[发明专利]一种基于流动分析技术的氨氮自动化分析系统及仪器

说明书

本发明公开了一种基于流动分析技术的氨氮自动化分析系统及仪器，属化学分析和定量检测的技术领域。利用本发明开发的仪器可以实现各种水质样品中不同检测范围的氨氮自动快速测定，得到的结果准确、可靠。本发明的特点是，首先设计并建立了一种新型的流动分析系统，其在继承了传统流动注射分析与顺序注射分析技术优势的基础上，解决了这些技术中存在的蠕动泵使用不便、旋转阀使用成本高、不能够用于在线监测、无人值守等诸多问题，基于此开发的自动化分析仪器可以实现真正的一键式启动；其次，基于该分析系统，针对氨氮参与的水杨酸法反应体系设计了专用的分析流路，对各系统参数与反应条件优化后，得到的各检测性能指标均表现良好。

技术领域

发明涉及一种用于水质中氨氮定量检测的自动化分析系统及仪器，属于化学分析和定量检测的技术领域。该仪器适用于各种水质样品中不同检测范围的氨氮自动测定，可快速获得准确、可靠的定量结果。

背景技术

在化学分析领域，对于自动化的分析仪器而言，是将样品预处理、稀释、移液、试剂混合、反应、计时、检测、数据处理等一系列的操作通过仪器来实现，以此达到人工干涉少、人为误差小、降低人工成本、提高检测精密度与准确度等目的。当前，实现化学分析自动化的技术方案大体分为“分立式”和“流动式”两大类，其中，分立式是利用机械臂自动控制等手段模仿手工操作，类似于流水线作业；流动式分析则是将样品与试剂在流动状态下进行汇合、反应、以及检测，其具体划分为了连续流动分析、流动注射分析、顺序注射分析、以及微流控等技术分支。

氨氮作为水中以游离氨（NH₃）或铵离子（NH₄⁺）形式存在的化合氮，是水体中的重要营养成分，但过量的氨氮将导致水体富营养化现象产生，成为一种主要耗氧污染物，对鱼类及其他水生生物产生毒害。另外，水中的氨氮可以在一定条件下转化成亚硝酸盐，其和蛋白质结合后将形成亚硝胺这种强致癌物质，对人体健康产生威胁。长期以来，水环境中氨氮含量是一项重要的监测指标，所以，一种能够快速、自动、准确测定氨氮含量的自动化分析方法极具实际应用价值，且可以用作与氨氮相关的研究工具。

在国标法（GB）和行标法（HJ）中，规定了针对氨氮的可见分光光度检测方法所涉及的化学反应主要有水杨酸法（HJ 536-2009）和纳氏试剂法（HJ 535-2009）。根据实现方案不同，基于这两种反应而开发的自动化分析方法主要有氨氮水质在线监测仪（HJ 101-2019）、氨氮连续流动分析法（HJ 665-2013）、氨氮流动注射分析法（HJ 666-2013）。

其中，氨氮水质在线监测仪与其他水质在线监测仪类似，其模仿了顺序注射分析技术的设计理念，用蠕动泵配合光电定量管、或注射泵的方式，通过两通电磁阀组或多位旋转切换阀依次将样品和不同试剂推入反应室（同时也是检测室），在其中发生化学显色反应后进行检测；在该方法中，存在分析速度慢（需试样混合均匀、反应达到平衡后检测）、试剂与载流耗量大（反应室/检测室内部体积大）、且每次分析完成后需对检测室额外进行“排空-清洗”反复操作等缺点。