一种电渗析单颗粒电感耦合等离子体质谱进样装置

本发明涉及质谱检测器进样装置，具体涉及一种电渗析单颗粒电感耦合等离子体质谱进样装置。

背景技术：

1、纳米材料的性质与效应与其尺寸、表面化学、团聚状态、溶解性等都密切相关，因此发展纳米颗粒精准测量相关理论和技术对于纳米科技相关研究具有重要的意义。纳米材料的表征方法主要包括动态光散射、扫描及透射电子显微镜、原子力显微镜、差速离心、场流分离等方法。由于纳米材料的复杂性，使用单一方法通常只能获得纳米材料的一种或几种物理化学性质；此外过程复杂且检出限差的方法也难以广泛用于实际样品的分析。作为一类新兴污染物，金属纳米颗粒(mnps)在汽车制造、生物医学、环境治理、化妆品生产、国防安全和能源等领域的应用日益广泛，在其生产及使用过程中不可避免进入环境，进入食物链伴随生物放大效应，对动物和人体健康造成严重威胁。

2、单颗粒电感耦合等离子体质谱法(single particle inductively coupledplasma-mass spectrometry,sp-icp-ms)是近年发展的新型纳米颗粒表征技术，sp-icp-ms能同时确定少量样品中纳米颗粒数量浓度、元素组成、以及尺寸分布，且高温离子源所带来的实际样品基体效应小和溶液直接进样等优势使其在纳米颗粒的测量方面具有巨大潜力。然而，对于复杂环境基质中的mnps的分析存在巨大挑战，背景溶解离子会造成sp-icp-ms分析性能下降，可分辨纳米颗粒粒径增大，纳米颗粒检测数目降低。对于常见的纳米颗粒sp-icp-ms可以测量的颗粒粒径大约在20nm左右，降低样品基质中溶解离子是提高sp-icp-ms可检测粒径和精准测量单颗粒元素的关键。因此如何快速去除样品中溶解离子是目前sp-icp-ms遇到的难题和挑战。

技术实现思路

1、为了克服现有的检测技术上的不足，本发明将电渗析技术与sp-icp-ms联用，形成一套ed-sp-icp-ms装置，实现高效在线去除样品中的溶解离子，提高颗粒信号与离子信号的分辨率，降低可测定纳米颗粒粒径，建立一种通用性强、适合多种纳米颗粒同时、可在线快速去除溶解离子的策略，最终实现复杂基质下纳米颗粒多参数精准检测，并将其用于实际样品检测。

2、为实现以上技术效果，采用如下技术方案：

3、一种电渗析单颗粒电感耦合等离子体质谱进样装置，包括：

4、由上至下或者由下至上依次为：上夹紧片，阳极电极，垫片一，阳离子交换膜，垫片二，上透析膜，垫片三，下透析膜，垫片四，阴离子交换膜，垫片五，阴极电极，下加紧片；通过上夹紧片及下夹紧片将进样装置夹紧并将各组件密封；

5、所述垫片一中间掏空形成上下穿透的镂空部分，垫片一的镂空部分、阳极电极及阳离子交换膜夹紧后形成上隔离液通道；

6、所述垫片二中间掏空形成上下穿透的镂空部分，垫片二的镂空部分、阳离子交换膜及上透析膜夹紧后形成上接收液通道；

7、所述垫片三中间掏空形成上下穿透的镂空部分，垫片三的镂空部分、上透析膜及下透析膜夹紧后形成样品通道；

8、所述垫片四中间掏空形成上下穿透的镂空部分，垫片四的镂空部分、下透析膜及阴离子交换膜夹紧后形成下接收液通道；

9、所述垫片五中间掏空形成上下穿透的镂空部分，垫片五的镂空部分、阴离子交换膜及阴极电极夹紧后形成下隔离液通道；

10、所述上隔离液通过上夹紧片，进入上隔离液通道，形成上隔离液进液通道；上隔离液流至上隔离液通道另外一端后，通过上夹紧片的另外一端排出进样装置，形成上隔离液出液通道；

11、所述上接收液依次通过上夹紧片，垫片一，阳离子交换膜，进入上接收液通道，形成上接收液进液通道；上接收液流至上接收液通道另外一端后，通过阳离子交换膜，垫片一，上夹紧片的另外一端排出进样装置，形成上接收液出液通道；

12、所述样品依次通过上夹紧片，垫片一，阳离子交换膜，垫片二，上透析膜进入样品通道，形成样品进液通道；样品流至样品通道另外一端后，通过上透析膜，垫片二，阳离子交换膜，垫片一，上夹紧片的另外一端排出进样装置，形成样品出液通道；

13、所述下接收液依次通过下夹紧片，垫片五，阴离子交换膜，进入下接收液通道，形成下接收液进液通道；下接收液流至下接收液通道另外一端后，通过阴离子交换膜，垫片五，下夹紧片的另外一端排出进样装置，形成下接收液出液通道；

14、所述下隔离液通过下夹紧片，进入下隔离液通道，形成下隔离液进液通道；下隔离液流至下隔离液通道另外一端后，通过下夹紧片的另外一端排出进样装置，形成下隔离液出液通道。

15、进一步的，所述阴极电极和阳极电极为金属钛电极。

16、进一步的，所述上下夹紧片的材质为聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)。

17、进一步的，所述垫片的材质为硅胶。

18、进一步的，所述阳离子交换膜包括包括聚合物型离子交换膜、无机型离子交换膜和复合型离子交换膜。

19、进一步的，所述透析膜包括再生纤维素膜、醋酸纤维素膜、替代纤维素膜、合成膜。

20、进一步的，所述阴离子交换膜包括聚合物型离子交换膜、无机型离子交换膜和复合型离子交换膜。

21、进一步的，所述隔离液组成为水。所述接收液组成为水。

22、进一步的，所述进样装置阴阳电极之间的电压为5-25v；所述隔离液的进样速度为0.1-1.0ml/min；所述接收液的进样速度为0.1-1.0ml/min；所述样品的进样速度为0.1-1.0ml/min。

23、进一步的，所述隔离液，接收液，样品进入和排出进样装置通过注射泵和蠕动泵至少一种实现。

24、具体电渗析过程如下：由纳米颗粒和溶解离子组成的样品溶液进入由两片透析膜组成的样品通道，透析膜只允许小于截留分子量的分子/离子通过，因此即使纳米颗粒会发生电迁移，由于无法穿越透析膜，从而实现纳米颗粒和离子在电渗析下分离。

25、为了降低电极产生的氧气和氢气对接收液通道和样品通道的影响，在离子交换膜和电极之间还存在隔离液通道；样品在经过样品通道后，里面的阴阳离子被浓缩到接收液通道，被接收液带走；样品中只剩下不带电的中性粒子和无法通过透析膜的纳米颗粒，实现在线去除溶解离子。

26、本发明的有益效果为：

27、本发明公开了一种电渗析单颗粒电感耦合等离子体质谱进样装置，装置由上夹紧片，下加紧片，阳极电极，垫片一，阳离子交换膜，上隔离液通道，垫片二，上透析膜，上接收液通道，垫片三，下透析膜，样品通道，垫片四，阴离子交换膜，下接收液通道，垫片五，阴极电极，下隔离液通道组成，在电场作用下，测试样品经过样品通道后，阳离子和阴离子分别进入由透析膜和离子交换膜组成的接收液通道，被接收液带走；样品中只剩下不带电的中性粒子和无法通过透析膜的纳米颗粒，实现在线去除溶解离子，可快速降低样品中背景溶解离子和其他干扰分子，降低质谱检测干扰，使得质谱检测具有更低的粒径检测限，具备极好的推广应用前景。

28、1、采用流动进样技术，样品通量大、分析速度快；

29、2、可快速降低样品中背景溶解离子和其他干扰分子，降低质谱检测干扰；

30、3、本发明在数据分析时更容易区分离子信号和颗粒信号，从而具有更低的粒径检测限。

31、4、本发明所提供的去除金属离子的方法，通用性强，可以实现阳离子型和阴离子型金属离子的去除。