专利名称：水质镍离子流动注射在线分析装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种采用分光光度分析水中镍离子(M2+)含量的水质镍离子流动注射在线分析装置，属化学分析和水环境监测分析领域。
背景技术：
镍是自然界分布较广的一种元素，是工业、国防和人类日常生活中广泛应用的一种有色金属。镍也是人体必需的微量元素，它的缺乏会导致人体新陈代谢的失调、磷质代谢异常，引发肝脂质和肝硬化，甚至出现肾衰和尿毒症。但过量的镍会引起DNA-蛋白质交联和DNA-单链断裂、导致细胞毒性作用和DNA损伤、改变活细胞的基因表达、能够产生致敏反应，对机体产生不良影响，导致多装置、多器官损伤，并有致癌作用。因此，必须严格监测地表水及相关企业排放水中M2+的含量，以便及时对M2+超标的水源采取相应的对策，避免产生危害。测定Ni2+的方法很多，其中原子吸收、ICP-AES、荧光法灵敏度高、选择性好，但因仪器昂贵、不易普及等条件限制；分光光度法是测定M2+的优选方法之一，但目前分光光度对水质M2+的检测方法无论是采样、检测过程尚停留在手工操作的实验室阶段，检测操作麻烦，样品所需检测时间长，试剂的配制及测试条件存在人为的操作误差，难以做到完全一致的重复，影响检测精确度，不能实现对水质M2+含量进行在线连续快速的检测，无法对水系中Ni2+进行实时监控。
发明内容
本发明的目的是提供一种水质镍离子流动注射在线分析装置，它将流动注射和分光光度分析技术联用，可对各种水体，特别是工业废水中的镍离子进行实时在线检测，操作简便，检测快速、精确度高。本水质镍离子流动注射在线分析装置包含光电流通池D、显色剂瓶、载流液瓶H、 样品输送泵P2、载流液注射泵P1、显色剂输送泵P3、载流液三通阀V6、第一采样六通阀V4 和第二采样六通阀V5，所述各阀通过毛细管路与各部件的连接关系如下载流液三通阀V6的三个接口中，第2接口择一地与第1接口、第3接口相通；并且， 第1接口连接第一采样六通阀V4的第3接口，第2接口连接载流液注射泵P1，第3接口连接载流液瓶；第一采样六通阀V4的六个接口中，第2接口与第1接口或第3接口相通，对应地， 第4接口与第3接口或第5接口相通，第5接口与第6接口通或断；并且，第1接口通过水样输送泵P2连接样品，第4接口通过一段反应管T与流通池D连接，第6接口为废液出口；第二采样六通阀V5的六个接口中第2接口与第1接口或第3接口相通，对应地， 第4接口与第3接口或第5接口相通，第5接口与第6接口通或断；并且，第1接口通过显色剂输送泵P3与显色剂瓶连接，第2接口与第3接口之间以显色剂定量管L相连接，第3 接口与第一采样六通阀V4的第2接口之间、第4接口与与第一采样六通阀V4的第5接口之间分别以样品定量管Ls、Ls'相连接；第6接口为废液出口。所述毛细管的内径0. 5 1. 25mm，管壁厚度彡0. 8mm。所述各输送泵均优选为蠕动泵。本分析装置还设有样品与标样相切换的两个电磁三通阀Vl和V2 ；其中第一电磁三通阀中Vl的第1接口与第二电磁三通阀V2的第2接口相连接，第一电磁三通阀Vl的第 2接口与第一采样六通阀V4的第1接口相连接，第一电磁三通阀Vl的第3接口连接样品； 第二电磁三通阀V2的第1、第3两接口分别连接一个标样。所述注射泵Pl是电动恒流泵，以陶瓷、玻璃或不锈钢等防腐材料制成。本水质镍离子流动注射在线分析装置以氢氧化钠-过硫酸铵缓冲溶液为载流液， 由恒流注射泵将载流液连续注入毛细管的管路中，通过两个采样六通阀的适时转换，将定量样品(水)及定量丁二酮肟显色剂切入载流液中；样品水和显色剂丁二酮肟被定向流动的载流液推动前进，同时，水和显色剂之间产生有限扩散，二者逐渐混合，流经反应管时，在流动状态下，样品中含有的镍离子与丁二酮肟反应，形成酒红色可溶性络合物，最后流入流通池，并于波长465nm处进行分光光度测定，根据透过光强度的变化值，获得有相应峰高和峰宽的响应曲线，利用峰高或峰宽，以空白为参比，计算求得水样中水中镍离子的含量。测量光电压的峰高，通过吸光度及光电转换计算出样品的镍离子浓度值。装置内的液体最后从流通池出口毛细管流出(废液)。本装置可设置程序控制系统，阀盖的旋转和吸入液量通过控制程序自动执行，并可远程传输数据。本装置的样品及显色剂分别以定长毛细管作为采样定量，采取的样品及显色剂定量精确，而且通过对注射泵的控制，流体在毛细管装置中的流速是恒定的，因此在一定的留存时间内，样品在载流液中的分散状态具有高度重现性，确保测量结果准确；本装置利用其峰宽信息，测量灵敏度高，并具有很宽的测量范围(O. 1 10mg/L)；每次吸入的水样是微量的，试剂的消耗量非常低，大大节约了检测装置运营成本。本装置流路简单，测定速度快， 反应所需时间短，完成一次水样检测分析最短只需8分钟，实现真正意义上的实时在线监测。使其结构简单，故障率很低。用于对饮用水，工业循环冷却水中镍离子的在线监控，简便而快速地获得即时的分析数据，特别是对于特发性重大的水污染事故，可及时发现，及时上报，及时处理，为消除隐患争取了宝贵的时间。
图1是本发明水质镍离子流动注射在线分析装置测量状态流路原理图。图2是本发明水质镍离子流动注射在线分析装置采样状态流路原理图。图中，图中各标记表示为B1、B2-标样、D-光电流通池、H-载流液瓶、L-显色剂定量管、Ls、Ls'-样品定量管，Pl-载流液注射泵，P2、P3-蠕动泵，S-样品，T-反应管，Vl-第一电磁三通阀，V2-第二电磁三通阀，V4-第一采样六通阀，V5-第二采样六通阀，V6-载流液三通阀，W1、W2-废液(瓶)。
具体实施例方式下面结合
本流动注射快速分析水中镍离子装置的实例结构及测试过程。各实施例流动注射分析装置中的管路均为内径1. 0mm，外径2. 85mm的聚四氟乙烯
4毛细管，载流液注射泵Pl是电动恒流泵，泵体以陶瓷、玻璃或不锈钢等防腐蚀材料制成。镍离子流动注射在线分析涉及的各试剂配制方法如下(1)显色剂称取5. Og 丁二酮肟(C4H8N2O2)和25. Og氢氧化钠(NaOH)于500mL烧杯中，用蒸馏水溶解后定容于500mL容量瓶中。(于棕色瓶中避光保存，至少可稳定存在2周)。(2)载流液称取4. Og氢氧化钠于IOOOmL烧杯中，用适量蒸馏水溶解，再称取3. Og过硫酸铵于该烧杯中，搅拌溶解后定容于2000mL容量瓶中。(3)镍标准溶液(1. Omg/mL)可直接购买也可自己配制，具体配制过程如下将1. OOOg金属镍(> 99. 9% )加热溶解于30mL硝酸中，冷却后用纯水稀释至IOOOmL,配制标样时，用此镍标准溶液加纯水稀释至所需标样的浓度。实施例1水质镍离子流动注射在线分析装置的结构见图1，第一采样六通阀V4(下简称阀V4)和第二采样六通阀V5(下简称阀V5)，两阀的阀座上均设有六个接口，即第1接口(下简称接口 1) 第6接口(下简称接口 6)，阀盖的内侧设有三个弧形槽，三个弧形槽的端部可对应重合在阀座的六个接口上；旋转阀盖， 可使弧形槽顺时针或逆时针转过一个弧度间隔，从而变换阀内各接口之间的通、断关系。样品定量管Ls、Ls'是两段定长毛细管，分别连接于阀V4的接口 2和阀V5的接口 3之间、阀 V4的接口 5和阀V5的接口 4之间；显色剂定量管L连接于阀V5的接口 2和接口 5之间； 转动阀V4和阀V5的阀盖，使弧形槽顺时针或逆时针移动一个弧形槽间隔，可改变样品定量管Ls、Ls’及显色剂定量管L在装置中的连接关系，使阀V4和阀V5处于图1的测量状态(A 态)或图2的采样状态(B态)。阀V4的其它接口的连接关系为接口 1通过蠕动泵P2(下简称泵P》与第一电磁三通阀Vl (下称阀VI)的接口 2相通，接口 3与载流液三通阀V6(下简称阀V6)的接口 1相连，接口 4通过一段反应管L与光电流通池D相连，接口 6为废液出口。阀V5的其它接口连接关系为接口 1经蠕动泵P3(下简称泵P3)与显色剂贮瓶相连， 接口 6是废液出口。阀V6的阀座设有三个接口，阀盖设有一个弧形槽，通过转动阀V6的阀盖，可使接口 2选择与接口 3或接口 2相通。阀V6的接口 1与载流液瓶H相连，接口 2与注射泵Pl相连。本装置在常温下即可发生反应，无需加热，使装置更加简单。实施例2用水质镍离子流动注射在线分析装置进行镍离子浓度的分析方法一.清洗程序先将图1中的阀V6转至接口 2与接口 3相通，启动电动陶瓷载流液注射泵Pl (下简称注射泵Pl)至吸入态，从载流液瓶H中吸入载流液的腔内，吸满后停泵；随后将阀V6转至接口 2与接口 1相通(如图1状态)，将阀V4和阀V5调至如图1所示的A态，注射泵Pl 至注射态，将注射泵Pl腔内的载流液按以下流路向前推进注射泵Pl —阀V6的接口 2 —接口 1 —阀V4的接口 3 —接口 2 —水样采样管Ls — 阀V5的接口 3 —接口 2 —显色剂定量管L —阀V5的接口 5 —接口 4 —水样采样管Ls’ 一阀V4的接口 5 —接口 4 —反应管T —流通池D —废液W2。载流液对以上流路进行了清洗， 清洗完毕，停泵Pl。
二 ·采样程序(见图2):①样品的采取电磁阀Vl调至接口 2与接口 3相通，阀V4和阀V5转至如图2的采样态(B态)， 启动蠕动泵P2，样品(水)经泵P2通入以下流路样品S —阀Vl的接口 3 —接口 2 —阀V4的接口 1 —接口 2 —水样采样管Ls — V5 的接口 3 —接口 4 —水样采样管Ls，一 V4的接口 5 —接口 6 —废液Wl。采样管Ls和Ls， 均注满样品(水)后，继续运行15 20秒，停止蠕动泵P2。如需要采取标样Bi，则将阀Vl调至接口 2与接口 1相通，将阀V2调至接口 2与接口 3相通，则标样Bl的采样按下流路标样Bi—阀V2的接口 3—接口 2—阀Vl的接口 1—接口 2—阀V4的接口 1 — 接口 2 —水样采样管Ls — V5的接口 3 —接口 4 —水样采样管Ls’ 一 V4的接口 5 —接口 6—废液W1。此时采样管Ls和Ls'均注满了标样Bi。同理，如将阀V2的接口 2调至与接口 1相通，则可采取标样B2。②显色剂的采取(见图2)将阀V5转至如图2状态，启动蠕动泵P3，显色剂按下流路流动显色剂一泵P3—阀V5的接口 1 —接口 2—显色剂定量管L—阀V5的接口 5 — 接口 6 —废液瓶W1。至显色剂定量管L内注满了显色剂，继续运行15 20秒，停止蠕动泵 P3。三.测量程序将阀V4和阀V5转至如图1的测量态(A态)，再次启动注射泵Pl至注射态，使载流液按以下流路流动注射泵Pl — V6的接口 2 —接口 1 —阀V4的接口 3 —接口 2 —水样采样管Ls —阀V5的接口 3 —接口 2 —显色剂定量管L —阀V5的接口 5 —接口 4 —采样管Ls，一阀V4接口的5 —接口 4 —反应管T —流通池D —废液W2，此时，以上测量管路内的液体以“载流液I I样品I I显色剂I I样品I I载流液”的顺序分布，即显色剂丁二酮肟液段位于两段样品(下称水样)段之间。注射泵Pl推动载流液使以上液段向反应管T、流通池D方向流动。水样与显色剂在流动状态下呈现梯度混合，二者在反应管T内发生反应，生成酒红色络合物。反应液进入流通池D后，由波长为465nm光源照射并比色，得出相应峰高和峰宽的响应曲线图，将峰高或峰宽经与已知M2+浓度的标样试验曲线比较，通过计算即得出水样中水中镍离子的含量。表1是用本流动注射装置检测三个样品检测数据，三个样品均通过配制而得，表中列出了三个样品Ni2+的配制浓度值，用于验证检测数据的可靠性。表 权利要求
1.水质镍离子流动注射在线分析装置，其特征是包含光电流通池(D)、显色剂瓶、载流液瓶(H)、水样输送泵(P》、载流液注射泵(Pl)、显色剂输送泵(P； )、载流液三通阀(V6)、第一采样六通阀V4和第二采样六通阀(V5)，所述各阀通过毛细管路与各部件的连接关系如下载流液三通阀(V6)的三个接口中，第2接口择一地与第1接口、第3接口相通；并且， 第1接口连接第一采样六通阀(V4)的第3接口，第2接口连接载流液注射泵(Pl)，第3接口连接载流液瓶；第一采样六通阀(V4)的六个接口中，第2接口与第1接口或第3接口相通，对应地，第 4接口与第3接口或第5接口相通，第5接口与第6接口通或断；并且，第1接口通过样品输送泵(P》连接样品，第4接口通过一段反应管(T)与流通池连接，第6接口为废液出口 ；第二采样六通阀(^)的六个接口中第2接口与第1接口或第3接口相通，对应地，第 4接口与第3接口或第5接口相通，第5接口与第6接口通或断；并且，第1接口通过显色剂输送泵(P； )与显色剂瓶连接，第2接口与第3接口之间以显色剂定量管(L)相连接，第3 接口与第一采样六通阀V4的第2接口之间、第4接口与与第一采样六通阀V4的第5接口之间分别以样品定量管Ls、Ls'连接；第6接口为废液出口。
2.根据权利要求1所述的水质镍离子流动注射在线分析装置，其特征是所述毛细管的内径0. 5 1. 25mm,管壁厚度彡0. 8mm。
3.根据权利要求2所述的水质镍离子流动注射在线分析装置，其特征是所述注射泵 (Pl)是电动恒流泵。
4.根据权利要求4所述的水质镍离子流动注射在线分析装置，其特征是所述各输送泵均为蠕动泵。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的水质镍离子流动注射在线分析装置，其特征是设有样品与标样相切换的两个电磁三通阀(Vl)和(V2)；其中第一电磁三通阀(VI)中的第 1接口与第二电磁三通阀(V2)的第2接口相连接，第一电磁三通阀(Vl)的第2接口与第一采样六通阀(V4)的第1接口相连接，第一电磁三通阀(Vl)的第3接口连接样品源；第二电磁三通阀(M)的第1、第3两接口分别连接一个标样源；两电磁三通阀中的第2接口均与各自的第1接口、第3接口择一相通。
全文摘要
本发明涉及一种水质镍离子流动注射在线分析装置，由光电流通池、显色剂液瓶、载流液瓶、水样蠕动泵、载流液注射泵、显色剂蠕动泵、载流液三通阀、第一采样六通阀和第二采样六通阀通过毛细管路连接成装置。本装置以氢氧化钠-过硫酸铵缓冲溶液为载流液，定量的水样和显色剂丁二酮肟被定向流动的载流液推动，在流动过程中，镍离子与丁二酮肟反应形成酒红色可溶性络合物，最后从流通池通过，并于波长465nm处进行分光光度测定，获得水样中水中镍离子的含量。本装置流路简单，测定速度快，反应所需时间短，完成一次水样检测分析最短只需8分钟，实现对水质的镍离子浓度进行实时在线监测。
文档编号G01N35/02GK102200539SQ20111008062
公开日2011年9月28日 申请日期2011年3月29日 优先权日2011年3月29日
发明者洪陵成 申请人:江苏德林环保技术有限公司