CN106442815A - 一体式形态及总量分析原子荧光进样与预处理系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一体式形态及总量分析原子荧光进样与预处理系统，包括彼此连接的多通阀A、多通阀B和多通阀C，多通阀A的两个端口分别连接形态分析流动相入口和形态分析预处理系统，多通阀B连接样品进样口，多通阀C的三个端口分别连接还原剂入口、形态分析预处理系统和三通接头B，三通接头B连接载流入口，形态分析预处理系统连接形态分析预处理试剂入口，通过旋转多通阀A、多通阀B和多通阀C选择进行元素总量分析或元素形态分析。本发明可实现元素总量或形态分析时共用一套进样及预处理系统，降低了LC‑HG‑AFS设备的体积和生产成本。

Description

一体式形态及总量分析原子荧光进样与预处理系统

技术领域

本发明涉及液相色谱原子荧光分析仪器技术领域，尤其涉及一体式形态及总量分析原子荧光进样与预处理系统。

背景技术

氢化物发生-原子荧光光谱仪(HG-AFS)广泛应用于生物及环境样品中砷、硒、汞、锑、碲等元素的分析。液相色谱与HG-AFS的联用(LC-HG-AFS)，使得多元素同时分析及元素的形态分析成为可能。

值得注意的是，在以HG-AFS进行元素总量分析和以LC-HG-AFS进行形态分析时，由于两者样品进样量、原子荧光检测前的预处理方法等存在较大的差异(例如，在进行总量分析时，样品进样量较大，且样品直接在载流作用下与还原剂混合后发生反应；而在进行形态分析时，样品进样量较小，且样品在流动相作用下进入形态分析预处理系统，经降解、预还原等作用后，再与还原剂和载流混合后发生反应)，因此目前的LC-HG-AFS仪在进行元素总量及形态分析时，其分别使用一套独立的进样及预处理系统。此外，在使用HG-AFS进行总量分析时，通常采用蠕动泵进样，其存在进样精度、重现性及稳定性差等缺点。尽管高端的HG-AFS仪采用注射式进样方式克服了上述缺点，但由于进样系统复杂，相应地增加了仪器的故障率和生产成本。

由于LC-HG-AFS在进行总量和形态分析时采用两套独立的进样及预处理系统，这不仅增加了设备的体积，还增加了仪器生产成本。此外，在进行总量及形态分析间切换时，往往需要进行进样和预处理系统管路的重新连接，从而导致操作繁琐复杂和自动化程度低下。

专利文件(CN 104678027 B)公开了快速多模式元素形态分析预处理系统，可作为本申请的形态分析预处理系统。当然形态分析预处理系统的结构不限于此。

发明内容

本发明旨在提供一体式形态及总量分析原子荧光进样与预处理系统，结构简单，操作方便。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一体式形态及总量分析原子荧光进样与预处理系统，包括彼此连接的多通阀A、多通阀B和多通阀C，所述多通阀A的两个端口分别连接形态分析流动相入口和形态分析预处理系统，所述多通阀B连接样品进样口，所述多通阀C的三个端口分别连接还原剂入口、形态分析预处理系统和三通接头B，所述三通接头B连接载流入口，所述形态分析预处理系统连接形态分析预处理试剂入口，通过旋转多通阀A、多通阀B和多通阀C选择进行元素总量分析或元素形态分析。

进一步的，所述形态分析预处理系统包括色谱分离及形态分析预处理模块。

进一步的，所述多通阀A与多通阀B有3个端口相连接，所述多通阀A与多通阀C有1个端口相连接，所述多通阀B与多通阀C有1个端口相连接。

进一步的，所述多通阀B连接形态分析样品定量环和总量分析样品定量环，通过旋转多通阀B选择样品进入形态分析样品定量环或总量分析样品定量环。

进一步的，所述多通阀A为六通阀，所述多通阀B为十通阀，所述多通阀C为八通阀。

进一步的，所述六通阀的端口d、端口e和端口b分别与形态分析流动相入口、形态分析预处理系统和八通阀的端口d相连，六通阀的端口a、端口c和端口f分别与十通阀的端口d、端口h和端口i相连；

所述形态分析样品定量环的入口和出口分别与十通阀的端口g和端口j相连，所述总量分析样品定量环入口和出口分别与十通阀的端口e和端口b相连，所述十通阀的端口a连接废液出口、十通阀的端口f连接样品进样口，十通阀的端口c连接八通阀的端口c；

所述八通阀的端口e连接还原剂入口，八通阀的端口g、端口f和端口a分别与三通接头A的三个端口相连，三通接头B的三个端口分别连接预处理系统出口、载流入口和八通阀的端口b，所述八通阀的端口h连接形态分析预处理系统。

进一步的，还包括蠕动泵，所述蠕动泵控制样品进样入口、还原剂入口和载流入口的试剂引入。

进一步的，所述蠕动泵还控制形态分析预处理试剂入口的试剂引入。

进一步的，元素总量分析样品进样时，所述六通阀的端口a与端口b连通，端口c与端口d连通，端口e与端口f连通；

所述十通阀的端口a与端口b连通，端口c与端口d连通，端口e与端口f连通，端口g与端口h连通，端口i与端口j连通；

所述八通阀的端口b与端口c连通，端口d与端口e连通，端口f与端口g连通，端口h与端口a连通；

样品测定时，六通阀和八通阀不转动，所述十通阀的端口b与端口c连通，端口d与端口e连通，端口f与端口g连通，端口h与端口i连通，端口j与端口a连通。

进一步的，元素形态分析样品进样时，所述六通阀的端口a与端口b连通，端口c与端口d连通，端口e与端口f连通；

所述十通阀的端口b与端口c连通，端口d与端口e连通，端口f与端口g连通，端口h与端口i连通，端口j与端口a连通；

所述八通阀的端口a与端口b连通，端口c与端口d连通，端口e与端口f连通，端口g与端口h连通；

样品测定时，六通阀和八通阀不转动，所述十通阀的端口a与端口b连通，端口c与端口d连通，端口e与端口f连通，端口g与端口h连通，端口i与端口j连通。

进一步的，所述形态分析预处理试剂入口包括形态分析预处理试剂入口A和形态分析预处理试剂入口B。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1.本发明可实现元素总量或形态分析时共用一套进样及预处理系统，降低了LC-HG-AFS设备的体积和生产成本；

2.本发明分别采用不同的定量环进行元素总量和形态测定的精确进样，解决了总量和形态测定时进样量差异问题，并提高了进样精密度；

3.在进行元素总量分析时，还可实现以传统的蠕动泵进样方式进行样品测定，满足不同测定方式需求；

4.在对样品中元素总量或形态测定过程中，本系统仅需对三个阀门进行简单旋转控制即可灵活转换，操作简单，且易于实现手动或自动化控制。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明实施例2的结构示意图；

图3(a)为多通阀A(a)模式结构示意图；

图3(b)为多通阀A(b)模式结构示意图；

图4(a)为多通阀B(a)模式结构示意图；

图4(b)为多通阀B(b)模式结构示意图；

图5(a)为多通阀C(a)模式结构示意图；

图5(b)为多通阀C(b)模式结构示意图；

图中：1-多通阀A、2-多通阀B、3-多通阀C、4-三通接头A、5-三通接头B、6-形态分析样品定量环、7-总量分析样品定量环、8-废液出口、9-色谱分离及形态分析预处理模块、10-形态分析流动相入口、11-形态分析预处理试剂入口A、12-形态分析预处理试剂入口B、13-样品入口、14-还原剂入口、15-载流入口、16-蠕动泵、17-预处理系统出口。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进行进一步详细说明。

如图1所示，本发明公开的一体式形态及总量分析原子荧光进样与预处理系统，包括彼此连接的多通阀A1、多通阀B2和多通阀C3，多通阀A1的两个端口分别连接形态分析流动相入口10和形态分析预处理系统，多通阀B2连接样品进样口13，多通阀C3的三个端口分别连接还原剂入口14、形态分析预处理系统和三通接头B5，三通接头B5连接载流入口15，形态分析预处理系统连接形态分析预处理试剂入口，通过旋转多通阀A1、多通阀B2和多通阀C3选择进行元素总量分析或元素形态分析。具体的，多通阀A1与多通阀B2有3个端口相连接，多通阀A1与多通阀C3有1个端口相连接，多通阀B2与多通阀C3有1个端口相连接。形态分析预处理系统包括色谱分离及形态分析预处理模块9，进行形态分析预处理的系统是本领域的常规技术，此处不再赘述。形态分析预处理试剂入口包括形态分析预处理试剂入口A11和形态分析预处理试剂入口B12。多通阀B2连接形态分析样品定量环6和总量分析样品定量环7，通过旋转多通阀B2选择样品进入形态分析样品定量环6或总量分析样品定量环7。

多通阀A1为六通阀，多通阀B2为十通阀，多通阀C3为八通阀。六通阀控制单点配标或高浓度样品测定与常规样品测定间的切换，十通阀控制样品进样和测定间的切换，八通阀控制总量和形态分析模式间的切换。

六通阀的端口d、端口e和端口b分别与形态分析流动相入口10、形态分析预处理系统和八通阀的端口d相连，六通阀的端口a、端口c和端口f分别与十通阀的端口d、端口h和端口i相连；

具体的，形态分析样品定量环6的入口和出口分别与十通阀的端口g和端口j相连，总量分析样品定量环7入口和出口分别与十通阀的端口e和端口b相连，十通阀的端口a连接废液出口8、十通阀的端口f连接样品进样口13，十通阀的端口c连接八通阀的端口c；八通阀的端口e连接还原剂入口14，八通阀的端口g、端口f和端口a分别与三通接头A4的三个端口相连，三通接头A4作为还原剂汇入口，三通接头B5的三个端口分别连接预处理系统出口17、载流入口15和八通阀的端口b，三通接头B5作为载流汇入口，预处理系统出口17可与气液分离器连接，八通阀的端口h连接形态分析预处理系统。

实施例1：元素总量分析

元素总量分析过程中，涉及样品进样和测定过程，当样品浓度超过标准曲线范围时，还涉及小体积样品进样与测定步骤。以图1所示的一体式形态及总量分析原子荧光进样与预处理系统进行元素总量测定，其可实现单点配标和高浓度样品测定，其工作原理和过程为：

样品进样步骤：样品入口13、还原剂入口14和载流入口15均压入蠕动泵16的卡槽，多通阀A1、多通阀B2和多通阀C3分别处于图3(a)、图4(a)和图5(b)状态。启动蠕动泵16，样品在蠕动泵作用下经进样入口13进入总量分析定量环7，过量的溶液经废液出口8排除。还原剂在系统中的运行路径为：还原剂入口14→八通阀端口e→八通阀端口d→六通阀端口b→六通阀端口a→十通阀端口d→十通阀端口c→八通阀端口c→八通阀端口b→三通接头5(与载流混合反应)→预处理系统出口17。

样品测定步骤：样品进样完成后，暂停蠕动泵16，将多通阀B2旋转至图4(b)状态，样品进样口13移至蒸馏水中。启动蠕动泵16，此时，样品进样管处于洗涤状态，废液流经形态分析定量环6后，经废液出口8排除。系统中进样管、还原剂和载流入口相互独立，且样品进样前增加了管路清洗步骤，避免了样品交叉污染，提高了测定的准确性。

还原剂在系统中的运行路径为：还原剂入口14→八通阀端口e→八通阀端口d→六通阀端口b→六通阀端口a→十通阀端口d→十通阀端口e→总量分析定量环7(载带样品)→十通阀端口b→十通阀端口c→八通阀端口c→八通阀端口b→三通接头5(与载流混合反应)→预处理系统出口17。

高浓度样品进样步骤：当检测的样品浓度超过标准曲线范围时，系统转入高浓度样品测定模式。暂停蠕动泵16，旋转六通阀至图3(b)状态，同时将样品入口13移入浓度超标样品。启动蠕动泵16，将超标样品泵入形态分析定量环6，过量的溶液经废液出口8排除。还原剂在系统中的运行路径为：还原剂入口14→八通阀端口e→八通阀端口d→六通阀端口b→六通阀端口c→十通阀端口h→十通阀端口i→六通阀端口f→六通阀端口g→十通阀端口d→十通阀端口e→总量分析定量环7→十通阀端口b→十通阀端口c→八通阀端口c→八通阀端口b→三通接头5(与载流混合反应)→预处理系统出口17。

高浓度样品测定步骤：样品进样完成后，暂停蠕动泵16，将多通阀B2旋转至图4(a)状态，样品进样口13移至蒸馏水中。启动蠕动泵16，此时，样品进样管处于洗涤状态，废液流经总量分析定量环7后，经废液出口8排除。还原剂在系统中的运行路径为：还原剂入口14→八通阀端口e→八通阀端口d→六通阀端口b→六通阀端口c→十通阀端口h→十通阀端口g→形态分析定量环6(载带样品)→十通阀端口j→十通阀端口i→六通阀端口f→六通阀端口a→十通阀端口d→十通阀端口c→八通阀端口c→八通阀端口b→三通接头5(与载流混合反应)→预处理系统出口17。完成上述测定后，暂停蠕动泵16，旋转六通阀至图3(a)状态，同时将样品入口13移入下一个待测样品。启动蠕动泵16，此时系统处于正常样品测定过程的进样状态。

实施例2：元素形态分析

元素形态分析过程中，涉及样品进样和测定过程，可不使用多通阀A1，将十通阀的端口h直接连接形态分析流动相入口10，十通阀的端口i直接连接形态分析预处理系统，十通阀的端口d直接连接八通阀的端口d，形成图2所示的简单的一体式形态及总量分析原子荧光进样与预处理系统进行元素形态测定。当然也可以使用多通阀A1，此时，六通阀的端口a与端口b连通，端口c与端口d连通，端口e与端口f连通，十通阀的端口i与六通阀的端口f连通，十通阀的端口h与六通阀的端口c连通，十通阀的端口d与六通阀的端口a连通，六通阀的端口b连通与八通阀的端口d连通，六通阀的端口d连通形态分析流动相入口10，六通阀的端口e连通形态分析预处理系统。其工作原理和过程为：

样品进样步骤：形态分析预处理试剂入口A11和形态分析预处理试剂入口B12、样品入口13、还原剂入口14和载流入口15均压入蠕动泵16的卡槽，多通阀B2和多通阀C3分别处于图4(b)和图5(a)状态。启动蠕动泵16，样品在蠕动泵作用下经进样入口13进入形态分析定量环6，过量的溶液经废液出口8排除。来自高压泵的形态分析流动相在系统中的运行路径为：形态分析流动相入口10→十通阀端口h→十通阀端口i→色谱分离及形态分析预处理模块9(与预处理试剂一和二混合)→八通阀端口h→八通阀端口g→三通接头4(与还原剂混合)→八通阀端口a→八通阀端口b→三通接头5(与载流混合反应)→预处理系统出口17。

样品测定步骤：样品进样完成后，暂停蠕动泵16，将多通阀B2旋转至图4(a)状态，样品进样口13移至蒸馏水中。启动蠕动泵16，此时，样品进样管处于洗涤状态，废液流经总量分析定量环7后，经废液出口8排除。来自高压泵的形态分析流动相在系统中的运行路径为：形态分析流动相入口10→十通阀端口h→十通阀端口g→形态分析定量环6(载带样品)→十通阀端口j→十通阀端口i→色谱分离及形态分析预处理模块9(进行色谱分离及分离后的消解等预处理)→八通阀端口h→八通阀端口g→三通接头4(与还原剂混合)→八通阀端口a→八通阀端口b→三通接头5(与载流混合反应)→预处理系统出口17。

实施例3：传统的蠕动泵进样方式元素总量分析

以图1所示的一体式形态及总量分析原子荧光进样与预处理系统进行传统的蠕动泵进样方式元素总量测定为例，八通阀处于图5(b)状态，多通阀A1和多通阀B2可以处于任意状态，样品进样口13敞空，进样口泵管压入或不压入蠕动泵16的卡槽均可。样品进样与测定过程中，通过控制蠕动泵的启停，载流入口15在样品溶液和载流液之间切换，其工作原理和过程为：

多通阀A1和多通阀B2分别处于图3(a)和图4(a)状态：蠕动泵启停过程中，载流入口15在样品溶液和载流液之间切换，还原剂入口14在系统中的运行路径为：还原剂入口14→八通阀端口e→八通阀端口d→六通阀端口b→六通阀端口a→十通阀端口d→十通阀端口c→八通阀端口c→八通阀端口b→三通接头5(与样品或载流混合反应)→预处理系统出口17。

多通阀A1和多通阀B2分别处于图3(a)和图4(b)状态：蠕动泵启停过程中，载流入口15在样品溶液和载流液之间切换，还原剂入口14在系统中的运行路径为：还原剂入口14→八通阀端口e→八通阀端口d→六通阀端口b→六通阀端口a→十通阀端口d→十通阀端口e→形态分析定量环7→十通阀端口b→十通阀端口c→八通阀端口c→八通阀端口b→三通接头5(与样品或载流混合反应)→预处理系统出口17。

多通阀A1和多通阀B2分别处于图3(b)和图4(a)状态：蠕动泵启停过程中，载流入口15在样品溶液和载流液之间切换，还原剂入口14在系统中的运行路径为：还原剂入口14→八通阀端口e→八通阀端口d→六通阀端口b→六通阀端口c→十通阀端口h→十通阀端口g→形态分析定量环6→十通阀端口j→十通阀端口i→六通阀端口f→六通阀端口a→十通阀端口d→十通阀端口c→八通阀端口c→八通阀端口b→三通接头5(与样品或载流混合反应)→预处理系统出口17。

多通阀A1和多通阀B2分别处于图3(b)和图4(b)状态：蠕动泵启停过程中，载流入口15在样品溶液和载流液之间切换，还原剂入口14在系统中的运行路径为：还原剂入口14→八通阀端口e→八通阀端口d→六通阀端口b→六通阀端口c→十通阀端口h→十通阀端口i→六通阀端口f→六通阀端口a→十通阀端口d→十通阀端口e→形态分析定量环7→十通阀端口b→十通阀端口c→八通阀端口c→八通阀端口b→三通接头5(与样品或载流混合反应)→预处理系统出口17。

当然，本发明还可有其它多种实施方式，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一体式形态及总量分析原子荧光进样与预处理系统，其特征在于:包括彼此连接的多通阀A(1)、多通阀B(2)和多通阀C(3)，所述多通阀A(1)的两个端口分别连接形态分析流动相入口(10)和形态分析预处理系统，所述多通阀B(2)连接样品进样口(13)，所述多通阀C(3)的三个端口分别连接还原剂入口(14)、形态分析预处理系统和三通接头B(5)，所述三通接头B(5)连接载流入口(15)，所述形态分析预处理系统连接形态分析预处理试剂入口，通过旋转多通阀A(1)、多通阀B(2)和多通阀C(3)选择进行元素总量分析或元素形态分析。

2.根据权利要求1所述的一体式形态及总量分析原子荧光进样与预处理系统，其特征在于：所述形态分析预处理系统包括色谱分离及形态分析预处理模块(9)。

3.根据权利要求1所述的一体式形态及总量分析原子荧光进样与预处理系统，其特征在于：所述多通阀A(1)与多通阀B(2)有3个端口相连接，所述多通阀A(1)与多通阀C(3)有1个端口相连接，所述多通阀B(2)与多通阀C(3)有1个端口相连接。

4.根据权利要求1、2或3所述的一体式形态及总量分析原子荧光进样与预处理系统，其特征在于：所述多通阀B(2)连接形态分析样品定量环(6)和总量分析样品定量环(7)，通过旋转多通阀B(2)选择样品进入形态分析样品定量环(6)或总量分析样品定量环(7)。

5.根据权利要求4所述的一体式形态及总量分析原子荧光进样与预处理系统，其特征在于：所述多通阀A(1)为六通阀，所述多通阀B(2)为十通阀，所述多通阀C(3)为八通阀。

6.根据权利要求5所述的一体式形态及总量分析原子荧光进样与预处理系统，其特征在于：所述六通阀的端口d、端口e和端口b分别与形态分析流动相入口(10)、形态分析预处理系统和八通阀的端口d相连，六通阀的端口a、端口c和端口f分别与十通阀的端口d、端口h和端口i相连；

所述形态分析样品定量环(6)的入口和出口分别与十通阀的端口g和端口j相连，所述总量分析样品定量环(7)入口和出口分别与十通阀的端口e和端口b相连，所述十通阀的端口a连接废液出口(8)、十通阀的端口f连接样品进样口(13)，十通阀的端口c连接八通阀的端口c；

所述八通阀的端口e连接还原剂入口(14)，八通阀的端口g、端口f和端口a分别与三通接头A(4)的三个端口相连，三通接头B(5)的三个端口分别连接预处理系统出口(17)、载流入口(15)和八通阀的端口b，所述八通阀的端口h连接形态分析预处理系统。

7.根据权利要求6所述的一体式形态及总量分析原子荧光进样与预处理系统，其特征在于：还包括蠕动泵(16)，所述蠕动泵(16)控制样品进样入口(13)、还原剂入口(14)和载流入口(15)的试剂引入。

8.根据权利要求7所述的一体式形态及总量分析原子荧光进样与预处理系统，其特征在于：所述蠕动泵(16)还控制形态分析预处理试剂入口的试剂引入。

9.根据权利要求7所述的一体式形态及总量分析原子荧光进样与预处理系统，其特征在于：元素总量分析样品进样时，所述六通阀的端口a与端口b连通，端口c与端口d连通，端口e与端口f连通；

所述十通阀的端口a与端口b连通，端口c与端口d连通，端口e与端口f连通，端口g与端口h连通，端口i与端口j连通；

所述八通阀的端口b与端口c连通，端口d与端口e连通，端口f与端口g连通，端口h与端口a连通；

样品测定时，六通阀和八通阀不转动，所述十通阀的端口b与端口c连通，端口d与端口e连通，端口f与端口g连通，端口h与端口i连通，端口j与端口a连通。

10.根据权利要求8所述的一体式形态及总量分析原子荧光进样与预处理系统，其特征在于：元素形态分析样品进样时，所述六通阀的端口a与端口b连通，端口c与端口d连通，端口e与端口f连通；

所述十通阀的端口b与端口c连通，端口d与端口e连通，端口f与端口g连通，端口h与端口i连通，端口j与端口a连通；

所述八通阀的端口a与端口b连通，端口c与端口d连通，端口e与端口f连通，端口g与端口h连通；

样品测定时，六通阀和八通阀不转动，所述十通阀的端口a与端口b连通，端口c与端口d连通，端口e与端口f连通，端口g与端口h连通，端口i与端口j连通。