CN101603925A - 多通道选向流动注射六价铬水质快速分析系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多通道选向流动注射六价铬水质快速分析系统，光电流通池、反应管、注射泵、指示剂贮瓶和载流液贮瓶通过毛细管路与一个多通道选向阀相连，多通道选向阀的阀盖设有一个选向接口，通过阀盖旋转可与上阀座的各接口择一相通；阀盖的选向接口通过毛细管贮存管与注射泵连接；阀座各接口分别与反应管、水样源、两个标样、指示剂瓶和载流液瓶相连接，光电流通池与反应管出口相连。本系统通过以连续流动注射方式使定量的水样和指示剂二苯碳酰二肼随载流液连续流动，二者在载流液中扩散并反应生成红色液体，通过光电流通池测得水样中六价铬的含量。结构简单，操作方便，测定快速，适用于水质的六价铬在线实时监测。

Description

多通道选向流动注射六价铬水质快速分析系统

技术领域

本发明涉及一种流动注射及分光光度法分析六价铬的多通道选向流动注射六价铬水质快速分析系统，用于对地表水或工厂排放水等水源中六价铬含量进行快速分析或在线监测，属化学分析和水环境监测分析领域。

背景技术

六价铬化合物常用于金属电镀、制革电子行业及各种金属行业中，此外还用于色素中的着色剂(亦即铬酸铅)及冷却水循环系统中的吸热泵、工业用冷冻库及冰箱热交换器中的防腐蚀剂(重铬酸钠)。

六价铬生物毒性极大，经消化道侵入时可引起呕吐、腹疼，经皮肤侵入时会产生皮炎和湿疹，长期或短期接触或吸入时有致癌危险。过量的(超过10ppm)六价铬对水生物有致死作用，实验显示，受污染饮用水中的六价铬可致癌，动物喝下含有六价铬的水后，六价铬会被体内许多组织和器官的细胞吸收。人体长时期接触含有六价铬的工业产品，食用被六价铬污染的食物及水源，将会对人体造成不同程度的损伤。因此，必须严格监测地表水及相关企业排放水中六价铬的含量，以便及时对六价铬超标的水源采取相应的对策，避免产生危害。

目前，测定六价铬的仪器主要有分光光度法、原子光谱法、极谱法、流动注射分析法、电化学法、化学发光法、中子活化法、同位素稀释质谱法、X射线衍射法和共振散射法。极谱法和直接电流法可直接测定超微量的六价铬(分析精度可达(10^-3mg/L)，中子活化法和同位素稀释质谱法虽然灵敏度高、选择性高，但因受条件限制，这些方法尚未获得普遍应用。其他方法大多由于仪器价格昂贵而难以普及使用。

流动注射分析法是一种新的快速分析技术，近年来发展很快，但目前用于检测六价铬的流动注射分析系统存在使用寿命短，故障率高等缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于在线或实验室快速分析的多通道选向流动注射六价铬水质快速分析系统，使六价铬的检测方便、快速、精度高且结构简单。

本发明六价铬水质快速分析系统，含有光电流通池、反应管、恒流注射泵、指示剂贮瓶和载流液贮瓶，它们通过毛细管路与一个多通道选向阀连成系统，多通道选向阀包含可相对旋转的阀盖和阀座；阀盖设有一个选向接口，阀座设有圆周排列的多个接口，阀盖选向接口与阀座的接口择一相通；所说阀盖选向接口通过毛细贮存管与注射泵连接；阀座各接口分别与反应管、水样源、两个标样、指示剂贮瓶和载流液贮瓶相连接，光电流通池与反应管的出口端连接，所说指示剂为二苯碳酰二肼溶液，所说载流液为硫酸和磷酸的混合酸溶液。

载流液中的硫酸和磷酸重量浓度分别为2.5％。

所说的注射泵由陶瓷和/或不锈钢材料制成。

毛细管的内径一般在0.5-1mm。

本分析系统利用多通道选向阀按预先设定的顺序进行选向切换，可使恒流注射泵依次与所选定的管路连成通路，恒流注射泵从所选择的通路中适时、定量地吸入载流液、水样或指示剂，使水样和二苯碳酰二肼指示剂贮入贮存管中；水样分两次吸入，使储存管中的二苯碳酰二肼指示剂位于两水样段之间，然后恒流注射泵以注射的方式使水样和指示剂随载流液向反应管及光电流通池方向推进，在连续流动过程中，样品水与指示剂二苯碳酰二肼在载流液中有限扩散，并在反应管内完成反应，生成物为红色液体，反应后的样品进入光电流通池后，在540nm波长的光照射下进行检测，由于红色的生成物对540nm波长的光线吸收最大，并不同浓度下吸收有差异。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，经与空白对照比较，计算求得水样中六价铬的含量。

本六价铬分析系统采用陶瓷耐腐蚀高压电动注射泵，耐酸腐蚀并流速恒定，吸入储存管中的样品水和指示剂可通过控制注射泵的每次的吸入时间即可精确定量，因此，水样定量精确。由于载流液的流速是恒定的，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，因此测量结果准确，重现性高；利用峰宽信息，测量灵敏度高，并具有很宽的测量范围(铬含量4～1000mg/L的水样均可测定)；每次流动注射分析切入的水样只有100μL左右，试剂的消耗量非常极低。操作方便，本分析系统采用多通道采样阀，结构简单，故障率很低，测定速度快，反应所需的时间缩短，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。本分析系统可设置程序控制系统，阀盖的旋转顺序和各介质的吸入液量通过控制程序自动执行，实现自动化操作。

附图说明

图1是多通道选向流动注射六价铬水质快速分析系统的系统结构示意图。

图中各标记表示为：P1-陶瓷恒流注射泵，F-反应管，G-光电流通池、S-样品水、B1、B2-标样水、H-载流液贮瓶、M-指示剂贮瓶、W-废液瓶，L1-贮存管，V-多通道选向阀，0-阀盖选向接口，1～6-阀座各接口。

具体实施方式

下面结合附图说明本流动注射快速分析六价铬系统的实施例结构及测试过程。

以下实施例的管路均为内径0.8mm，外径2.5mm的聚四氟乙烯毛细管；

图1的多通道单向阀V设有一个选向接口0和六个圆周分布接口1～6，选向接口0设在阀盖上，可通过随阀盖旋转的内部沟槽(示为虚线)改变与阀座接口1～6的连接关系。陶瓷恒流注射泵P1通过毛细储存管L1与选向接口0相连。多通道选向阀V的接口1与反应管F和光电流通池G依次相连，光电流通池G的出口接有废液瓶W，接口2、3、4分别连接水样源S、标样源B2、B3；接口5、6分别连接指示剂瓶M、载流液瓶H。旋转阀盖，可改变本分析系统的管路连接关系。

指示剂配制方法如下：

(1)指示剂二苯基碳酰二肼

称取2g二苯基碳酰二肼(分子式为C₁₃H₁₄N₄O)，溶于200ml丙酮，加水定容至500ml。

该溶液配制后需贮于棕色瓶中避光保存，色变深后不能使用。

(2)载流液

在搅拌下缓缓向1000ml蒸馏水中加入50ml的磷酸和50ml的硫酸，然后加蒸馏水定容至2000ml。

(3)铬标准贮备溶液

称取110℃下干燥2小时的重铬酸钾(K₂Cr₂O₇)0.2829±0.0001g，用水溶解后，移入1000ml容量瓶中，用水稀释至标线，摇匀。此溶液含六价铬100mg/L。含铬的标样B1、B2由该贮备液稀释获得。

使用本分析系统前，先用载流液对系统进行清洗，操作过程如下：

将多通道单向阀V的接口0调至与接口6相通，启动陶瓷注射泵P1为吸入态，从载流液贮瓶H中吸入载流液至注射泵P1的腔内，吸满后停泵；随后使接口0与接口1相通(即图示状态)，启动陶瓷注射泵P为注射态，使陶瓷泵P1腔内的载流液注入以下流路：

P1→储存管L1→V的接口0→1→反应管F→光电流通池G→废液瓶W；载流液对以上流路进行了清洗。清洗完毕，停泵P1。

然后进入采样程序如下：将多通道单向阀V调至接口0与接口6相通，启动陶瓷注射泵P1为吸入态，从载流液贮瓶H中吸入载流液至注射泵P1的腔内，待储存管L1内储存了一部分载流液，停泵；阀V转至接口0与2通，启动陶瓷泵P1为吸入态，水样瓶S中的水样从接口2→接口0→储存管L1，储存管L1内吸入一段定量水样；将阀V转至接口0与5相通，同理，向储存管L1内吸入定量指示剂M；然后再将阀V转至接口0与2通，又吸入一段定量水样至储存管L1内；将阀V转至接口0与6相通，陶瓷泵P1再吸入一段载流液，储存管L1内的液体以“载流液‖水样‖二苯碳酰二肼‖水样‖载流液”的顺序连续分布，采样完毕。采样过程中，储存管L1的上述各液段的采入量分别通过控制恒流泵P1的开启时间而定量吸入，该开启时间是预先设定的。

采样完成后即进入测量程序。将阀V转至0-1相通的位置，启动注射泵P1为注射态，使储存管L1内以“载流液‖水样‖二苯碳酰二肼‖水样‖载流液”的顺序分布的液体按P1→采样管Ls→V接口0→1→反应管→流通池G→废液瓶W2的流路被载流液向前推进。在推进过程中，水样渐渐扩散而与指示剂呈现梯度混合，二者发生反应并产生红色生成物，其色泽深度与水中铬含量成正比，混合液段被推进至流通池后，由波长为540nm光源照射，获得有相应峰高和峰宽的响应曲线图，将峰高或峰宽经与已知铬浓度的标样试验曲线比较，通过计算即得出水样中六价铬的含量(标样B1、B2的采样及测试过程与上述水样同，只是将接口0与接口2相通改为接口0与接口4或接口3相通即可)。

下表是用本流动注射分析系统对两个标样和三个水样的检测数据：

从上表可见，用本分析系统进行流动注射分析所得的六价铬检测数据与滴定分析所得的六价铬检测数据非常接近，说明检测准确度很高。

Claims (4)

1.多通道选向流动注射六价铬水质快速分析系统，含有光电流通池、反应管、恒流注射泵、指示剂贮瓶和载流液贮瓶，其特征是它们通过毛细管路与一个多通道选向阀连成系统，多通道选向阀包含可相对旋转的阀盖和阀座；阀盖设有一个选向接口，阀座设有圆周排列的多个接口，阀盖选向接口与阀座的接口择一相通；所说阀盖选向接口通过毛细贮存管与注射泵连接；阀座各接口分别与反应管、水样源、两个标样、指示剂贮瓶和载流液贮瓶相连接，光电流通池与反应管的出口端连接，所说指示剂为二苯碳酰二肼溶液，所说载流液为硫酸和磷酸的混合稀酸溶液。

2.根据权利要求1所述的多通道选向流动注射六价铬水质快速分析系统，其特征是混合稀酸溶液中硫酸和磷酸重量浓度分别为2.5％。

3.根据权利要求2所述的多通道选向流动注射六价铬水质快速分析系统，其特征是所说的注射泵由陶瓷和/或不锈钢材料制成。

4.根据权利要求3所述的多通道选向流动注射六价铬水质快速分析系统，其特征是毛细管的内径为0.5-1mm。

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