术重金属检测方法中的光源和前处理过程复杂，成本高，结构复杂庞大，检测结果误差大，不能满足快速检测的技术问题。本发明提供通用型重金属单元素检测仪，包括电源、激发源、光路分离传输系统、光电检测系统；激发源采用介质阻挡放电方式产生微等离子体，实现对样品中的待测重金属原子的激发，并使其产生包含待测重金属元素的特征光在内的初始光束；光路分离传输系统用于将待测重金属元素的特征光从初始光束中分离后、传输到光电检测系统中进行检测分析，实现了对重金属单元素的检测；同时提供其应用方法。本发明广泛应用于重金属测定领域。

技术领域

本发明属于重金属测定领域，具体涉及通用型重金属单元素检测仪及其应用方法。

背景技术

随着工、农、矿业的发展，我们的大气、水、土壤等环境受到的重金属污染日益严重，重金属难以被分解，并且会经生物富集作用在人体和动物体内积累，严重危害人类的健康。因此在很多领域如食品、各类水体、土壤等，对重金属的检测(汞、铅、铬等)是一项不可缺少的工作。

目前，重金属检测分析大多依据大型分析仪器如电感耦合等离子体质谱仪，原子吸收分光光度计、原子荧光光谱仪等，能够用于特定重金属元素检测的便携式分析仪器种类较少，目前使用较多的是测汞仪，对人体危害较大的重金属元素有多种如铅、汞、铬、砷等，而单独测铅、测铬等重金属元素的便携式分析仪器十分罕见。现在市场上的测汞仪大多是依据是冷原子吸收法设计的，例如中国专利文献CN 204188521公开的一种冷原子吸收测汞仪、CN 203376258公开的双光束原子吸收测汞仪和CN 201879416公开的一种冷原子吸收微分测汞仪等等。冷原子吸收法依据汞蒸气对低压汞灯发出的253.7nm波长的紫外光，产生强烈吸收来分析汞的浓度。这种方法需要对样品进行前期化学处理，如采取氧化剂如酸性高锰酸钾氧化吸收或金丝富集法吸收，通过还原反应得到单质汞，再将单质汞蒸气通入吸收池中接受汞灯的照射。这种方法一般需要消耗大量化学试剂，结构复杂，操作繁琐，长时间稳定性不理想，且仪器十分昂贵，难以在检验领域得到广泛普及，满足普通用户的需求。仪器体积较大，也难以适应现场快速检测的要求。

传统的基于光谱技术的金属离子检测方法主要包括原子吸收光谱法和原子发射光谱法。这些方法中常用的检测仪器包括火焰原子吸收光谱仪，电感耦合等离子体发射光谱仪等。但这几种常用的检测仪器体积庞大，价格昂贵，检测成本高，难以用于野外分析和监测。随着科技发展和检测水平的提高，人们开始研究简单、快速和低成本的金属元素检测技术，以期实现快速有效地监控环境中的金属残留，保障人民健康与生态安全。

液体阴极辉光放电光谱检测技术具有结构简单、体积小、运行功耗低、能在大气压下操作、无需雾化器、无需真空系统、易于实现小型化和在线分析等优点，在地质、环保、材料学、食品安全等多个领域中的金属离子检测、水质净化等方面有广阔的应用前景。虽然液体阴极辉光放电光谱法对大多数元素具有较低的检出限，例如Li、Na等，但其对大部分重金属元素，特别是毒重金属元素灵敏度低，如Se、Te、Hg、As、Sb、Bi、Pb等。目前，科学家们通过添加小分子有机酸或表面活性剂等来改进元素的灵敏度，取得了较好的效果。但仍存在两方面问题：一方面，灵敏度的改进有限，只对部分元素具有较好的效果，而对众多毒重金属元素没有较好的普适性，还不能完全满足环境监测等的需求；另一方面，虽然通过液相色谱分离或通过新型材料固相分离等方法可以进行元素形态分析，但是过程比较繁琐，成本相对较高。