CN104713942A - 一种快速实现还原态硫化物多模式识别的方法 - Google Patents

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李海洋
程沙沙
周庆华
王卫国
温萌
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Abstract

本发明涉及一种快速实现还原态硫化物多模式识别的新方法。该方法以离子迁移谱为基本的检测技术，采用放射性镍电离源或紫外灯电离源，在负离子模式下，通过控制串联在循环气路中的臭氧发生器的开关控制臭氧在循环气路中的添加，实现离子迁移谱中两种反应试剂离子O2 -(H2O)n和CO3 -(H2O)n之间的转换。通过是否添加臭氧，而决定反应试剂离子的不同，从而影响还原态硫化物产物离子的形成；结合是否添加臭氧两种条件下还原态硫化物的测定谱图，建立还原态硫化物的多模式识别方法，为还原态硫化物的准确识别提供更多的信息。

Description

一种快速实现还原态硫化物多模式识别的方法
技术领域
本发明涉及一种快速实现还原态硫化物多模式识别的新方法。
背景技术
近些年来，随着人们环境意识的日渐增强，大气中还原性硫化物（RSCs）的测定日益受到人们的重视。还原性硫化物是一类环境恶臭类污染物，主要包括硫化氢（H2S），羰基硫（COS），二甲硫醚（CH3SCH3），二甲二硫（CH3SSCH3），2-巯基乙醇，1,2-乙二硫醇，二硫化碳（CS2）等。大气中的RSCs主要来源于自然的污染或人为的排放，恶臭的气味给人们的生活造成了困扰，也会对人的呼吸系统，消化和神经系统造成直接的损害。同时由于RSCs的强还原性，会影响大气中的臭氧含量和辐射层分布。
目前，对还原性硫化物的测定方法主要有气相色谱法，气相色谱质谱法，液相色谱法，紫外-可见分光光度法，电子鼻以及传感器法。其中气相色谱由于其良好的分离能力以及定量准确性，在RSCs的测定中使用的最多。但是由于检测灵敏度的限制，通常需要采用浓缩预富集手段来满足物质检出限的要求，这样就增加了分析的复杂性和分析时间。
本发明提出了一种快速实现还原态硫化物多模式识别的新方法。该方法以离子迁移谱为基本的检测技术，根据气相离子在电场作用下电迁移率的不同对硫化物进行分离检测。所用的离子迁移谱采用放射性镍电离源或紫外灯电离源，在负离子模式下，通过控制串联在循环气路中的臭氧发生器的开关控制臭氧在循环气路中的添加，实现离子迁移谱中两种反应试剂离子O2 -(H2O)n和CO3 -(H2O)n之间的转换。反应试剂离子的不同和臭氧的添加影响还原态硫化物产物离子的形成，结合不添加臭氧和添加臭氧两种条件下还原态硫化物的测定谱图，建立还原态硫化物的多模式识别方法，为还原态硫化物的准确识别提供更多的信息。
发明内容
本发明涉及一种快速实现还原态硫化物多模式识别的新方法。该方法以离子迁移谱为基本的检测技术，采用放射性镍电离源或紫外灯电离源，在负离子模式下，通过控制串联在循环气路中的臭氧发生器的开关控制臭氧在循环气路中的添加，实现离子迁移谱中两种反应试剂离子O2 -(H2O)n和CO3 -(H2O)n之间的转换。通过是否添加臭氧，而决定反应试剂离子的不同，从而影响还原态硫化物产物离子的形成；结合是否添加臭氧两种条件下还原态硫化物的测定谱图，建立还原态硫化物的多模式识别方法，为还原态硫化物的准确识别提供更多的信息。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
所述的方法以离子迁移谱为基本的检测技术，通过控制串联在循环气路中的臭氧发生器的开关控制臭氧在循环气路中的添加，实现离子迁移谱中两种反应试剂离子O2 -(H2O)n和CO3 -(H2O)n之间的转换。通过是否添加臭氧，而决定反应试剂离子的不同，从而影响还原态硫化物产物离子的形成；结合是否添加臭氧两种条件下还原态硫化物的测定谱图，建立还原态硫化物的多模式识别方法，为还原态硫化物的准确识别提供更多的信息。
所述的离子迁移谱的电离源是放射性镍电离源或紫外灯电离源。通过离子迁移谱检测仪试验，正或负离子模式试验，负离子模式迁移谱检测仪里获得理想检测信号。
所述的臭氧发生器串联在离子迁移谱的循环气路中，可以串联在载气、漂气或载气和漂气的前端气路中。
所述的臭氧发生器为放电式臭氧发生器或紫外光源臭氧发生器。
所述的方法通过控制臭氧发生器的开关控制循环气路中臭氧的添加，实现离子迁移谱中反应试剂离子及还原态硫化物产物离子的改变，建立还原态硫化物的多模式识别方法。
本发明的有益效果为：本发明采用负离子模式放射性镍电离源或紫外灯电离源的离子迁移谱为基本的检测技术，将臭氧发生器串联在离子迁移谱的循环气路中，通过控制臭氧发生器的开关控制臭氧在循环气路中的添加。臭氧的强氧化性能够改变离子迁移谱中反应试剂离子和还原态硫化物产物离子的形成，结合添加臭氧和不添加臭氧两种条件下还原态硫化物的离子迁移谱谱图，建立还原态硫化物的多模式识别方法，为还原态硫化物的准确识别提供更多的信息。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细的说明：
图1放射性镍电离源离子迁移谱的结构示意图。
其中，1-气源，2-臭氧发生装置，3-载气，4-镍电离源，5-BN-grid离子门，6-排空气，7-尾吹气，8-反应区，9-迁移区，10-离子接受装置。
图2(a)为放射性镍电离源离子迁移谱尾吹气中不添加臭氧时的反应试剂离子谱图；图2(b)和添加臭氧时的反应试剂离子谱图。
图3为不添加臭氧反应试剂离子为O2（H2O）n时三种还原态硫化物(a)二甲硫醚；(b)二硫化碳和(c)硫化氢的离子迁移谱谱图。
图4为添加臭氧反应试剂离子为O2（H2O）n时三种还原态硫化物(a)二甲硫醚；(b)二硫化碳和(c)硫化氢的离子迁移谱谱图。
具体实施方式
本发明采用放射性镍电离源离子迁移谱为基本的检测技术，在离子迁移谱尾吹气中串联紫外光源臭氧发生器，具体装置结构示意图见图1。
其主要包括以下几个部分：气源1、紫外光源臭氧发生器2和放射性镍电离源离子迁移谱。放射性镍电离源离子迁移谱主要由镍电离源4、反应区8、离子门5、迁移区9和法拉第盘离子检测器10组成。载气3由离子迁移谱前端的气口引入，漂气经过紫外光源臭氧发生器臭氧化后从法拉第盘后端引入，载气和漂气从离子门前的气口排空6。
图2和图3给出了一些实验谱图对本发明给予说明，这些实验谱图的条件为：迁移管长度为66mm,迁移电场强度为240V/cm，离子门的开门时间为0.3ms，关门电压为350V，注入电场为120V/cm，采样周期为30ms，漂气和样品载气均为经过硅胶、活性炭和分子筛处理的压缩空气，其中水汽含量低于10ppm，漂气流速为500ml/min，载气流速为500ml/min，实验中迁移管的温度为100℃。
实施例1
图2给出了串联在漂气中的紫外光源臭氧发生器关和开的时候的离子迁移谱谱图，即漂气中不添加臭氧和添加臭氧时放射性孽缘离子迁移谱中的离子迁移谱图。从图中可以看出，当漂气中不添加臭氧时，反应试剂离子峰的折合迁移率为2.29cm2V-1s-1，为典型的放射性镍源离子迁移谱中形成的反应试剂离子O2（H2O）n；当漂气中添加臭氧时，反应试剂离子峰的折合迁移率为2.44cm2V-1s-1，为CO3 -(H2O)n离子。原因是当尾吹气中添加臭氧时，由于O3比O2的电负性强，它能够和O2 -快速反应，也得到O3 -,O3 -和空气中的微量水分子进行水合反应，得到的O3（H2O）n和空气中的CO2快速反应，得到CO3 -(H2O)n。
O2 -+O3→O3 -+O2   (1)
O3 -+nH2O+M→O3 -(H2O)n+M   (2)
O3 -(H2O)n+CO2→CO3 -(H2O)n-1+H2O+O2   (3)
实施例2
图3漂气中不添加臭氧和添加臭氧两种条件下硫化氢、二硫化碳和二甲硫醚三种还原态硫化物的测定谱图。漂气中不添加臭氧时，硫化氢和二硫化碳能够电离产生响应信号，而二甲硫醚则无法响应。硫化氢形成的产物离子为折合迁移率2.45cm2V-1s-1的峰，二硫化碳形成两个产物离子峰，折合迁移率分别为2.40和2.17cm2V-1s-1。当漂气中添加臭氧时，三种硫化物均形成折合迁移率2.10cm2V-1s-1的峰，此外，硫化氢还形成折合迁移率2.29cm2V-1s-1的峰。结合两种条件下的离子迁移谱图，能够将三种还原性硫化物很好的识别。

Claims (5)

1.一种快速实现还原态硫化物多模式识别的方法，其特征在于：
以离子迁移谱为基本的检测技术，通过控制串联在循环气路中的臭氧发生器（2）的开关控制臭氧在循环气路中的添加，实现离子迁移谱中两种反应试剂离子O2 -(H2O)n和CO3 -(H2O)n之间的转换；通过是否添加臭氧，而决定反应试剂离子的不同，从而影响还原态硫化物产物离子的形成；结合是否添加臭氧两种条件下还原态硫化物的测定谱图，建立还原态硫化物的多模式识别方法，为还原态硫化物的准确识别提供更多的信息。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的离子迁移谱的电离源（4）是放射性镍电离源或紫外灯电离源；通过离子迁移谱检测仪试验，正或负离子模式试验，负离子模式迁移谱检测仪里获得理想检测信号。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的臭氧发生器（2）串联在离子迁移谱的循环气路中，可以串联在载气（3）、漂气（7）或载气和漂气的前端气路（1）中。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述的臭氧发生器（3）为放电式臭氧发生器或紫外光源臭氧发生器。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：通过控制臭氧发生器的开关控制循环气路中臭氧的添加，实现离子迁移谱中反应试剂离子及还原态硫化物产物离子的改变，建立还原态硫化物的多模式识别方法。
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