CN103411892A - 利用有机物裂解使元素形成挥发物的分析进样装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用有机物裂解使元素形成挥发物的分析进样装置和方法。所述装置包括样品快速加热单元、样品加热时生成的水和挥发性有机物冷凝单元及细颗粒物去除单元。所述方法包括下列步骤：向样品中加入有机物并混匀；将混合物在惰性气氛下快速加热，使有机物裂解时产生的氢与样品中待测元素形成元素挥发物；将元素挥发物中的水蒸汽、有机挥发物及细颗粒物分离去除后被送到原子光谱仪被检测。本发明可以不经样品消解而直接测定固体、半固体及液体样品中的痕量元素，特别是食品等有机基体样品中的痕量元素。具有分析速度快、准确度高、分析成本低及无环境污染等优点，是一种新颖的分析方法。

Description

利用有机物裂解使元素形成挥发物的分析进样装置和方法

技术领域

本发明属于仪器分析技术领域，尤其是涉及一种利用有机物裂解脱氢使元素形成挥发物的元素分析进样装置和方法。

背景技术

随着现代仪器分析的迅速发展，对元素的测定，原子光谱仪以其测定速度快、准确度高及检出限低等优点起着越来越明显的作用。应用原子光谱仪（AFS，AAS，ICP-OES，ICP-MS等）进行样品中元素测定，第一步是样品的进入（或称样品导入，样品介绍）。即通过样品进入系统，样品溶液中的待测元素被导入光谱仪的原子化（或离子化）器中，在这里元素被原子化或电离后，产生吸收或发射光谱（或荧光或质谱）进行测定。

原子光谱仪所使用的样品进入系统目前主要是气动雾化系统。常用的气动雾化器有同心雾化器和交叉雾化器两种。气动雾化原理是：通过气流使样品溶液部分被雾化（类似喷雾器），然后气雾载着元素被导入光谱仪进行测定。气动雾化方法的重要缺点是样品雾化效率太低，仅仅大约3～5%的含元素的样品溶液真正被进入到仪器原子（离子）化器中，至使仪器的灵敏度和检出限受到限制。为了提高这些元素的灵敏度和降低检出限,气态进样技术也已经被广泛使用在原子光谱中。典型的气态进样方法是氢化物进样法和二样化碳进样法,前者是通过在线混合样品和硼氢化钠溶液，使易形成挥发性氢化物的元素(如砷、锑、铋、锡、硒、碲、锗、铅等)与强还原剂硼氢化钠溶液反应,形成易挥发的元素氢化物;后者是通过无机碳与强酸中和反应形成气体二氧化碳。比较常规的气动雾化方法,气态进样有更高的效率,通常被认为是100%，因此具有较高的测定灵敏度和检出限。此外,气态进样本身还是个分离过程,它使测定的元素从基体共存元素的溶液中分离出来,避免了可能的基体干扰和光谱干扰。

目前，原子光谱测定元素时，无论是使用雾化进样还是使用气态进样，绝大多数情况下均需要将待测样品进行消解（前处理），这就使整个分析测试过程时间比较长（样品前处理时间通常占整个分析时间的50—75%），同时由于前处理时使用了化学试剂，使溶液的检出限受影响，加大空白值而影响测定的准确度。再有，样品前处理造成了环境污染，也增加了分析测试成本。

总所周知，在煤炭、石油及生物质等原料裂解中，会产生氢气。这是目前大规模制氢的主要方法。在裂解制氢过程中，其机理大致是有机物首先裂解脱氢生成氢原子，然后氢原子快速结合生成氢气。本发明正是利用有机物脱氢还未生成氢气前，使用生成的氢原子还原样品中的元素为挥发性元素氢化物而进行样品中元素含量的进样。

发明内容

本发明人一直在从事原子光谱气态进样技术研究。近来，在尝试使用利用甲酸、草酸等容易脱氢的小分子有机化合物和容易形成氢化物的元素砷、镉和铅等元素进行反应时，发现在加热情况下甲酸、草酸能很快和这些容易形成氢化物的元素反应生成挥发物，并可用原子荧光等仪器进行土壤等样品中相关元素的测定。由于土壤等无机样品中不含这样的有机物，因此在测定前需要人为添加这样的有机物。

当发明人再进一步在研究大米等食品样品中这样的元素测定时，本发明人惊讶的发现：即使在没有人为添加甲酸、草酸等小分子有机物时，依靠样品中本身含有的有机物，就能使粮食等样品中的那些能形成元素形成挥发物，并且可用于这些相关的元素测定。更进一步深入探究，本发明人更惊讶发现：当向这些容易形成挥发物的单一的元素标准中加入碳水化合物、水溶性高分子、水溶性维生素、氨基酸等等众多的有机物时，相关元素都能和这些有机物形成元素挥发物，并且很容易满足其作为仪器分析时样品引入的的各种条件要求。据此，本发明人通过大量实验和资料调研进一步探索上述这些现象的后面隐藏着的反应机理，断定这是因为所有的有机物在惰性气氛下，都可以裂解产生氢。这已经在生物质裂解制氢和生物质能源领域已经早已为大家所熟知。有机物裂解产生的步骤是先生成单个氢原子，然后两个氢原子再结合成氢气。当样品中含有可形成氢化物的元素时，裂解时生成一部分氢原子能首先和元素反应生成元素挥发物。通过大量的实验和发明人完成了本发明。使用本发明的元素分析进样方法，不仅不用样品前处理，同时也不需要使用硼氢化钠等贵重试剂，降低了分析成本。由于是使用直接进样，也避免了试剂的污染，显著的降低了检出限。综合本研究的各种新的发现，发明人进而提出了本发明。

本发明的一个目的是公开了一种利用有机物裂解使元素形成挥发物的分析进样装置，包括使样品快速加热裂解装置1，冷凝装置2，除尘装置3，其特征在于快速加热裂解装置1中设置有可拆卸的衬管17，在衬管17的两端侧壁或开口处分别设有载气进气管11和载气出气管12；在衬管17内部分别设有与衬管密封塞18垂直固定的坩埚连接杆19，20，使放置坩埚后的衬管进样端同时得到密封；衬管的一端或两端设置有衬管紧固环15，样品坩埚14可通过使用坩埚托13、坩埚托连接杆及衬管密封塞一体化装置，手动或自动将样品坩埚14放入或从衬管中取出。

所述的冷凝装置2设有冷凝水储存及排放管21，选用水或/和半导体冷凝装置进行冷凝；

所述的除尘装置3选用下列装置之一或几种的组合：原子光谱进样用的Scott雾室、锥形雾室、鼓型雾室、石英棉或丝网过滤装置去除细颗粒物。

其中在快速加热裂解装置1内衬管的一端或两端与加热腔22外部接触处设置有衬管紧固环15，加热腔22内部设有热电偶16。

所述的利用有机物裂解使元素形成挥发物的分析进样装置，其特征在于使样品快速加热裂解指的是：用电、微波或激光进行快速加热,样品从室温被加热上升到指定的温度的时间小于1分钟，优选小于10秒。

本发明所述的惰性气体（载气）指的是氩气、氮气和氦气，优选氩气。

本发明有关装置的更加详细的描述如下：

利用有机物裂解使元素形成挥发物的分析进样装置，包括使样品快速加热裂解单元、样品加热时生成的水和挥发性有机物及裂解中产生的细颗粒物去除单元。其特征在于：所述的样品快速加热单元中的样品坩埚伸入到一可拆卸的衬管中，在衬管的一端或两端侧壁或开口处分别设有载气入口和载气出口；样品坩埚可通过使用坩埚托、坩埚托连接杆及衬管密封塞一体化装置，手动或自动将样品坩埚放入或从衬管中取出；坩埚连接杆与衬管的密封塞垂直固定，使放置坩埚后的衬管进样端同时得到密封；衬管的一端或两端与加热腔外部接触处设置有衬管紧固环。

衬管的作用是：

（1）用来进行裂解反应并使反应产生的挥发物被载气载出进一步净化（通过向衬管内充填石英棉）。

（2）用来沉积裂解时产生的积碳，如果不使用衬管，这样的积碳将沉积在加热腔内壁，使加热腔很快受到污染并使清扫变的困难，影响实验结果；而衬管是活动的可随时拆卸的，因此，可以进行定期更换清洗。

（3）衬管使反应的死体积变小，不使热电偶受污染和其它影响，同时也没有来自加热腔的污染及其它因素污染或影响样品裂解反应。

衬管的容积可根据实际需要可大可小，一般情况下最好是内径在10—40mm,长度150mm—400mm的石英衬管。衬管的开口可根据实际情况只设置一个端有开口，也可两端都有开口。载气进入衬管和从衬管中被输出时的开口位置可有多种方法，几种典型的衬管上面载气进出方法和位置及与之相匹配样品坩埚放入方法可参见说明书附图4（a）—4（f）。

作为衬管的一个特殊情况，本装置可以使用试管来代替样品坩埚和衬管，此时试管底部相当于坩埚，而从试管底部往上部分相当于衬管。

样品快速加热装置是将装有样品的试管或坩埚放入通入惰性气体（载气）衬管或试管后，通过快速升温使之被加热到指定温度；或将装有样品的坩埚或试管，在事先通入载气的情况下快速置入已经恒温的衬管中；或使用激光通过衬管直接照射样品（也事先通入载气）进行快速加热。指定的加热温度处于200℃—850℃之间，优选350℃—700℃，更优选450℃—650℃。

当裂解时元素形成挥发物后，该挥发物中夹还夹带着裂解时产生的水蒸汽、挥发性有机物和细颗粒尘埃，这些夹带的大量的水汽等物质会对气体管路及最后的测定产生污染和堵塞等影响，因此要用冷凝及除尘单元装置除去。这样的装置选用水或（和）半导体冷凝装置去除水蒸汽和挥发性有机物，冷凝管可选用小型或微型的U型冷凝管、螺旋冷凝管、直管冷凝管等，被冷凝的水和有机物要有专门的搜集和排放管，不能使冷凝物流回衬管中；对于去除细颗粒物装置，主要选用原子光谱气动雾化进样时的鼓型雾室或（和）Scott雾室装置、纤维棉或丝网过滤装置去除细颗粒物，也可以使用鼓泡除尘装置（即载气通过一水溶液容器，使细颗粒灰尘被水吸附）。

本发明装置中的快速加热系统是指用电、微波或激光进行快速加热。样品从室温被加热上升到指定的温度的时间小于1分钟，优选小于10秒，更优选2—5秒。

本发明的另一个目的在于公开了一种利用有机物裂解使元素形成挥发物分析进样装置进行进样方法，其特征在于按如下的步骤进行：

（1）向待测样品中加入有机物，使二者混合均匀；

（2）快速加热：将混合物在惰性气氛下快速加热到200℃—900℃，使其中的有机基质裂解时产生的氢直接与样品中的待测元素形成元素气态挥发物；

（3）元素挥发物的净化：将加热过程中生成元素挥发物与水蒸汽、有机挥发物及细颗粒状灰尘分离，使元素挥发物被净化；

（4）测定：经过净化的元素挥发物被载气送到原子光谱仪被检测；

所述的有机物选用室温或加热下小于100℃在水中溶解度大于或等于10%(m/V)的有机物，其中加入有机物的重量至少为样品重量的0.2-100倍，优选为样品重量的0.5—50倍；当样品本身已经含有大于或等于20%的有机物时，本方法直接从步骤（2）开始。

本发明所述快速加热指的是：将装有样品的试管或坩埚放入加热系统后，通过快速升温加热到指定温度；或将装有样品的试管或坩埚在有载气密封的情况下快速置入事先已经恒温的加热系统中；或使用激光直接照射样品进行快速加热；加热温度为200℃—850℃，优选350℃—700℃，更优选450℃—650℃。

本发明一个优选的进样方法，按如下的步骤进行：

（1）准确称取0.0010—1.0000克样品，放于样品管或坩埚中；当样品中自身的有机物含量小于20%时，在样品中混入有机物，使有机物的总量大于混合后样品总质量的20%；

（2）将装有样品的试管或坩埚在惰性气氛下快速加热到350℃—700℃；

（3）使用惰性气体为载气，将加热过程中产生的待测元素挥发物进行净化，使水蒸汽、有机挥发物及细颗粒状灰尘被除去；

（4）经过净化的元素挥发物被载气送到原子光谱仪原子或离子化系统被检测。

本发明所测的元素是指：砷、汞、锑、铋、硒、锗、锡、铅、碲、金、银、铜、钯、铂、铑、钌、锇，铱、锌、镉、钴、镍、锰、铁、钙、钒、钇、鋯、钪、硼、镓、铟、铊、硅、钛。

本发明当测定的元素为砷、汞、锑、铋、硒、锗、锡、铅、碲时，且样品本身含的有机物小于或等于20%时，可向样品中进一步添加硫脲或L—半胱氨酸做增敏掩蔽剂，其用量为样品重量的0.2倍到100倍。

当测定的样品为土壤、污泥及地质领域中的无机样品时，可向样品中进一步添加除硝酸和高氯酸以外的无机强酸做分解试剂，其用量为样品重量的0.5倍到50倍。

本发明所述使元素形成挥发物的元素分析进样方法主要用来检测食品、生物、土壤、地质、环境、农业及水质领域样品中的痕量元素。

本发明的检测方法的更加详细的描述如下：

利用有机物裂解使元素形成挥发物的分析进样方法，包括下列步骤：

（1）向待测样品中加入有机物，使二者混合均匀；

（2）快速加热：将混合物在惰性气氛下直接快速加热到200℃—850℃之间的指定温度，使其中的有机基质裂解时产生的氢直接与样品中的待测元素形成元素气态挥发物；

（3）元素挥发物的净化：将加热过程中生成元素挥发物与水蒸汽、有机挥发物及细颗粒状灰尘分离，使元素挥发物被净化。

（4）测定：经过净化的元素挥发物被载气送到原子光谱仪被检测。所加入的有机物选用常温下可溶解于水的有机物，其中加入有机物的重量至少为样品重量的0.2—100倍，优选为样品重量的0.5—50倍。当样品本身已经含有大于或等于20%的有机物时，本方法直接从步骤（2）开始，即称量完样品后直接进行反应。比如在测定粮食、蔬菜、水果、水产品、肉类等样品就是称取后直接裂解产生元素挥发物。

本发明所述的可溶解于水的有机物，选用常温下可溶解于水的有机物包括：

（1）醇和酚：

（a）小于或等于6个碳的一元醇：包括甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、仲丁醇、叔丁醇、正戊醇、烯丙醇、环己醇、四甘醇、己六醇、丙酮醇、甲硫醇、乙基卡必醇、特丁醇、甲氧基乙醇、乙氧基乙醇。

大于两个碳的多元醇：乙二醇、丙三醇、山梨醇、木糖醇、季戊四醇、1，2一丙二醇、1，4—丁二醇、甘露醇。

乙二醇醚类:乙二醇二甲醚、乙二醇单丁醚、乙二醇单乙醚、乙二醇单叔丁醚、乙二醇单甲醚、二乙二醇二甲醚、苯氧乙醇。

（d）邻二苯酚、间二苯酚、对苯二酚、对苯二酚、连苯三酚、二甲基苯酚。

（2）醛和酮：

（a）小于5个碳的一元脂肪醛：甲醛、乙醛、丙醛、乳醛。

丙酮、丁酮、丁二酮、2,4－戊二酮、环己酮。

羧酸及其与钾、钠和氨形成的盐（包括铵盐）：

（a）小于5个碳的脂肪酸：甲酸、乙酸、丙酸、丁酸、丙烯酸、乙酰乙酸。

（b）二元羧酸：乙二酸丙二酸丁二酸、戊二酸、羟基丁二酸、硫代乙酸。

多元羧酸：酒石酸、草酸、苹果酸、枸椽酸、抗坏血酸、EDTA（钠）、单宁酸、泛酸、葡糖酸、乳糖酸。

（d）芳香族有机酸及其碱金属盐：苯甲酸、水杨酸钾（钠）、对甲苯磺酸、萘磺酸、甲磺酸。

（e）取代酸：乳酸（2-羟基丙酸）、苹果酸（羟基丁二酸）、酒石酸（2，3-二羟基丁二酸）、柠檬酸（ 3-羟基-3-羧基戊二酸），乙醛酸、丙酮酸、没食子酸。

（f）氨基酸：赖氨酸、蛋氨酸、色氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苏氨酸、天冬氨酸、、胱氨酸、半胱氨酸、甘氨酸、组氨酸、谷氨酸、丝氨酸、丙氨酸、脯氨酸和酪氨酸。

（4）含硫有机物：DDTC、半胱氨酸、乙酰半胱氨酸、巯基丁酸、二巯基丙酸、磺基水杨酸、二甲亚砜、糖精钠、对苯胺磺酸钠、对苯酚磺酸钠。    

（5）脲：硫脲、缩二脲、二氧化硫脲、氨基脲。

（6）糖（碳水化合物）：

（a）单糖:葡萄糖、甘露糖、半乳糖、果糖、阿拉伯糖、木糖、氨基糖、丙醛糖、丙酮糖、丁醛糖、丁酮糖、甘油醛、赤藓糖、苏阿糖。

（b）寡糖:双糖（纤维二糖、麦芽糖、蔗糖、乳糖、蔗糖、鼠李糖）；环状糊精。

（7）胺类化合物：

（a）小于6个碳的胺与盐酸、硫酸、草酸、乙酸形成的铵盐：这些胺包括甲胺、二甲胺、三甲胺、乙胺、二乙胺、三乙胺、正丙胺、正丁胺、异丁胺、正戊胺、乙二胺、丁二胺、己二胺、甲乙胺、氯化四甲铵、环己胺、安替比林、吗啉。

（b）小于6个碳的醇胺与盐酸、硫酸形成的胺盐：乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺。

（c）二氢化吡咯四氢化吡咯、胍、甲胍、二苯胍。

（8）杂环化合物：四氢呋喃、吡啶、氨基吡啶、吡嗪—（1,4）、二恶烷、吡咯烷、咪唑、吡唑、

（9）酯：乳酸甲酯、乙酸甲酯、甲酸乙酯。

（10）酰胺类：甲酰胺、乙酰胺、丙烯酰胺、N,N—二甲基甲酰胺、N,N—二甲基乙酰胺。

（11）人工合成和半人工合成水溶性高分子（试剂级）：聚丙烯酰胺、水解聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、聚乙二醇（PEG、分子量190—7000之间）、聚马来酸酐、聚季胺盐；羧甲基淀粉、醋酸淀粉、羧甲基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素。

（12）表面活性剂（试剂级，HLB值在9—40之间）：

（a）阴离子型：十二烷基苯磺酸钠(ABS、LAS)、十二烷基磺酸钠、烯基磺酸钠（碳原子个数12-17的AOS）、十二烷基硫酸钠、月桂醇聚氧乙烯醚硫酸盐（AES）、α—磺基脂肪酸甲酯钠盐（MES，C10-18）、碳原子数8-24的脂肪酸钾、钠和氨盐（硬脂酸钾、硬脂酸钠、硬脂酸铵、油酸钾、油酸钠、油酸铵、油酸三乙醇胺）、十一烯基单乙醇酰胺琥珀酸酯磺酸钠、N-酰基谷氨酸钠、N-酰基肌氨酸钠、仲醇醚琥珀酸酯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸三乙醇胺（疏水基长碳链的碳原子数C12-14）、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵（C12-14）、椰子油单乙醇酰胺琥珀酸酯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯脂肪醇醚单酯二钠。

（b）阳离子型：十二烷基硫酸钠二甲基苄基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵、（十二、十四、十六、十八）烷基氧化胺（C12-18）、氯化苄铵、溴化苄铵、氯化（溴化）十六烷基吡啶、氯化十四烷基二甲基苄铵、氯化甲基苄乙铵、溴化十六烷基三甲铵。

两性型: 十二烷基二甲基甜菜碱。

非离子型：

①脂肪醇聚氧乙烯醚系列(平平加、AEO)：RO—（—CH2CH2O—）n—H     R=C12或C12-C18，n=7-20。

②烷基（辛烷基、壬烷基和十二烷基）酚聚氧乙烯醚（TX或OP）：聚氧乙烯（EO）摩尔数大于9小于等于40。

③脂肪酸烷醇酰胺（商品名Ninol、6501）、月桂酸二乙醇酰胺。

④聚醚（商品牌号L35，L38，L44，L64，F68，P75，P85，P104，F108）。

⑤吐温-20、吐温-40、吐温-60、吐温-80、吐温-65、吐温-85。

⑥单硬脂酸甘油酯、蔗糖脂肪酸酯。

⑦聚乙二醇（PEG、平均分子量190——7000之间）。

本发明所述的原子光谱仪包括原子荧光光谱仪、原子发射光谱仪、原子吸收光谱仪和无机质谱仪。

本发明所述的利用有机物裂解使元素形成挥发物分析进样装置进行进样方法，当测定的样品为土壤、污泥及地质领域中的无机样品时，可向样品中进一步添加除硝酸和高氯酸以外的无机强酸做分解试剂，其用量为样品重量的0.5倍到50倍。

本发明所述的无机酸指的是：盐酸、硫酸、磷酸、氢氟酸。

本发明的方法特别适用于原子光谱测定元素时直接进样分析，即待测样品不必经过消解变成液体而直接测定。本方与传统方法相比，测定速度得以极大的提高。由于不适用价格比较高且容易分解的硼氢化物，分析成本显著降低。同时，由于本方法不使用或使用很少的试剂，空白噪音很低，具有很好的灵敏度和检出限，具有新颖性和创造性。

以下八个最佳实施例说明细节中，阐述了本发明的特征和优点。虽然本发明只通过几种形式进行了披露，但对于本领域普通技术人员清楚的是：与本发明中的零件的形状、大小、和布置相关的修改、增减和删除，均属于本发明权利要求中阐述的核心发明范围。因此，当试图通过在此的传授内容建议下的其它改变或实施方法落入在此所附权利要求的范围之内时，均属于本发明权利范畴。

本发明第一个优选的实施例为：

（1）装置：选用说明书附图1和2中的垂直插衬管（内径40mm,长度300mm）的加热裂解装置：其中坩埚由设置在衬管下部的坩埚托及其支架一体装置送入到衬管内，坩埚托的支架下部与衬管下开口的密封塞相连接，当坩埚托载着坩埚到达衬管中间被加热部位时，坩埚托支架下部连接的密封塞恰好将衬管下口密封。该裂解装置上的载气出口与一个直管冷凝器相连，载气从冷凝器出来后的再进入到一个电感耦合等离子体雾化进样时用的Scott雾室相连接。冷凝器用于冷凝有机物裂解时产生的水蒸气和有机挥发物；Scott形雾室用于除尘(也用于除少量水雾)。使用无色散原子荧光做为检测仪器，该仪器原子化器载气（氩气，300毫升/分钟）入口管（本发明中经过净化的含有元素挥发物的载气出口管）还与一氢气发生器（氢气流量450毫升/分钟）连接，载气和氢气发生器产生的氢气汇合后进入原子荧光仪的原子化器用于点燃氢氩火焰。

（2）测定方法：在上面的装置条件下，在一石英坩埚中（10-30毫升），准确加入5—20毫克粮食样品，因为粮食本身属于有机基体样品，因此不要再外加有机物。然后在通入载气下将坩埚通过坩埚托和坩埚托支架从衬管上不或下部放入衬管中。当装置连接完毕并运行稳后，开启加热开关，将试管在4—10秒内快速加热到500℃，按照基体匹配外标法或其它方法测定谷物等样品中的有毒有害元素（砷、铅、汞和镉）的含量。

本发明第二个优选的实施例为：

（1）装置：选用说明书附图1和3水平插衬管（内径40mm,长度300mm）的加热裂解装置：其中坩埚由衬管下部的坩埚托及其支架一体装置送入到衬管内，坩埚托的支架下部与衬管右开口的密封塞相连接，当坩埚托载着坩埚到达衬管中间被加热部位时，坩埚托支架右面连接的密封塞恰好将衬管右面开口密封。将该裂解装置上的载气出口与一个U型管冷凝器(U型冷凝器下部有一排水装置)相连，载气从冷凝器出来后的再进入到一个电感耦合等离子体雾化进样时用的鼓型雾室相连接。冷凝器用于冷凝有机物裂解时产生的水蒸气和有机挥发物；鼓型雾室用于除尘(也用于继续除少量水雾)。使用无色散原子荧光做为检测仪器，该仪器原子化器载气（氩气，400毫升/分钟）入口管（本发明中经过净化的含有元素挥发物的载气出口管）还与一氢气发生器（氢气流量450毫升/分钟）连接，载气和氢气发生器产生的氢气汇合后进入原子荧光仪的原子化器用于点燃氢氩火焰。

（2）测定方法：在上面的装置条件下，在一个5毫升的石英坩埚中，准确加入5—20毫克蔬菜样品，因为蔬菜本身属于有机基体样品，因此不要再外加有机物。然后在通入载气下将坩埚放入加热炉中。当装置连接完毕并运行稳后，立即开启加热开关，将试管在4—15秒内快速加热到550℃，按照基体匹配外标法或标准加入法方法测定蔬菜样品中的有毒有害元素（砷、铅、汞和镉）的含量。

本发明第三个优选的实施例为：

（1）装置：选用说明书附图1和4垂直插石英试管（25毫升，内径18mm,长度180mm）的加热裂解装置，将一个25毫升的石英试管密封橡胶塞上同时带有载气入口和载气出口，其中载气出口与两个U型管冷凝器相连（二级冷凝），载气从冷凝器出来后的再进入到一个装有石英棉的细颗粒过滤管。冷凝器用于冷凝有机物裂解时产生的水蒸气和有机挥发物；石英棉用于于除尘。使用无色散原子荧光做为检测仪器，该仪器原子化器的载气（氩气，500毫升/分钟）经裂解器和净化装置后，再与一氢气发生器（氢气流量450毫升/分钟）连接，载气和氢气发生器汇合后进入原子荧光仪的原子化器用于点燃氢氩火焰。

（2）测定方法：在上面的装置条件下，在石英试管中（10-20毫升），准确加入5—20毫克奶粉样品，因为奶粉本身属于有机基体样品，因此不要再外加有机物。然后在通入载气下将试管快速插入事先已经被加热到500摄氏度的炉中，同时启动仪器进行测定。按照基体匹配外标法或标准加入方法测定奶粉等样品中的有害及有益元素（砷、铅、硒、镉）的含量。

本发明第四个优选实施例为：

（1）装置：选用说明书附图1和2中的垂直插衬管（内径40mm,长度300mm）的加热裂解装置：其中坩埚由设置在衬管上部的坩埚托及其支架一体装置送入到衬管内，坩埚托的支架从衬管上部开口被送入，并与衬管上部开口的密封塞相连接，当坩埚托载着坩埚到达衬管中间被加热部位时，坩埚托支架上部连接的密封塞恰好将衬管上开口密封。将该裂解装置上的载气出口与一个垂直放置的螺旋管冷凝器（冷凝器下部有一排水装置）相连，载气从冷凝器出来后的再进入到一个电感耦合等离子体雾化进样时用的Scott雾室相连接，然后再进入到一个装有石英棉的细颗粒过滤管。冷凝器用于用于冷凝有机物裂解时产生的水蒸气和有机挥发物；采用Scott雾室和石英棉管主要用于除尘。使用无色散原子荧光做为检测仪器，该仪器原子化器载气（氩气， 500毫升/分钟）入口管（本发明中经过净化的含有元素挥发物的载气出口管）还与一氢气发生器（氢气流量450毫升/分钟）连接，载气和氢气发生器产生的氢气汇合后进入原子荧光仪的原子化器用于点燃氢氩火焰。

（2）测定方法：在上面的装置条件下，在一个10毫升的石英坩埚中，准确加入5—10毫克动物组织或血液样品，因为动物组织或血液本身属于有机基体样品，因此不要再外加有机物。然后在通入载气下将坩埚放入加热炉中。当装置连接完毕并运行稳后，立即开启加热开关，将试管在4—15秒内快速加热到600℃，按照基体匹配外标法或其它方法测定谷物等样品中的有毒有害元素（铅、镉）的含量。

本发明第五个实施例为：

（1）装置：如图1和图3所示，采用与优选实施例2相同的水平加热裂解装置,其中衬管（内径40mm,长度300mm）被水平放置在加热炉中间。将该裂解装置上的载气出口与一个垂直放置的、多个U型冷凝器串联一起的冷凝器组（每个U型冷凝器下部都有一排水装置）相连，采用半导体制冷器件用于冷凝。载气从冷凝器出来后的再进入到一个装有石英棉的细颗粒过滤管。冷凝器用于用于冷凝有机物裂解时产生的水蒸气和有机挥发物；石英棉管用于除尘。使用无色散原子荧光做为检测仪器，该仪器原子化器载气（氩气，300毫升/分钟）入口管（本发明中经过净化的含有元素挥发物的载气出口管）还与一氢气发生器（氢气流量450毫升/分钟）连接，载气和氢气发生器产生的氢气汇合后进入原子荧光仪的原子化器用于点燃氢氩火焰。

（2）测定方法：在上面的装置条件下，在一石英坩埚中（10-30毫升），准确加入10—20毫克土壤样品，因为土壤本身属于无机基体样品，因此需要要再外加有机物，本实施例选用加入50%的甲酸钠溶液0.1毫升，同时加入10%硫脲0.1毫升做为增敏掩蔽剂，同时再加入1滴浓盐酸做助溶剂。然后在通入载气下将坩埚放入加热炉中。当装置连接完毕并运行稳后，立即开启加热开关，将试管在4—15秒内快速加热到650℃，按照基体匹配外标法或其它方法测定土壤样品中的有毒有害元素（砷、锑、汞、铅）的含量。

本发明第六个优选实施例为：

（1）装置：如图1和图4所示，采用上部直接插石英试管（25毫升，内径18mm,长度180mm）的加热裂解装置。将试管密封橡胶塞上同时带有载气入口和载气出口，其中载气出口与一个U型管冷凝器（U型冷凝器下部都有一排水装置）相连，载气从冷凝器出来后的再进入到一个装有电感耦合等离子体雾化进样时用的锥形雾室进一步净化除细颗粒物。使用无色散原子荧光做为检测仪器，该仪器原子化器载气（氩气，350毫升/分钟）入口管（本发明中经过净化的含有元素挥发物的载气出口管）还与一氢气发生器（氢气流量450毫升/分钟）连接，载气和氢气发生器产生的氢气汇合后进入原子荧光仪的原子化器用于点燃氢氩火焰。

（2）测定方法：在上面的装置条件下，在石英试管中（10-20毫升），准确加入200微升地表水样品，因为地表水本身不含或含很少的有机基体样品，因此要再外加有机物。本实施例选用加入50%的甲酸溶液0.1毫升，同时加入10%硫脲0.1毫升做为增敏掩蔽剂。然后在通入载气下将坩埚放入加热炉中。当装置连接完毕并运行稳后，立即开启加热开关，将试管在4—15秒内快速加热到450℃，按照基体匹配外标法或其它方法测定土壤样品中的有毒有害元素砷的含量。

本发明的第七个优选实施例为：

（1）装置：如图1和图2所示，采用与优选实施例2相同的下部进坩埚的垂直衬管加热裂解装置和净化装置。

（2）测定方法：在上面的装置条件下，在一个10毫升石英坩埚中，准确加入10—20毫克污泥样品，因为该样品属于无机基体样品，因此需要要再外加有机物。本实施例选用加入50%的草酸溶液0.1毫升，同时加入10%硫脲0.1毫升做为增敏掩蔽剂。然后在通入载气下将坩埚放入加热炉中同时密封衬管口。当装置连接完毕并运行稳后，立即开启加热开关，将试管在4—10秒内快速加热到500℃，按照基体匹配外标法或其它方法测定土壤样品中的有毒有害元素（铅和锑）的含量。

本发明第八个优选实施例为：

（1）装置：采用与优选实施例2相同的水平衬管加热裂解装置和净化装置。

（2）测定方法：在上面的装置条件下，在5毫升石英坩埚中，准确加入10毫克矿石样品，并加入50%的甘油溶液0.1毫升，同时加入10%硫脲0.1毫升做为增敏掩蔽剂，同时再加入1滴氢氟酸做助溶剂。盖上已经通气的橡胶塞子后，通入载气并将炉温在5秒内快速加热到500℃，按照基体匹配外标法或其它方法测定土壤样品中的有毒有害元素（砷汞）的含量。

本发明公开的利用有机物裂解脱氢使元素形成挥发物的元素分析进样装置和方法与现有技术相比所具有的优点在于：

（1）不用消解样品就可以直接测定样品中的痕量元素，这样就节省了样品整体测定时间，提高了检测速度，同时也降低了当使用样品消解法时，试剂对空白的污染而引起的检出限变差和试剂对环境的污染，降低了分析测试成本。

（2）避免的传统方法中使用硼氢化钠做还原剂时，酸度和其它共存离子的干扰。

（3）由于是直接分析样品而不引入任何外加试剂，因此显著的提高了测定灵敏度和降低了检出限。

（4）当样品量非常少的时候，如果采用消解再定容的方法，有可能由于样品待测元素稀释后而不能检测出来，而用本方法则可以进行检测，因为是直接测定。

（5）本发明可以不经样品消解（前处理）而直接测定样品中的微量元素，特别是食品及有机化学品中的有毒有害元素。不仅具有分析速度非常快、检出限低及准确度高等优点，同时还使分析成本降低，无环境污染等优点。

附图说明：

图1为同时带有冷凝装置及除尘装置的总的装置示意图（除尘装置在冷凝装置之后）；

图2为样品水平进样时加热热解装置示意图；

图3直接将装有样品的石英试管插入加热系统的装置示意图；

图4（a）—（f）为几种有代表性的衬管图。

各个部分组件具体说明如下：

1. 加热裂解装置； 2.冷凝装置；3. 除尘装置； 11.载气进气管；

12.载气出气管；13.坩埚托；14.样品坩埚；15.衬管紧固环；16.热电偶；

17.衬管（直接插入的试管作为衬管的一种特殊形式，此时衬管和坩埚合二为一）

18. 固定有坩埚托伸缩杆的衬管密封垫；

19. 坩埚连接杆（坩埚从裂衬管顶部开口进入时，此时连接杆在边缘连接坩埚托）；

20. 坩埚从裂衬管底部开口进入时的坩埚连接杆；

21.冷凝水储存及排放管；22.加热衬管的加热腔。

具体实施方式：

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。本发明所用到的各种试剂均有市售。

实施例1：大米中砷含量分析

在一个20毫升的石英试管中，准确加入10毫克大米样品，然后将一个上面带有载气（氩气，流量300毫升/分钟）入口和出口的橡皮塞盖进并塞紧试管口。载有元素挥发物的载气出口管先后与一U型冷凝器（除水和有机挥发物）和装有石英棉的塑料管（除去颗粒状物质）串联，经过净化后的载气与原子荧光原子化器相连接，此时原子荧光原子化器还与一氢气发生器（氢气生成量450毫升/分钟）相连接，以便提供氢源用于原子化器正常着火。而载气入口与原子荧光载气供给管连接。当装置连接完毕并运行稳定后，立即将试管插入预先已经加热到550℃的恒温炉中，按照外标法测定大米中砷的含量，同时使用另一稻米标样（GBW(E)080684）做外标标准曲线，测定砷的含量为110ppb。而使用正常硝酸—高氯酸法消解样品后用氢化物发生的无色散原子荧光法测得样品中砷的结果为105ppb,可见本方法与传统方法有很好的吻合。

实施例2：菠菜中镉的分析

使用优选实施例2的全套装置和参数来测定菠菜中的镉含量。在一石英坩埚中（10毫升），准确加入20毫克菠菜样品，因为蔬菜本身属于有机基体样品，因此不要再外加有机物。然后在通入载气下将坩埚放入预先已经加热到550℃的恒温炉中，同时启动仪器原子荧光开始测定，通过与另一菠菜表样GBW10015做外表标准曲线做比较，测定结果为88ppb。而使用正常硝酸—高氯酸法消解样品后用氢化物发生无色散原子荧光测得样品中镉的结果为83ppb,可见本方法与传统方法有很好的吻合。

实施例3：鱼鳃中铅的分析

使用优选实施例4的全套装置和参数来测定鱼鳃中的镉含量。在一10毫升的石英坩埚中，准确加入10毫克鱼鳃样品，因为该样品本身属于有机基体样品，因此不要再外加有机物。然后在通入载气下将坩埚通过坩埚托支架及橡胶密封塞一体化装置，快速放入预先已经加热到600℃的恒温炉中，同时启动仪器原子荧光开始测定。（氩气流量500毫升/分钟，氢气发生器流量400毫升/分钟）。按照标准加入法测定鱼鳃中铅的含量，测定结果为60ppb。而使用正常硝酸—高氯酸法消解样品后用氢化物发生无色散原子荧光测得样品中的铅含量为57ppb,可见本方法与传统方法有很好的吻合。

实施例4：奶粉中汞的分析

在一个20毫升的石英试管中，加入30毫克奶粉样品，然后将一个上面带有载气（氩气）入口和出口的橡皮塞盖进并塞紧试管口。载有元素挥发物的载气出口管先后与一冷凝器（除水和有机挥发物）和装有石英棉的塑料管（除去颗粒状物质）串联，经过净化后的载气与原子荧光原子化器相连接。而载气入口与原子荧光载气供给管连接。当装置连接完毕并运行稳定后，立即将试管插入预先已经加热到500℃的恒温炉中，按照外标法测定奶粉中汞的含量，同时另一奶粉标样GSB-8做外表标准曲线，测定结果为12ppb。而使用正常硝酸—高氯酸法消解样品后用氢化物发生无色散原子荧光测得样品中的汞含量为13ppb,可见本方法与传统方法有很好的吻合。

实施例5：全血中铅的分析

在一个25毫升的试管中，加入20毫克血液样品，然后将一个上面带有载气（氩气）入口和出口的橡皮塞盖进并塞紧试管口。载有元素挥发物的载气出口管与一冷凝器（除水和有机挥发物）串联，经过净化后的载气与原子荧光原子化器相连接。此时原子荧光原子化器还与一氢气发生器相连接，以便提供氢源用于原子化器正常着火。而载气入口与原子荧光载气供给管连接。当装置连接完毕并运行稳定后，立即将试管插入预先已经加热到500℃的恒温炉中，按照外标法测定血清中铅的含量，同时用另一血清标样GBW(E)09003做外表标准曲线，测定结果为5.3ppb。而使用正常硝酸—高氯酸法消解样品后用氢化物发生无色散原子荧光测得样品中的汞含量为5.00ppb,可见本方法与传统方法有很好的吻合。

实施例6：土壤中砷含量分析

在一个用来测定土壤中有机碳的样品瓷舟中，加入30毫克土壤样品，然后再加入50%的蔗糖溶液0.5毫升，加入50%的硫脲溶液0.2毫升。将固液充分混合后，将瓷舟迅速推如一管式炉中间加热区，然后将一个上面带有载气（氩气）入口的橡皮塞盖进并塞紧管式炉入口。管式炉出口与冷凝装置连接并最终将载气送入到原子荧光原子化器相，载气入口与原子荧光载气供给管连接。当装置连接完毕并运行稳定后，立即将管式炉升到600摄氏度，按照外标法测定汞的含量。测定结果与氢化物原子荧光法获得的结果相近，分别为8ppb和80.3ppb。

实施例7：污泥中锑含量分析

在一个25毫升的试管中，加入20毫克污泥样品，然后再加入50%的淀粉溶液1毫升，再加入加入50%的硫脲溶液0.2毫升。将污泥与溶液混合均匀后将一个上面带有载气（氩气）入口和出口的橡皮塞盖进并塞紧试管口。然后将载气出口与原子荧光原子化器相连接，此时原子荧光原子化器还与一氢气发生器相连接，以便提供氢源用于原子化器正常着火。载气入口与原子荧光载气供给管连接。当装置连接完毕并运行稳定后，立即将试管插入预先已经加热到550℃的恒温炉中，按照外标法测定污泥中锑的含量。测定结果为110ppb,而使用硼氢化化钠氢化物发生的无色散原子荧光硼氢化钠还原法测得的结果为115ppb,可见本方法与传统方法有很好的吻合。

实施例8：土壤中硒的测定

在一个25毫升的试管中，加入20毫克土壤样品，然后再加入50%的L—半胱氨酸溶液0.1毫升。将污泥与溶液混合均匀后将一个上面带有载气（氩气）入口和出口的橡皮塞盖进并塞紧试管口。然后将载气出口与原子荧光原子化器相连接，此时原子荧光原子化器还与一氢气发生器相连接，以便提供氢源用于原子化器正常着火。载气入口与原子荧光载气供给管连接。当装置连接完毕并运行稳定后，立即将试管插入预先已经加热到550℃的恒温炉中，按照外标法（用土壤标样做标准曲线）测定土壤中硒的含量。测定结果为208ppb,而使用硼氢化化钠氢化物发生的无色散原子荧光硼氢化钠还原法测得的结果为212ppb,可见本方法与传统方法有很好的吻合。

实施例9：石油中镍的测定

在一个25毫升的试管中，加入20毫克石油样品。然后将一个上面带有载气（氩气）入口和出口的橡皮塞盖进并塞紧试管口。然后将载气出口与原子荧光原子化器相连接，此时原子荧光原子化器还与一氢气发生器相连接，以便提供氢源用于原子化器正常着火。载气入口与原子荧光载气供给管连接。当装置连接完毕并运行稳定后，立即将试管插入预先已经加热到650℃的恒温炉中，使用石油标准物质做外表标准曲线。测定结果为15.6ppm,而使用灰化消解—硼氢化化钠氢化物发生的无色散原子荧光硼氢化钠还原法测得的结果为14.7ppm,可见本方法与传统方法有很好的吻合。

实施例10：载金树脂中金的测定

在一个25毫升的试管中，加入10毫克粉状干燥的吸附金的树脂样品，然后再加入50%的硫脲溶液1毫升。混合均匀后将一个上面带有载气（氩气）入口和出口的橡皮塞盖进并塞紧试管口。然后将载气出口与原子荧光原子化器相连接，此时原子荧光原子化器还与一氢气发生器相连接，以便提供氢源用于原子化器正常着火。载气入口与原子荧光载气供给管连接。当装置连接完毕并运行稳定后，立即将试管插入预先已经加热到650℃的恒温炉中，按照基体匹配外标法测定树脂中金的含量。测定结果为5ppm,而使用硼氢化化钠氢化物发生的无色散原子荧光硼氢化钠还原法测得的结果为4.7ppm,可见本方法与传统方法有很好的吻合。

实施例11：污水中锡的测定

选用优选实施例4的整套装置进行测定污水中的锡。在一个10毫升的小石英烧杯中，准确加入0.2毫升污水水样，然后再加入50%的甘油溶液0.1毫升，30%抗坏血酸溶液0.1毫升。混合均匀后将一个上面带有载气（氩气）入口和出口的橡皮塞盖进并塞紧试管口。然后将载气出口与原子荧光原子化器相连接，此时原子荧光原子化器还与一氢气发生器（氢气流速450毫升/分钟）相连接，以便提供氢源用于原子化器正常着火。载气（氩气，350毫升/分钟）入口与原子荧光载气供给管连接。当装置连接完毕并运行稳定后，立即将试管插入预先已经加热到500℃的恒温炉中，按照基体匹配外标法测定树脂中金的含量。测定结果为21ppb,而使用硼氢化化钠氢化物发生的无色散原子荧光硼氢化钠还原法测得的结果为23ppb,可见本方法与传统方法有很好的吻合。

实施例12：对比试验

以实施例1为例，分别使用本法与硝酸—高氯酸消解—硼氢化钠氢化发生—无色散原子荧光法（HG—AFS）测定同一标准物质（大米，GBW(E)080684）中的砷含量，实验结果如下表：

实施例13.

采用第五个优选实施中的装置进行实验。在一个10毫升的石英坩埚中，准确加入尾矿样品20毫克，再加入20%的溴化十六烷基三甲铵0.2毫升，再加入10%硫脲0.2毫升，1滴盐酸溶液。当装置连接完毕并运行稳定后，立即将坩埚送入预先已经加热到650℃的恒温炉中，使用相类似的尾矿标准物质做外标标准曲线，用电热石英管原子吸收法测定的碲的含量。测定结果与混合酸消解—氢化物原子吸收法获得的结果相近，分别为5.72ppm和6.13ppm。

实施例14.

在一个25毫升的试管中，加入20毫克沙尘暴样品，然后再加入10%的吐温—60水溶液0.3毫升，混合后将一个上面带有载气（氩气，流量400毫升/分钟）入口和出口的橡皮塞盖进并塞紧试管口。载气出口与一个U型管冷凝器(U型冷凝器下部有一排水装置)相连，载气从冷凝器出来后的再进入到一个电感耦合等离子体雾化进样时用的鼓型雾室相连接。此时原子荧光原子化器还与一氢气发生器相连接，以便提供氢源用于原子化器正常着火载气入口与原子荧光载气供给管连接。然后将载气出口分别与原子荧光原子化器相连接。当装置连接完毕并运行稳定后，立即将试管插入预先已经加热到550℃的恒温炉中，按照外标法测定样品汇中铅的含量。测定结果与通常使用的硼氢化钠还原法获得的结果一致，分别为26ppb和25.7ppb。

实施例15.

采用第四个优选实施中的装置进行实验。在一个10毫升的石英坩埚中，准确加入20毫克土壤样品，然后加入50%的葡萄糖0.1毫升，再加入10%硫脲0.2毫升，并与样品混匀。当装置连接完毕并运行稳定后，立即将坩埚送入预先已经加热到500℃的恒温炉中，使用外标法测定砷的含量。测定结果与氢化物原子荧光法获得的结果相近，分别为18ppb和16.5ppb。

实施例16.

采用第三个优选实施中的装置进行实验。在一个10毫升的石英坩埚中，准确加入0.2毫升饮用水样品，然后加入50%的盐酸三乙醇胺0.1毫升，再加入10%硫脲0.2毫升，并与样品混匀。当装置连接完毕并运行稳定后，立即将坩埚送入预先已经加热到550℃的恒温炉中，使用外标法无色散原子荧光测定镉的含量。测定结果与ICP-MS法获得的结果相近，分别为23ppb和22.5ppb。

实施例17.

在一个25毫升的石英试管中，加入20毫克食盐。然后再加入30%的丙酮溶液0.1毫升，再加入10%硫脲0.2毫升，并与样品混匀。将一个上面带有载气（氩气，流量450毫升/分钟）入口和出口的橡皮塞盖进并塞紧试管口。然后将载气出口与原子荧光原子化器相连接，此时原子荧光原子化器还与一氢气发生器（氢气生成量450毫升/分钟）相连接，以便提供氢源用于原子化器正常着火。载气入口与原子荧光载气供给管连接。当装置连接完毕并运行稳定后，立即将试管插入预先已经加热到500℃的恒温炉中，按照外标法测定砷的含量。测定结果与硼氢化钠氢化物发生—无色散原子荧光法获得的结果相近，分别为3.2ppb和3.0ppb。

实施例18.

在一个25毫升的石英试管中，加入20毫克土壤样品。然后再加入30%的环己醇溶液0.1毫升。将一个上面带有载气（氩气，流量450毫升/分钟）入口和出口的橡皮塞盖进并塞紧试管口。然后将载气出口与原子荧光原子化器相连接，此时原子荧光原子化器还与一氢气发生器（氢气生成量450毫升/分钟）相连接，以便提供氢源用于原子化器正常着火。载气入口与原子荧光载气供给管连接。当装置连接完毕并运行稳定后，立即将试管插入预先已经加热到500℃的恒温炉中，使用土壤标准物质做外标标准曲线测定汞的含量。测定结果与混合酸微波密闭消解—硼氢化钠氢化物发生—无色散原子荧光法获得的结果相近，分别为12ppb和11.6ppb。

实施例19.

采用第四个优选实施中的装置进行实验。在一个10毫升的石英坩埚中，准确加入20毫克香烟燃尽后的灰尘样品，然后加入50%的山梨醇0.1毫升，再加入10%硫脲0.2毫升，并与样品混匀。当装置连接完毕并运行稳定后，立即将坩埚送入预先已经加热到450℃的恒温炉中，使用外标法测定铅的含量。测定结果与氢化物原子荧光法获得的结果相近，分别为18ppb和16.5ppb。

 

实施例20.

采用第四个优选实施中的装置进行实验。在一个15毫升的石英坩埚中，准确加入20毫克土壤样品，然后加入50%的二乙二醇二甲醚0.1毫升，再加入10%硫脲0.2毫升，并与样品混匀。当装置连接完毕并运行稳定后，立即将坩埚送,入预先已经加热到600℃的恒温炉中，使用土壤标准物质做外标曲线测定锑的含量。测定结果与氢化物原子荧光法获得的结果相近，分别为86ppb和85.3ppb。

实施例21.

采用第五个优选实施中的装置进行实验。在一个10毫升的石英坩埚中，准确加入20毫克高岭土，然后再加入20%的巯基丁二酸溶液0.2、盐酸与氢氟酸混合酸0.2毫升，并与样品混匀。当装置连接完毕并运行稳定后，立即将坩埚送,入预先已经加热到650℃的恒温炉中，按照基体匹配外标法测定铅的含量。测定结果与氢化物原子荧光法获得的结果相近，分别为55ppb和55.3ppb。

实施例22.

在一个25毫升的石英试管中，加入20毫克雾霾收集物样品。然后再加入30%的柠檬酸钾（分析纯）溶液0.1毫升。将一个上面带有载气（氩气，流量450毫升/分钟）入口和出口的橡皮塞盖进并塞紧试管口。然后将载气出口与原子荧光原子化器相连接，此时原子荧光原子化器还与一氢气发生器（氢气生成量450毫升/分钟）相连接，以便提供氢源用于原子化器正常着火。载气入口与原子荧光载气供给管连接。当装置连接完毕并运行稳定后，立即将试管插入预先已经加热到500℃的恒温炉中，按照外标法测定铅的含量。测定结果与混合酸消解—硼氢化钠氢化物发生—无色散原子荧光法获得的结果相近，分别为120ppm和116ppm。

实施例23

采用第五个优选实施中的装置进行实验。在一个10毫升的石英坩埚中，准确加入10毫克地质样品，然后再加入乙酸溶液0.2毫升，20%硫脲0.1毫升（1+3）磷酸混合酸0.2毫升，并与样品混匀。当装置连接完毕并运行稳定后，立即将坩埚送,入预先已经加热到650℃的恒温炉中，按照基体匹配外标法测定砷的含量。测定结果与混合酸湿法消解—氢化物原子荧光法获得的结果相近，分别为108ppb和105.7ppb。

Claims (10)

1.一种利用有机物裂解使元素形成挥发物的分析进样装置，包括使样品快速加热裂解装置（1），冷凝装置（2），除尘装置（3），其特征在于快速加热裂解装置（1）中设置有可拆卸的衬管（17），在衬管（17）的一端或两端侧壁或开口处分别设有载气进气管（11）和载气出气管（12）；在衬管（17）内部设有与衬管密封塞（18）垂直固定的坩埚托连接杆（19，20），使放置坩埚后的衬管进样端同时得到密封；衬管的一端或两端设置有衬管紧固环（15），样品坩埚（14）可通过使用坩埚托（13）、坩埚托连接杆及衬管密封塞一体化装置，手动或自动将样品坩埚（14）放入或从衬管中取出。

2.根据权利要求1所述的利用有机物裂解使元素形成挥发物的分析进样装置，其特征在于在快速加热裂解装置（1）内衬管的一端或两端与加热腔（22）外部接触处设置有衬管紧固环（15），加热腔（22）内部设有热电偶（16）。

3.根据权利要求1所述的利用有机物裂解使元素形成挥发物的分析进样装置，其特征在于使样品快速加热裂解指的是：用电、微波或激光进行快速加热,样品从室温被加热上升到指定的温度的时间小于1分钟，优选小于10秒。

4.一种采用权利要求1所述的利用有机物裂解使元素形成挥发物分析进样装置进行进样方法，其特征在于按如下的步骤进行：

（1）向待测样品中加入有机物，使二者混合均匀；

（2）快速加热：将混合物在惰性气氛下快速加热到200℃—900℃，使其中的有机基质裂解时产生的氢直接与样品中的待测元素形成元素气态挥发物；

（3）元素挥发物的净化：将加热过程中生成元素挥发物与水蒸汽、有机挥发物及细颗粒状灰尘分离，使元素挥发物被净化；

（4）测定：经过净化的元素挥发物被载气送到原子光谱仪被检测；

所述的有机物为：室温或加热下小于100℃在水中溶解度大于或等于10%(m/V)的有机物，其中加入有机物的重量至少为样品重量的0.2-100倍，优选为样品重量的0.5—50倍；当样品本身已经含有大于或等于20%的有机物时，本方法直接从步骤（2）开始。

5.权利要求4所述的方法，其特征在于：样品快速加热指的是：将装有样品的试管或坩埚放入加热系统后，通过快速升温加热到指定温度；或将装有样品的试管或坩埚在有载气密封的情况下快速置入事先已经恒温的加热系统中；或使用激光直接照射样品进行快速加热；加热温度为200℃—850℃，优选350℃—700℃，更优选450℃—650℃。

6.权利要求4所述的方法，其特征在于按如下的步骤进行：

（1）准确称取0.0010—1.0000克样品，放于样品管或坩埚中；当样品中自身的有机物含量小于20%时，在样品中混入有机物，使有机物的总量大于混合后样品总质量的20%；

（2）将装有样品的试管或坩埚在惰性气氛下快速加热到350℃—700℃；

（3）使用惰性气体为载气，将加热过程中产生的待测元素挥发物进行净化，使水蒸汽、有机挥发物及细颗粒状灰尘被除去；

（4）经过净化的元素挥发物被载气送到原子光谱仪原子或离子化系统被检测。

7.根据权利要求4所述，其中所测的元素是指：砷、汞、锑、铋、硒、锗、锡、铅、碲、金、银、铜、钯、铂、铑、钌、锇，铱、锌、镉、钴、镍、锰、铁、钙、钒、钇、鋯、钪、硼、镓、铟、铊、硅、钛。

8.权利要求7所述，当测定的元素为砷、汞、锑、铋、硒、锗、锡、铅、碲时，且样品本身含的有机物小于或等于20%时，可向样品中进一步添加硫脲或L—半胱氨酸做增敏掩蔽剂，其用量为样品重量的0.2倍到100倍。

9.权利要求4所述使元素形成挥发物的元素分析进样方法在制备检测食品、动植物材料、土壤、地质、环境、农业及水质领域样品中的痕量元素方面的应用。

10.权利要求7所述利用有机物裂解使元素形成挥发物分析进样装置进行进样方法，当测定的样品为土壤、污泥及地质领域中的无机样品时，可向样品中进一步添加除硝酸和高氯酸以外的无机酸做分解试剂，其用量为样品重量的0.5倍到50倍。

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