CN104316713A - 流动注射光度法测量水体中锌的装置及其测量方法 - Google Patents

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Abstract

一种具有有较高的灵敏度和较好的选择性、可直接应用于环境水中微量锌的测定的流动注射光度法测量水体中锌的装置及其测量方法。技术方案是：其特征在于由水样泵（3）、缓冲液泵（5）、螯合剂溶液泵（7）、掩蔽柱（8）、第一络合剂泵（10）、洗脱液泵（12）、富集-洗脱柱（14）、缓冲溶液泵（16）、第二络合剂泵（18）、检测室（22）组成，述水样泵（3）、缓冲液泵（5）、螯合剂溶液泵（7）分别通过管路与掩蔽柱（8）的入口端连接；第一络合剂泵（10）、洗脱液泵（12）分别通过管路与掩蔽柱（8）的出口端连接；洗脱液泵（12）通过三通阀（13）与富集-洗脱柱（14）的入口端连接；缓冲溶液泵（16）、第二络合剂泵（18）、检测室（22）分别与富集-洗脱柱（14）的出口端连接。本发明还公开了其测量方法。

Description

流动注射光度法测量水体中锌的装置及其测量方法
技术领域
本发明涉及测量水体中的锌的装置领域，具体地说是一种具有有较高的灵敏度和较好的选择性、体系稳定、操作简单快速，可直接应用于环境水中微量锌的测定的流动注射光度法测量水体中锌的装置及其测量方法。
背景技术
重金属锌污染海洋环境，毒害海洋生物，再通过食物链的传递，对人体造成危害，近年来已引起普遍重视。由于锌元素在许多介质中不大稳定，影响因素多，测定条件要求严格等，因此，建立海水中痕量锌的快速测定方法，对海洋污染监测和环境保护具有非常重要的意义。
目前，海水中微量锌的测定方法主要围绕实验室基础上的原子吸收法和分光光度法。海水中锌的含量约为20-150ppb。海水中含有大量的盐分，因而在用原子吸收法进行测定时，由于分子吸收等原因将造成很高的背景吸收，干扰测定，这就要求仪器具有扣除背景的能力。已经有不少报道用石墨炉原子吸收法测定海水中的锌，但是石墨炉法的灵敏度太高，其检出限约为0.1ppb，因而海水大约需要稀释100倍，这可能带来较大的稀释误差。另外测试过程中添加的各种试剂中均有不可忽视的锌污染，例如目前实验室超纯水中，锌的吸光度约为0.010-0.050，分析纯级的MIBK中的锌吸光度约为0.100(均指在石墨管中进样10μL的测得值)。因此在这种情况下，用石墨炉法测定锌将是很困难的，所有目前测量海水中锌主要是火焰原子吸收法。
用分光光度法测定锌需要大量有机试剂，主要包括有双硫腙和偶氮类试剂，另外，其它类显色剂也有不少，但主要问题是，存在干扰严重，选择性差，有的甚至需要用剧毒试剂氰化物作掩蔽剂，因此会造成环境污染。
综上所述这些方法共性是持续时间长，分析过程繁杂，条件苛刻、试剂消耗量大，而且有些方法还不同程度的引入了对人体有害的有机溶剂，造成大量试剂的浪费，产生二次污染。同时原子吸收法方法需要价格昂贵大型仪器，另外方法都是采用现场取样-实验室分析的模式，即不能实现现场、快速测量的方式，样品运输过程以及处理过程易引入其他干扰物质，影响分析的准确性。因此这个过程对于痕量级元素分析，不可能保证不会出现二次受污的可能性，而且对于复杂多变的水体环境中，元素形态受时空影响大，多数又处于相互关联、相互影响的状态，其测量结果的准确性受到质疑，从而不能确切掌握水质现状及其异常变化。
近年来，随着电子技术、新材料、新工艺、新的光学器件的发展，尤其是计算机技术的日新月异，通过自动分析仪来分析水体中锌的方法相应出现，虽然这些技术摆脱了实验室分析的一些缺点，如持续时间长，分析过程繁杂，条件苛刻等，但其还存在着稳定性差、灵敏度和分辨率低、离子干扰等难以克服的缺陷，使之应用范围受到限制，没能得到广泛的应用。
发明内容
本发明提供了一种具有有较高的灵敏度和较好的选择性、体系稳定、操作简单快速，可直接应用于环境水中微量锌的测定的流动注射光度法测量水体中锌的装置及其测量方法。
为了达到解决上述技术问题的目的，本发明的技术方案是：
一种流动注射光度法测量水体中锌的装置，其特征在于由水样泵（3）、缓冲液泵（5）、螯合剂溶液泵（7）、掩蔽柱（8）、第一络合剂泵（10）、洗脱液泵（12）、富集-洗脱柱（14）、缓冲溶液泵（16）、第二络合剂泵（18）、检测室（22）组成，其中，所述水样泵（3）、缓冲液泵（5）、螯合剂溶液泵（7）分别通过管路与掩蔽柱（8）的入口端连接；所述第一络合剂泵（10）、洗脱液泵（12）分别通过管路与掩蔽柱（8）的出口端连接；所述洗脱液泵（12）通过三通阀（13）与富集-洗脱柱（14）的入口端连接；所述缓冲溶液泵（16）、第二络合剂泵（18）、检测室（22）分别与富集-洗脱柱（14）的出口端连接。
所述检测室（22）内设置有控制系统（23）和数据处理装置（24）；所述述检测室（22）还设置有废液收集器（20）。
所述的掩蔽柱（8）由聚四氟乙烯材料制成。
所述的检测室（22）由不锈钢材料制成。
所述水样泵（3）、缓冲液泵（5）、螯合剂溶液泵（7）、第一络合剂泵（10）、洗脱液泵（12）、缓冲溶液泵（16）以及第二络合剂泵（18）均为蠕动泵，所述管路采用聚四氟乙烯材料制成。
一种流动注射光度法测量水体中锌的方法，其特征在于包括下列步骤：
（1）通过水样泵输送被测水样溶液；
（2）水样溶液在水样泵的作用下先后与缓冲溶液碳酸钠-碳酸氢钠溶液管路中的碳酸钠-碳酸氢钠溶液和螯合剂溶液管路中的螯合剂-柠檬酸铵混合，螯合剂在碳酸钠-碳酸氢钠溶液提供的pH条件下与水样中铜、汞、银、金、铋、铅尤其是镉等元素，选择性形成稳定的螯合物，这样可以掩蔽这几类金属元素在测量锌元素过程中带来的干扰；
（3）水样包括螯合剂在碳酸钠-碳酸氢钠溶液提供的pH条件下与水样中铜、汞、银、金、铋、铅尤其是镉等元素选择性形成的螯合物流通掩蔽柱，掩蔽柱内部填充聚甲基丙烯酸钠且具有控温装置，可以在适宜的温度条件下对水样中螯合剂-柠檬酸铵与铜、汞、银、金、铋、铅尤其是镉等元素形成的螯合物进行高效选择性吸附，水样流通掩蔽柱1min；
（4）吸附完成后，水样继续在管路中流动，与2-羟乙基乙二胺三乙酸溶液管路中的2-羟乙基乙二胺三乙酸溶液混合，2-羟乙基乙二胺三乙酸与水样中的锌形成络合物；
（5）三通进样阀开启水样输送通道，水样与2-羟乙基乙二胺三乙酸与水样中的锌形成的络合物流通三通进样阀的富集－洗脱柱，富集－洗脱柱内部填充二乙烯三胺五甲叉膦酸盐复合材料与催化剂Ni／SiO2，并且具有控温装置，可以在适宜的温度条件下，在催化剂作用下对水体中2-羟乙基乙二胺三乙酸与水样中的锌形成的络合物进行高效选择性富集，水样流通三通进样阀的富集－洗脱柱进行富集2min;
（6）富集完成后，三通进样阀关闭水样输送通道，开启洗脱液通道，洗脱液－葡萄糖酸钠在泵输送下流通富集－洗脱柱，洗脱液洗脱富集的2-羟乙基乙二胺三乙酸与水样中的锌形成的络合物，进入洗脱液中；
（7）流出富集－洗脱柱的洗脱液继续在管路流动，再先后与缓冲溶液醋酸-醋酸铵管路中的醋酸-醋酸铵溶液和络合剂-依地酸二钠钙溶液管路中的依地酸二钠钙混合，在醋酸-醋酸铵缓冲溶液提供的pH条件下，形成三元络合物；
（8）水样包括形成三元络合物一起流通紫外可见分光光度计的检测室，三元络合物最大吸收波长为420 nm，光度计的光电探测装置检测溶液中光信号；
（9）紫外可见分光光度计对流通过的溶液所发出的光信号进行采集放大，并转换成电信号送入微型计算机数据处理装置，数据处理装置对得到的空白信号与样品信号进行计算，得到三元络合物的吸光度，再根据水样吸光度数据和标准样品的吸光度数据对应关系，计算出水体中锌的浓度，并进行显示、打印输出。
所述的水样溶液流量为10.0-20.0ml/min。
所述碳酸钠-碳酸氢钠溶液冲溶液流量为1.0-5.0ml/min，浓度为10×10－2 mol/L -20×10－2 mol/L，pH范围为8.00～9.00，提供形成螯合物所需的溶液酸碱环境。
所述螯合剂-柠檬酸铵溶液流量为5.0-10.0ml/min，浓度为5.0×10－1mol/L -10.0×10－1mol/L。
所述掩蔽柱内部填充聚甲基丙烯酸钠，材料为颗粒状，直径在300-600微米之间，这样保证水样可以自由流通颗粒间间隙，同时保证了与水样之间具有很大的接触面积。温控装置保证掩蔽柱温度在50-60℃，这样保证形成的螯合物与聚甲基丙烯酸钠可以稳固键合，完成吸附。
所述络合剂-2-羟乙基乙二胺三乙酸溶液流量为1.0-10.0ml/min，浓度为5.0×10－2 mol/L -10.0×10－2 mol/L。
所述富集-洗脱柱采用不锈钢材料，内部填充二乙烯三胺五甲叉膦酸盐复合材料与催化剂Ni／SiO2，复合材料与催化剂均为颗粒状，复合材料直径在600-800微米之间，催化剂直径300-500微米之间，复合材料与催化剂混合比例为2:1，当富集过程时，温控装置保证富集-洗脱柱温度在70-90℃，这样保证在催化剂作用下，2-羟乙基乙二胺三乙酸与水样中的锌形成的络合物与二乙烯三胺五甲叉膦酸盐可以稳固键合，完成吸附，在洗脱过程中，温控装置保证富集-洗脱柱温度在30-50℃，这样保证在催化剂作用下，洗脱液－葡萄糖酸钠吸附2-羟乙基乙二胺三乙酸与水样中的锌形成的络合物的作用力大于与其与二乙烯三胺五甲叉膦酸盐的吸附力，可以高效洗脱。
所述洗脱液-葡萄糖酸钠流量为0.5-1.0ml/min，浓度为1.0×10－1 mol/L -10.0×10－1 mol/L。
醋酸-醋酸铵缓冲溶液流量为0.1-0.5ml/min，浓度为1.0×10－2 mol/L -1.5×10－2 mol/L，pH范围为4.00～5.00，提供形成络合物所需的溶液酸碱环境。
所述络合剂-依地酸二钠钙溶液在泵作用下流量为0.5-1.0ml/min，浓度为0.5-0.8mol/L。
本发明的效果是：本发明是通过集成掩蔽-络合-富集-洗脱-络合技术、流动注射技术、光电转换器件、数据采集、软件处理对水体中锌的进行测量的方法。通过富集-洗脱-络合一体化设计，能实现水体中痕量锌高效富集-快速洗脱结合流动注射技术具有自动注入，受控分散和精确快速的特点，再采用灵敏高、选择性强的光度法，因此利用一体化掩蔽-富集-洗脱-络合技术，再通过检测所形成的络合物的吸光度值建立起来的流动注射光度法测定水体中锌的方法具有现场、快速，简便，灵敏的特点，它可以解决现有技术存在的不能现场工作，分析持续时间长，分析过程繁杂，条件苛刻、能耗大，尤其是产生二次污染等问题，是目前非常有效的快速分析手段，是理想的环境分析检测方法，属于绿色环保方法。本方法所具有的优势可以使本方法在环境分析等领域得到发展和推广。
附图说明
   下面结合附图和实施例对本发明的方法进行详细描述。
图1是本发明方法所采用的检测装置结构示意图；
图2是本发明方法工作原理流程图。
1. 水样；2. 空白溶液-蒸馏水；3. .水样泵；4. 缓冲液；5. 缓冲液泵；6.螯合剂溶液；7.螯合剂溶液泵；8.掩蔽柱；9.络合剂；10.络合剂泵；11. 洗脱液；12. 洗脱液泵；13.三通阀；14. 富集-洗脱柱；15.收集液；16.缓冲溶液泵；17.缓冲溶液; 18. 络合剂泵; 19. 络合剂; 20.废液收集器；21. 光度计；22. 检测室；23.控制系统；24.数据处理装置。
具体实施方式
图1中，一种流动注射光度法测量水体中锌的装置，由水样泵3、缓冲液泵5、螯合剂溶液泵7、掩蔽柱8、第一络合剂泵10、洗脱液泵12、富集-洗脱柱14、缓冲溶液泵16、第二络合剂泵18、检测室22组成，其中，所述水样泵3、缓冲液泵5、螯合剂溶液泵7分别通过管路与掩蔽柱8的入口端连接；所述第一络合剂泵10、洗脱液泵12分别通过管路与掩蔽柱8的出口端连接；所述洗脱液泵12通过三通阀13与富集-洗脱柱14的入口端连接；所述缓冲溶液泵16、第二络合剂泵18、检测室22分别与富集-洗脱柱14的出口端连接。
所述检测室22内设置有控制系统23和数据处理装置24；所述述检测室22还设置有废液收集器20。
所述的掩蔽柱8由聚四氟乙烯材料制成。
所述的检测室22由不锈钢材料制成。
所述水样泵3、缓冲液泵5、螯合剂溶液泵7、第一络合剂泵10、洗脱液泵12、缓冲溶液泵16以及第二络合剂泵（8均为蠕动泵，所述管路采用聚四氟乙烯材料制成。
一种流动注射光度法测量水体中锌的方法，包括下列步骤：
（1）. 通过水样泵3输送被测水样溶液1；
（2）. 水样溶液1在水样泵3的作用下先后与缓冲溶液碳酸钠-碳酸氢钠溶液管路中的碳酸钠-碳酸氢钠溶液4和螯合剂溶液管路中的螯合剂-柠檬酸铵6混合，螯合剂在碳酸钠-碳酸氢钠溶液提供的pH条件下与水样中铜、汞、银、金、铋、铅尤其是镉等元素，选择性形成稳定的螯合物，这样可以掩蔽这几类金属元素在测量锌元素过程中带来的干扰；
（3）.水样包括螯合剂在碳酸钠-碳酸氢钠溶液提供的pH条件下与水样中铜、汞、银、金、铋、铅尤其是镉等元素选择性形成的螯合物流通掩蔽柱8，掩蔽柱8内部填充聚甲基丙烯酸钠且具有控温装置，可以在适宜的温度条件下对水样中螯合剂-柠檬酸铵与铜、汞、银、金、铋、铅尤其是镉等元素形成的螯合物进行高效选择性吸附，水样流通掩蔽柱1min；
（4）.吸附完成后，水样继续在管路中流动，与2-羟乙基乙二胺三乙酸溶液管路中的2-羟乙基乙二胺三乙酸溶液9混合，2-羟乙基乙二胺三乙酸与水样中的锌形成络合物；
（5）.三通进样阀13开启水样输送通道，水样与2-羟乙基乙二胺三乙酸与水样中的锌形成的络合物流通三通进样阀13的富集－洗脱柱14，富集－洗脱柱14内部填充二乙烯三胺五甲叉膦酸盐复合材料与催化剂Ni／SiO2，并且具有控温装置，可以在适宜的温度条件下，在催化剂作用下对水体中2-羟乙基乙二胺三乙酸与水样中的锌形成的络合物进行高效选择性富集，水样流通三通进样阀的富集－洗脱柱进行富集2min;
（6）.富集完成后，三通进样阀关闭水样输送通道，开启洗脱液通道，洗脱液－葡萄糖酸钠11在泵12输送下流通富集－洗脱柱，洗脱液洗脱富集的2-羟乙基乙二胺三乙酸与水样中的锌形成的络合物，进入洗脱液中；
（7）.流出富集－洗脱柱的洗脱液继续在管路流动，再先后与缓冲溶液醋酸-醋酸铵管路中的醋酸-醋酸铵溶液17和络合剂-依地酸二钠钙溶液管路中的依地酸二钠钙19混合，在醋酸-醋酸铵缓冲溶液提供的pH条件下，形成三元络合物；
（8）.水样包括形成三元络合物一起流通紫外可见分光光度计21的检测室，三元络合物最大吸收波长为420 nm，光度计的光电探测装置检测溶液中光信号；
（9）.紫外可见分光光度计对流通过的溶液所发出的光信号进行采集放大，并转换成电信号送入微型计算机数据处理装置24，数据处理装置对得到的空白信号与样品信号进行计算，得到三元络合物的吸光度，再根据水样吸光度数据和标准样品的吸光度数据对应关系，计算出水体中锌的浓度，并进行显示、打印输出。
在上述实施例中：
所述的水样溶液流量为10.0ml/min。
所述的碳酸钠-碳酸氢钠溶液冲溶液流量为1.0ml/min，浓度为10×10－2 mol/L，pH范围为8.00，提供形成螯合物所需的溶液酸碱环境。
所述的螯合剂-柠檬酸铵溶液流量为5.0ml/min，浓度为5.0×10－1 mol/L。
所述的掩蔽柱内部填充聚甲基丙烯酸钠，材料为颗粒状，直径在300-600微米之间，这样保证水样可以自由流通颗粒间间隙，同时保证了与水样之间具有很大的接触面积。温控装置保证掩蔽柱温度在50℃，这样保证形成的螯合物与聚甲基丙烯酸钠可以稳固键合，完成吸附。
所述络合剂-2-羟乙基乙二胺三乙酸溶液流量为1.0ml/min，浓度为5.0×10－2 mol/L。
所述富集-洗脱柱采用不锈钢材料，内部填充二乙烯三胺五甲叉膦酸盐复合材料与催化剂Ni／SiO2，复合材料与催化剂均为颗粒状，复合材料直径在600-800微米之间，催化剂直径300-500微米之间，复合材料与催化剂混合比例为2:1，当富集过程时，温控装置保证富集-洗脱柱温度在70℃这样保证在催化剂作用下，2-羟乙基乙二胺三乙酸与水样中的锌形成络合物与二乙烯三胺五甲叉膦酸盐可以稳固键合，完成吸附，在洗脱过程中，温控装置保证富集-洗脱柱温度在30℃，这样保证在催化剂作用下，洗脱液－葡萄糖酸钠吸附2-羟乙基乙二胺三乙酸与水样中的锌形成络合物的作用力大于与其与二乙烯三胺五甲叉膦酸盐的吸附力，可以高效洗脱。
所述洗脱液-葡萄糖酸钠流量为0.5ml/min，浓度为1.0×10－1 mol/L。
所述醋酸-醋酸铵缓冲溶液流量为0.1ml/min，浓度为1.0×10－2 mol/L，pH范围为4.00，提供形成络合物所需的溶液酸碱环境。
所述络合剂-依地酸二钠钙溶液在泵作用下流量为0.50ml/min，浓度为0.5mol/L。
所述的掩蔽柱采用采用聚四氟乙烯材料，内部尺寸为内径15mm，长度50 mm。
所述的三通进样阀中的富集－洗脱柱尺寸为内径10mm，长度70 mm。
所述的检测室采用不锈钢材料。
所述的紫外可见分光光度计采用北京普析通用仪器有限责任公司便携式光度计。
所述泵均为蠕动泵，所述管路采用聚四氟乙烯材料制成。
利用微型计算机数据处理装置，通过软件编程实现对所述数据处理装置控制、信号处理和水体中锌浓度的计算（参见图2）。
本发明的工作原理是：螯合剂-柠檬酸铵对许多重金属离子的吸附能力强、吸附容量大，在较短时间内即可达到吸附平衡，是一种非常理想的重金属吸附材料，特别是在缓冲溶液，例如碳酸钠-碳酸氢钠溶液提供的pH范围为8.00-9.00酸碱环境下，对水样中铜、汞、银、金、铋、铅尤其是镉等元素，可以选择性形成稳定的螯合物。同时聚甲基丙烯酸钠在适宜的温度条件下对柠檬酸铵与铜、汞、银、金、铋、铅尤其是镉等元素形成的螯合物可以进行高效吸附，这样通过掩蔽柱，可以掩蔽这几类金属元素在测量水体中锌元素过程中带来的基体干扰；水体中锌元素可以与2-羟乙基乙二胺三乙酸形成络合物，同时二乙烯三胺五甲叉膦酸盐复合材料与催化剂Ni／SiO2，在合适的混合比例以及适宜的温度条件下可以对锌元素与2-羟乙基乙二胺三乙酸形成络合物具有高效富集作用，另外葡萄糖酸钠在适宜的温度条件下可以洗脱2-羟乙基乙二胺三乙酸与水样中的锌形成的络合物；另外利用光度法的高的选择性已经成为目前分析测量的理想手段，洗脱下来锌与2-羟乙基乙二胺三乙酸所形成络合物，该络合物再与依地酸二钠钙可以形成三元络合物，该三元络合物最大吸收波长为420 nm，同时该三元络合物在该波长下的吸光度与水体中锌元素的浓度具有线性关系，因此通过利用掩蔽-络合-富集-洗脱-络合流动注射光度法测量水体中锌的方法具有快速，简便，准确度高的特点。
掩蔽-络合-富集-洗脱-络合流动注射光度法测量水体中锌的方法是由光、机、电、计算机组成的一体化流动注射光度法光电探测系统。按工作模块可分成五部分：
第一部分是基体元素掩蔽系统，首先水样溶液在水样泵的作用下先后与缓冲溶液管路中的碳酸钠-碳酸氢钠溶液和螯合剂溶液管路中的混合，螯合剂-柠檬酸铵在碳酸钠-碳酸氢钠溶液提供的pH条件下与水样中铜、汞、银、金、铋、铅尤其是镉等元素，选择性形成稳定的螯合物，通过掩蔽柱，掩蔽柱内部填充聚甲基丙烯酸钠且具有控温装置，可以在适宜的温度条件下对水样中螯合剂-柠檬酸铵与铜、汞、银、金、铋、铅尤其是镉等元素形成的螯合物进行高效选择性吸附，达到掩蔽这几类金属元素在测量水体中锌元素过程中带来的基体干扰。
第二部分是富集－洗脱系统，首先三通进样阀开启水样输送通道，2-羟乙基乙二胺三乙酸与水样中的锌形成络合物流通三通进样阀的富集－洗脱柱，富集－洗脱柱内部填充二乙烯三胺五甲叉膦酸盐复合材料与催化剂Ni／SiO2，并且具有控温装置，可以在适宜的温度条件下，在催化剂作用下对水体中2-羟乙基乙二胺三乙酸与水样中的锌形成络合物进行高效选择性富集，富集2min；富集完成后，三通进样阀关闭水样输送通道，开启洗脱液通道，洗脱液-葡萄糖酸钠在泵输送下流通富集－洗脱柱，洗脱液洗脱富集的2-羟乙基乙二胺三乙酸与水样中的锌形成络合物，进入洗脱液中。
富集-洗脱柱采用不锈钢材料，内部填充的二乙烯三胺五甲叉膦酸盐复合材料与催化剂Ni／SiO2均为颗粒状，复合材料直径在600-800微米之间，催化剂直径300-500微米之间，复合材料与催化剂混合比例为2:1，当富集过程时，温控装置保证富集-洗脱柱温度在70-90℃这样保证在催化剂作用下，2-羟乙基乙二胺三乙酸与水样中的锌形成络合物与二乙烯三胺五甲叉膦酸盐可以稳固键合，完成吸附，在洗脱过程中，温控装置保证富集-洗脱柱温度在30-50℃，这样保证在催化剂作用下，洗脱液－葡萄糖酸钠吸附2-羟乙基乙二胺三乙酸与水样中的锌形成络合物的作用力大于与其与二乙烯三胺五甲叉膦酸盐的吸附力，可以高效洗脱。
第三部分是流动注射部分，主要是洗脱液洗脱富集的2-羟乙基乙二胺三乙酸与水样中的锌形成络合物继续在管路流动，先后与缓冲溶液-醋酸-醋酸铵管路中的醋酸溶液和络合剂-依地酸二钠钙溶液管路中的依地酸二钠钙混合，在醋酸-醋酸铵缓冲溶液提供的pH4.5-5.5条件下，形成三元络合物。水样包括形成三元络合物一起流通紫外可见分光光度计的检测室，光度计的光电探测装置检测溶液中光信号。
第四部分是光路系统，三元络合物最大吸收波长为420 nm，光度计的光电探测装置检测溶液中光信号，对流通过的溶液所发出的光信号进行采集放大，并转换成电信号送入微型计算机数据处理装置。
第五部分是数据采集、记录部分，该部分完成电信号的采集、A／D转换、传输和存储。
第六部分是微型计算机数据处理系统，数据处理装置对得到的空白信号与样品信号进行计算，得到三元络合物的吸光度，再根据水样吸光度数据和标准样品的吸光度数据对应关系，计算出水体中锌的浓度，并进行显示、打印输出。
由于测量方法需要大量螯合反应、络合反应，而且反应速度很快，所以必须保证样品与发光试剂能够快速、有效、高度重现的混合，流动注射技术满足了这一要求，因此通过富集-洗脱-络合-流动注射技术与光度法分析相结合产生的流动注射光度法测量水体中锌的方法不仅灵敏度高，线性范围宽，而且快速、重现性好、自动化程度高，可以在环境分析等领域得到迅速的发展。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (15)

1.一种流动注射光度法测量水体中锌的装置，其特征在于由水样泵（3）、缓冲液泵（5）、螯合剂溶液泵（7）、掩蔽柱（8）、第一络合剂泵（10）、洗脱液泵（12）、富集-洗脱柱（14）、缓冲溶液泵（16）、第二络合剂泵（18）、检测室（22）组成，其中，所述水样泵（3）、缓冲液泵（5）、螯合剂溶液泵（7）分别通过管路与掩蔽柱（8）的入口端连接；所述第一络合剂泵（10）、洗脱液泵（12）分别通过管路与掩蔽柱（8）的出口端连接；所述洗脱液泵（12）通过三通阀（13）与富集-洗脱柱（14）的入口端连接；所述缓冲溶液泵（16）、第二络合剂泵（18）、检测室（22）分别与富集-洗脱柱（14）的出口端连接。
2.根据权利要求1所述的流动注射光度法测量水体中锌的装置，其特征在于所述检测室（22）内设置有控制系统（23）和数据处理装置（24）；所述述检测室（22）还设置有废液收集器（20）。
3.根据权利要求1或2所述的流动注射光度法测量水体中锌的装置，其特征在于所述的掩蔽柱（8）由聚四氟乙烯材料制成。
4.根据权利要求3所述的流动注射光度法测量水体中锌的装置，其特征在于所述的检测室（22）由不锈钢材料制成。
5.根据权利要求3所述的流动注射光度法测量水体中锌的装置，其特征在于所述水样泵（3）、缓冲液泵（5）、螯合剂溶液泵（7）、第一络合剂泵（10）、洗脱液泵（12）、缓冲溶液泵（16）以及第二络合剂泵（18）均为蠕动泵，所述管路采用聚四氟乙烯材料制成。
6.一种流动注射光度法测量水体中锌的方法，其特征在于包括下列步骤：
（1）通过水样泵输送被测水样溶液；
（2）水样溶液在水样泵的作用下先后与缓冲溶液碳酸钠-碳酸氢钠溶液管路中的碳酸钠-碳酸氢钠溶液和螯合剂溶液管路中的螯合剂-柠檬酸铵混合，螯合剂在碳酸钠-碳酸氢钠溶液提供的pH条件下与水样中铜、汞、银、金、铋、铅尤其是镉等元素，选择性形成稳定的螯合物，这样可以掩蔽这几类金属元素在测量锌元素过程中带来的干扰；
（3）水样包括螯合剂在碳酸钠-碳酸氢钠溶液提供的pH条件下与水样中铜、汞、银、金、铋、铅尤其是镉等元素选择性形成的螯合物流通掩蔽柱，掩蔽柱内部填充聚甲基丙烯酸钠且具有控温装置，可以在适宜的温度条件下对水样中螯合剂-柠檬酸铵与铜、汞、银、金、铋、铅尤其是镉等元素形成的螯合物进行高效选择性吸附，水样流通掩蔽柱1min；
（4）吸附完成后，水样继续在管路中流动，与2-羟乙基乙二胺三乙酸溶液管路中的2-羟乙基乙二胺三乙酸溶液混合，2-羟乙基乙二胺三乙酸与水样中的锌形成络合物；
（5）三通进样阀开启水样输送通道，水样与2-羟乙基乙二胺三乙酸与水样中的锌形成的络合物流通三通进样阀的富集－洗脱柱，富集－洗脱柱内部填充二乙烯三胺五甲叉膦酸盐复合材料与催化剂Ni／SiO2，并且具有控温装置，可以在适宜的温度条件下，在催化剂作用下对水体中2-羟乙基乙二胺三乙酸与水样中的锌形成的络合物进行高效选择性富集，水样流通三通进样阀的富集－洗脱柱进行富集2min;
（6）富集完成后，三通进样阀关闭水样输送通道，开启洗脱液通道，洗脱液－葡萄糖酸钠在泵输送下流通富集－洗脱柱，洗脱液洗脱富集的2-羟乙基乙二胺三乙酸与水样中的锌形成的络合物，进入洗脱液中；
（7）流出富集－洗脱柱的洗脱液继续在管路流动，再先后与缓冲溶液醋酸-醋酸铵管路中的醋酸-醋酸铵溶液和络合剂-依地酸二钠钙溶液管路中的依地酸二钠钙混合，在醋酸-醋酸铵缓冲溶液提供的pH条件下，形成三元络合物；
（8）水样包括形成三元络合物一起流通紫外可见分光光度计的检测室，三元络合物最大吸收波长为420 nm，光度计的光电探测装置检测溶液中光信号；
（9）紫外可见分光光度计对流通过的溶液所发出的光信号进行采集放大，并转换成电信号送入微型计算机数据处理装置，数据处理装置对得到的空白信号与样品信号进行计算，得到三元络合物的吸光度，再根据水样吸光度数据和标准样品的吸光度数据对应关系，计算出水体中锌的浓度，并进行显示、打印输出。
7.根据权利要求6所述的流动注射光度法测量水体中锌的方法，其特征在于所述的水样溶液流量为10.0-20.0ml/min。
8.根据权利要求6所述的流动注射光度法测量水体中锌的方法，其特征在于所述碳酸钠-碳酸氢钠溶液冲溶液流量为1.0-5.0ml/min，浓度为10×10－2 mol/L -20×10－2 mol/L，pH范围为8.00～9.00，提供形成螯合物所需的溶液酸碱环境。
9.根据权利要求6所述的流动注射光度法测量水体中锌的方法，其特征在于所述螯合剂-柠檬酸铵溶液流量为5.0-10.0ml/min，浓度为5.0×10－1 mol/L -10.0×10－1 mol/L。
10.根据权利要求6所述的流动注射光度法测量水体中锌的方法，其特征在于所述掩蔽柱内部填充聚甲基丙烯酸钠，材料为颗粒状，直径在300-600微米之间，这样保证水样可以自由流通颗粒间间隙，同时保证了与水样之间具有很大的接触面积，
温控装置保证掩蔽柱温度在50-60℃，这样保证形成的螯合物与聚甲基丙烯酸钠可以稳固键合，完成吸附。
11.根据权利要求6所述的流动注射光度法测量水体中锌的方法，其特征在于所述络合剂-2-羟乙基乙二胺三乙酸溶液流量为1.0-10.0ml/min，浓度为5.0×10－2 mol/L -10.0×10－2 mol/L。
12.根据权利要求6所述的流动注射光度法测量水体中锌的方法，其特征在于所述富集-洗脱柱采用不锈钢材料，内部填充二乙烯三胺五甲叉膦酸盐复合材料与催化剂Ni／SiO2，复合材料与催化剂均为颗粒状，复合材料直径在600-800微米之间，催化剂直径300-500微米之间，复合材料与催化剂混合比例为2:1，当富集过程时，温控装置保证富集-洗脱柱温度在70-90℃，这样保证在催化剂作用下，2-羟乙基乙二胺三乙酸与水样中的锌形成的络合物与二乙烯三胺五甲叉膦酸盐可以稳固键合，完成吸附，在洗脱过程中，温控装置保证富集-洗脱柱温度在30-50℃，这样保证在催化剂作用下，洗脱液－葡萄糖酸钠吸附2-羟乙基乙二胺三乙酸与水样中的锌形成的络合物的作用力大于与其与二乙烯三胺五甲叉膦酸盐的吸附力，可以高效洗脱。
13.根据权利要求6所述的流动注射光度法测量水体中锌的方法，其特征在于所述洗脱液-葡萄糖酸钠流量为0.5-1.0ml/min，浓度为1.0×10－1 mol/L -10.0×10－1 mol/L。
14.根据权利要求6所述的流动注射光度法测量水体中锌的方法，其特征在于所述醋酸-醋酸铵缓冲溶液流量为0.1-0.5ml/min，浓度为1.0×10－2 mol/L -1.5×10－2 mol/L，pH范围为4.00～5.00，提供形成络合物所需的溶液酸碱环境。
15.根据权利要求14所述的流动注射光度法测量水体中锌的方法，其特征在于所述络合剂-依地酸二钠钙溶液在泵作用下流量为0.5-1.0ml/min，浓度为0.5-0.8mol/L。
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