CN110618096A - 基于流动注射分析的大气中铁浓度的在线测量装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公布了一种基于流动注射分析的大气中铁浓度的在线测量装置及方法，基于菲洛嗪溶液染色检测可溶性二价铁离子，使用气溶胶粒子捕集器连续收集大气中的可溶性铁离子，通过长光程液芯光纤对所捕集的可溶性铁离子进行比色分析，动态扣除可溶性铁离子测量中的干扰信号，实现了大气中可溶性铁离子的高精度高时间分辨率高准确度的在线测量。本发明可适应大气中不同铁离子浓度的测量，可同时在线连续测定大气中可溶性二价铁离子和三价铁离子，彻底避免因离线采样造成的二价铁离子氧化问题。本发明装置启动和维护简便，实现了全自动分析，检测数据质量高，空间分辨率、时间分辨率高及灵敏度高，系统稳定性好。

Description

基于流动注射分析的大气中铁浓度的在线测量装置及方法
技术领域
本发明涉及一种用湿化学法测定大气中可溶性铁浓度的技术，尤其涉及一种基于流动注射分析的大气中铁浓度的在线测量装置及方法，具有高灵敏度、高时空分辨率、高稳定性和低干扰的特点。
背景技术
铁是大气中重要的过渡金属，其具有来源广泛、不可降解的特点，大气中铁的存在对于环境和人体健康也存在诸多危害。一方面铁可通过气溶胶的干湿沉降转移累积到地表土壤或者水体中，从而最终转移到人体内，另一方面铁可通过人体的呼吸进入肺部组织对人体健康产生极大的危害。大气中的铁还具有催化协同作用，可以作为大气中的反应表面或者催化剂，从而加速污染物的转化。
环境大气中可溶性铁离子存在价态为二价和三价，其浓度低，存在显著的时空分布；其检测技术需要满足在线分析、高灵敏度、高时空分辨率等技术要求。目前，对于大气中铁的测量多使用离线采样的方法，如原子吸收分光光度法(AAS)，电感耦合离子体质谱法(GCP-MS)，等离子体发射光谱法(ICP-AES)。离线采样的方法因采样到分析时间较长，二价铁离子容易氧化，降低了检测的准确性。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种基于流动注射分析的大气中铁浓度的在线测量装置及方法，基于菲洛嗪溶液染色检测可溶性二价铁离子这一国标方法，通过在线连续收集大气中的可溶性铁离子，通过长光程液芯光纤对所捕集的可溶性铁离子进行比色分析，实现了大气中可溶性铁离子的高精度高时间分辨率高准确度的在线测量。本发明可同时测定大气中可溶性二价铁离子和三价铁离子。
为实现上述目的，本发明开发了一种在线检测大气中可溶性铁离子的湿化学测量装置，该装置至少包括螺旋管冷凝器、气液混合腔、捕捉器、采样泵、质量流量计、蠕动泵、抽水泵、样品收集器、电磁驱动微量泵、螺旋管混合腔、三通阀、LED光源、光谱仪、光纤、长光程流通池(LWCC)、计算机/笔记本电脑、驱动电源电路、吸收溶液(去离子水)、染色溶液(菲洛嗪溶液)、还原溶液(盐酸羟胺溶液)、冲洗液(去离子水)、冷凝水、USB连接线、多个1/4英寸和1/16英寸四氟管；分为采样单元、气/液传输单元、检测单元；
具体实施时，采样单元包括螺旋管冷凝器、气液混合腔、捕捉器、采样泵、质量流量计、蠕动泵、抽水泵、样品收集器、吸收溶液(去离子水)、冷凝水、1/4英寸四氟管、1/16英寸四氟管；气/液传输单元包括电磁驱动微量泵、三通阀、螺旋管混合腔、染色溶液(菲洛嗪溶液)、还原溶液(盐酸羟胺溶液)、冲洗液(去离子水)、1/16英寸四氟管；检测单元包括长光程流通池、LED光源、光谱仪、光纤、USB连接线和计算机；
所述采样单元1中的螺旋管冷凝器1-2气体出口与所述质量流量计1-10的气体进口通过1/4英寸四氟管相连接；所述质量流量计1-10气体出口与所述采样泵1-9进气口通过1/4英寸四氟管相连接；所述采样单元1中的气液混合腔1-1中液体进液口与第一蠕动泵1-6-1出液口通过1/16英寸四氟管相连接；所述第一蠕动泵1-6-1进液口通过1/16英寸四氟管与吸收溶液(去离子水)1-5相连接；所述采样单元1中的螺旋管冷凝器1-2出液口与第二蠕动泵1-6-2进液口通过1/16英寸四氟管相连；所述冷凝水1-4通过1/4英寸四氟管与抽水泵1-8进液口相连，所述样品收集器1-7通过1/16英寸四氟管与第二蠕动泵1-6-2出液口相连接；气/液传输单元2中的第一三通阀2-1-1第一端与采样单元1中的样品收集器1-7的出液口相连，第一三通阀2-1-1第二端与电磁驱动微量泵2-6中的1号泵进液口通过1/16英寸四氟管相连，三通阀2-1-1第三端与电磁驱动微量泵2-6中的5号泵进液口通过1/16英寸四氟管相连，电磁驱动微量泵2-6中的1号泵出液口与第三螺旋管混合腔2-5-3第一进液口通过1/16英寸四氟管相连，第三螺旋管混合腔2-5-3第二进液口与第三三通阀2-1-3第二端通过1/16英寸四氟管相连，第三螺旋管混合腔2-5-3出液口与第七三通阀2-1-7第二端通过1/16英寸四氟管相连，第三三通阀2-1-3第一端与电磁驱动微量泵2-6中的2号泵出液口通过1/16英寸四氟管相连，电磁驱动微量泵2-6中的2号泵进液口与染色溶液(菲洛嗪溶液)2-2通过1/16英寸四氟管相连，第三三通阀2-1-3第三端与第一螺旋管混合腔2-5-1第一进液口通过1/16英寸四氟管相连，第一螺旋管混合腔2-5-1第二进液口与第四三通阀2-1-4第二端通过1/16英寸四氟管相连，第一螺旋管混合腔2-5-1出液口与第七三通阀2-1-7第三端通过1/16英寸四氟管相连，第七三通阀2-1-7第一端与第八三通阀2-1-8第二端通过1/16英寸四氟管相连，第四三通阀2-1-4第三端与第二螺旋管混合腔2-5-2第一进液口通过1/16英寸四氟管相连，第四三通阀2-1-4第一端与电磁驱动微量泵2-6中的3号泵出液口通过1/16英寸四氟管相连，电磁驱动微量泵2-6中的3号泵进液口与冲洗液(去离子水)2-3通过1/16英寸四氟管相连，第二螺旋管混合腔2-5-2第二进液口与第二三通阀2-1-2第二端通过1/16英寸四氟管相连，第二螺旋管混合腔2-5-2出液口与第四螺旋管混合腔2-5-4第一进液口通过1/16英寸四氟管相连，第二三通阀2-1-2第三端与第五螺旋管混合腔2-5-5第一进液口相连，第二三通阀2-1-2第一端与电磁驱动微量泵2-6中的4号泵出液口通过1/16英寸四氟管相连，电磁驱动微量泵2-6中的4号泵进液口与染色溶液(菲洛嗪溶液)2-2通过1/16英寸四氟管相连，电磁驱动微量泵2-6中的5号泵出液口与第六螺旋管混合腔2-5-6第一进液口通过1/16英寸四氟管相连，第六螺旋管混合腔2-5-6第二进液口与第五三通阀2-1-5第三端通过1/16英寸四氟管相连，第六螺旋管混合腔2-5-6出液口与第五螺旋管混合腔2-5-5第二进液口通过1/16英寸四氟管相连，第五螺旋管混合腔2-5-5出液口与第六三通阀2-1-6第三端通过1/16英寸四氟管相连，第六三通阀2-1-6第二端与第四螺旋管混合腔2-5-4出液口通过1/16英寸四氟管相连，第六三通阀2-1-6第一端与第八三通阀2-1-8第三端通过1/16英寸四氟管相连，第八三通阀2-1-8第一端与电磁驱动微量泵2-6中的7号泵进液口通过1/16英寸四氟管相连，电磁驱动微量泵2-6中的7号泵出液口与检测单元3中的长光程流通池3-1进液口通过1/16英寸四氟管相连，第五三通阀2-1-5第一端与电磁驱动微量泵2-6中的6号泵出液口通过1/16英寸四氟管相连，电磁驱动微量泵2-6中的6号泵进液口与还原溶液(盐酸羟胺溶液)2-4通过1/16英寸四氟管相连；检测单元3中长光程流通池3-1出液口液体直接排废液，LED光源3-2与长光程流通池3-1光源入口通过光纤相连，长光程流通池3-1光源出口与光谱仪3-3光源入口通过光纤相连，光谱仪3-3-与电脑3-4通过USB连接线相连。
上述在线检测大气中可溶性铁离子的湿化学测量装置在工作时，采样单元1中的待测气体通过气液混合腔1-1进入采样单元1，吸收溶液(去离子水)1-5通过第一蠕动泵1-6-1进入气液混合腔1-1，气液混合腔1-1中的气体和液体经过螺旋管冷凝器1-2进入捕捉器1-3碰撞凝结成为液体，由第二蠕动泵1-6-2泵入样品收集器1-7，采样单元工作阶段中螺旋管冷凝器1-2外壁中循环的冷凝水由抽水泵1-8将冷凝水1-4中的冷凝水泵出循环使用，废气经由质量流量计1-10通过采样泵1-9泵出，样品收集器1-7中的样品经由第一三通阀2-1-1第二端通过电磁驱动微量泵2-6中的1号泵泵入第三螺旋管混合腔2-5-3中的第一进液口，进行二价铁检测时，第三三通阀2-1-3第一端和第二端接通，染色溶液(菲洛嗪溶液)2-2通过电磁驱动微量泵2-6中的2号泵经由第三三通阀2-1-3中的第一端和第二端泵入第三螺旋管混合腔2-5-3第二进液口，第三螺旋管混合腔2-5-3中的液体经由第三螺旋管混合腔2-5-3的出液口经由第七三通阀2-1-7第二端和第一端以及第八三通阀2-1-8第二端和第一端，通过电磁驱动微量泵2-6的7号泵泵入长光程流通池3-1中进行检测，检测后的废液经由长光程流通池3-1的出液口排出，光谱仪3-3的检测信号通过USB连接线记录在电脑3-4中，等待进行数据分析。当大气中二价铁离子的零点标定过程时，染色溶液(菲洛嗪溶液)2-2由电磁驱动微量泵2-6中的2号泵泵入第三三通阀2-1-3，经由第三三通阀2-1-3第一端和第三端进入第一螺旋管混合腔2-5-1的第一进液口，冲洗液(去离子水)2-3经由电磁驱动微量泵2-6的3号泵泵入第四三通阀2-1-4第一端，而后通过第四三通阀2-1-4第二端泵入第一螺旋管混合腔2-5-1的第二进液口，第一螺旋管混合腔2-5-1中的液体经由第一螺旋管混合腔2-5-1的出液口进入第七三通阀2-1-7的第三端，经由第七三通阀2-1-7第三端与第一端进入第八三通阀2-1-8第二端，通过第八三通阀2-1-8第一端由电磁驱动微量泵2-6中的7号泵泵入长光程流通池3-1中进行检测，检测过程与大气中二价铁离子的检测过程相同。
当进行大气中三价铁离子的检测过程时，采样单元1中样品收集器1-7中的液体经由第一三通阀2-1-1第一端和第三端由电磁驱动微量泵2-6中的5号泵泵入第六螺旋管混合腔2-5-6的第一进液口，还原溶液(盐酸羟胺溶液)2-4经由电磁驱动微量泵2-6中的6号泵泵入第五三通阀2-1-5第一端，此时第五三通阀2-1-5第一端与第三端相连，溶液进入第六螺旋管混合腔2-5-6第二进液口，经由第六螺旋管混合腔2-5-6出液口进入第五螺旋管混合腔2-5-5第二进液口，染色溶液(菲洛嗪溶液)2-2经由电磁驱动微量泵2-6中的4号泵泵入第二三通阀2-1-2第一端，经由第二三通阀2-1-2第三端进入第五螺旋管混合腔2-5-5第一进液口，经由第五螺旋管混合腔2-5-5出液口进入第六三通阀2-1-6第三端，此时第六三通阀2-1-6第三端与第一端相通，液体进入第八三通阀2-1-8第三端，由电磁驱动微量泵2-6中的7号泵泵入长光程流通池3-1进行检测。当进行大气中三价铁离子零点标定过程时，染色溶液(菲洛嗪溶液)2-2通过电磁驱动微量泵2-6中的4号泵泵入第二三通阀2-1-2第一端，通过第二三通阀2-1-2第二端进入第二螺旋管混合腔2-5-2第二进液口，冲洗液(去离子水)2-3通过电磁驱动微量泵2-6中的3号泵泵入第四三通阀2-1-4第一端，并由第四三通阀2-1-4第三端进入第二螺旋管混合腔2-5-2第一进液口，液体由第二螺旋管混合腔2-5-2出液口进入第四螺旋管混合腔2-5-4第一进液口，还原溶液(盐酸羟胺溶液)2-4经由电磁驱动微量泵2-6中的6号泵泵入第五三通阀2-1-5第一端，经由第五三通阀2-1-5第二端进入第四螺旋管混合腔2-5-4第二进液口，液体经由第四螺旋管混合腔2-5-4出液口进入第六三通阀2-1-6第二端，经由第六三通阀2-1-6第一端进入第八三通阀2-1-8第三端，而后通过第八三通阀2-1-8第一端由电磁驱动微量泵2-6中的7号泵泵入长光程流通池3-1进行检测。
与现有技术相比，本发明采用以上技术方案具有的技术优势包括以下几方面：
一、本发明采用模块化设计，将测量系统分为吸收单元、传输反应单元和检测单元，技术方案具有较好的稳定性。
二、本发明结合气液混合腔、螺旋管冷凝器、捕捉器与电磁驱动微量泵，实现了全自动分析。
三、本发明采用螺旋管进行液体混合，保证了每一步骤中液体的充分混合，从而保证检测数据质量。
四、本发明采用三通阀，实现了大气中二价铁离子和三价铁离子的在线连续测量，彻底避免因离线采样造成的二价铁离子氧化问题。
五、本发明采用长光程流通池作为比色池，通过更换内置液芯光纤的长度可适应大气中不同铁离子浓度的测量。
六、本发明的在线测量大气中的铁技术属于单点采样(空间分辨率高)、时间分辨率高、灵敏度高、系统稳定性好、启动和维护简便。
附图说明
图1是本发明实施方案的结构图；
其中，1—采样单元；1-1—气液混合腔；1-2—螺旋管冷凝器；1-3—捕捉器；1-4—冷凝水；1-5—吸收溶液(去离子水)；1-6-1—第一蠕动泵；1-6-2—第二蠕动泵；1-7—样品收集器；1-8—抽水泵；2—气/液传输单元；2-1-1、2-1-2、2-1-3、2-1-4、2-1-5、2-1-6、2-1-7均为三通阀；2-2—染色溶液(菲洛嗪溶液)；2-3—冲洗液(去离子水)；2-4还原溶液(盐酸羟胺溶液)；2-5-1、2-5-2、2-5-3、2-5-4、2-5-5、2-5-6为螺旋管混合腔；2-6—电磁驱动微量泵；3—检测单元；3-1—长光程流通池；3-2—LED光源；3-3—光谱仪光源；3-4—电脑。
图2是本发明方法在线测量的数据处理流程框图。
具体实施方式
下面结合附图，通过实施例进一步描述本发明，但不以任何方式限制本发明的范围。
图1是本发明具体实施的一种在线检测大气中可溶性铁离子的湿化学测量装置，如图1所示，整个仪器包括三个部分，分别是采样单元1，气/液传输单元2，以及检测单元3。采样单元1中待测大气进入气液混合腔1-1，吸收溶液(去离子水)1-5由第一蠕动泵1-6-1泵入气液混合腔1-1，待测大气与吸收溶液在气液混合腔1-1中混合后进入螺旋管冷凝腔1-2，螺旋管冷凝腔1-2外壁中的冷凝水由抽水泵1-8将冷凝水1-4循环泵入，由气液混合腔1-1进入螺旋管冷凝腔1-2的待测大气与吸收溶液的混合物经过螺旋管冷凝腔1-2后进入捕捉器1-3，捕捉器1-3捕捉到的冷凝液滴经由第二蠕动泵1-6-2泵入样品收集器1-7；气/液传输单元中的第一三通阀2-1-1第一端与采样单元1中的样品收集器1-7的集液管出液口相连，第一三通阀2-1-1第二端与电磁驱动微量泵2-6中的1号泵进液口相连，第一三通阀2-1-1第三端与电磁驱动微量泵2-6中的5号泵进液口相连，电磁驱动微量泵2-6中的1号泵出液口与第三螺旋管混合腔2-5-3第一进液口相连，第三螺旋管混合腔2-5-3第二进液口与第三三通阀2-1-3第二端相连，第三螺旋管混合腔2-5-3出液口与第七三通阀2-1-7第二端相连，第三三通阀2-1-3第一端与电磁驱动微量泵2-6中的2号泵出液口相连，电磁驱动微量泵2-6中的2号泵进液口与染色溶液(菲洛嗪溶液)2-2相连，第三三通阀2-1-3第三端与第一螺旋管混合腔2-5-1第一进液口相连，第一螺旋管混合腔2-5-1第二进液口与第四三通阀2-1-4第二端相连，第一螺旋管混合腔2-5-1出液口与第七三通阀2-1-7第三端相连，第七三通阀2-1-7第一端与第八三通阀2-1-8第二端相连，第四三通阀2-1-4第三端与第二螺旋管混合腔2-5-2第一进液口相连，第四三通阀2-1-4第一端与电磁驱动微量泵2-6中的3号泵出液口相连，电磁驱动微量泵2-6中的3号泵进液口与冲洗液(去离子水)2-3相连，第二螺旋管混合腔2-5-2第二进液口与第二三通阀2-1-2第二端相连，第二螺旋管混合腔2-5-2出液口与第四螺旋管混合腔2-5-4第一进液口相连，第二三通阀2-1-2第三端与第五螺旋管混合腔2-5-5第一进液口相连，第二三通阀2-1-2第一端与电磁驱动微量泵2-6中的4号泵出液口相连，电磁驱动微量泵2-6中的4号泵进液口与染色溶液(菲洛嗪溶液)2-2相连，电磁驱动微量泵2-6中的5号泵出液口与第六螺旋管混合腔2-5-6第一进液口相连，第六螺旋管混合腔2-5-6第二进液口与第五三通阀2-1-5第三端相连，第六螺旋管混合腔2-5-6出液口与第五螺旋管混合腔2-5-5第二进液口相连，第五螺旋管混合腔2-5-5出液口与第六三通阀2-1-6第三端相连，第六三通阀2-1-6第二端与第四螺旋管混合腔2-5-4出液口相连，第六三通阀2-1-6第一端与第八三通阀2-1-8第三端相连，第八三通阀2-1-8第一端与电磁驱动微量泵2-6中的7号泵进液口相连，电磁驱动微量泵2-6中的7号泵出液口与检测单元3中的长光程流通池3-1进液口相连，第五三通阀2-1-5第一端与电磁驱动微量泵2-6中的6号泵出液口相连，电磁驱动微量泵2-6中的6号泵进液口与还原溶液(盐酸羟胺溶液)相连2-4；检测单元3中长光程流通池3-1出液口液体直接排废液，LED光源3-2与长光程流通池3-1光源入口通过光纤相连，长光程流通池3-1光源出口与光谱仪3-3光源入口通过光纤相连，光谱仪3-3-与电脑3-4通过USB连接线相连。
检测单元3中所用光纤为400um的芯径光纤。
装置中采样单元2中所有液体连接管路为1/16英寸的四氟管。
如图1中，气/液传输单元2中加粗线和细线分别代表本发明中两种工作模式，即检测模式和标定模式，实线和虚线分别代表本发明中二价铁离子和三价铁离子的检测。加粗实线代表二价铁离子的检测通道，细实线代表二价铁离子的零点标定通道；加粗虚线代表三价铁离子的检测通道，细虚线代表三价铁离子的零点标定通道。
简述本发明在运行时的工作流程，如图1中加粗实线所示为大气中二价铁离子的检测过程，采样单元1中采集的样品在样品收集器1-7中经由第一三通阀2-1-1第二端通过电磁驱动微量泵2-6中的1号泵泵入第三螺旋管混合腔2-5-3中的第一进液口，进行二价铁检测时，第三三通阀2-1-3第一端和第二端接通，染色溶液(菲洛嗪溶液)2-2通过电磁驱动微量泵2-6中的2号泵经由第三三通阀2-1-3中的第一端和第二端泵入第三螺旋管混合腔2-5-3第二进液口，第三螺旋管混合腔2-5-3出液口的液体经由第七三通阀2-1-7第二端和第一端以及第八三通阀2-1-8第二端和第一端，通过电磁驱动微量泵2-6的7号泵泵入长光程流通池3-1中进行检测，检测后的废液经由长光程流通池3-1的出液口排出，光谱仪3-3的检测信号通过USB连接线记录在电脑3-4中，等待进行数据分析。如图1中所示细实线为大气中二价铁离子的零点标定过程，染色溶液(菲洛嗪溶液)2-2由电磁驱动微量泵2-6中的2号泵泵入第三三通阀2-1-3第一端，经由第三三通阀2-1-3第一端和第三端进入第一螺旋管混合腔2-5-1的第一进液口，冲洗液(去离子水)2-3经由电磁驱动微量泵2-6的3号泵泵入第四三通阀2-1-4第一端，而后通过第四三通阀2-1-4第二端泵入第一螺旋管混合腔2-5-1的第二进液口，第一螺旋管混合腔2-5-1中的溶液经由第一螺旋管混合腔2-5-1的出液口进入第七三通阀2-1-7的第三端，此时第七三通阀2-1-7第三端与第一端相连，第七三通阀2-1-7中的液体经由第七三通阀2-1-7第三端和第一端进入第八三通阀2-1-8第二端，通过第八三通阀2-1-8第一端由电磁驱动微量泵2-6中的7号泵泵入长光程流通池3-1中进行检测，检测过程与大气中二价铁离子的检测过程相同。如图1中加粗虚线所示为大气中三价铁离子的检测过程，采样单元1中样品收集器1-7中的样品经由第一三通阀2-1-1第一端和第三端由电磁驱动微量泵2-6中的5号泵泵入第六螺旋管混合腔2-5-6第一进液口，还原溶液(盐酸羟胺溶液)2-4经由电磁驱动微量泵2-6中的6号泵泵入第五三通阀2-1-5第一端，此时第五三通阀2-1-5第一端与第三端相连，溶液进入第六螺旋管混合腔2-5-6第二进液口，第六螺旋管混合腔2-5-6中的液体经由第六螺旋管混合腔2-5-6出液口进入第五螺旋管混合腔2-5-5第二进液口，染色溶液(菲洛嗪溶液)2-2经由电磁驱动微量泵2-6中的4号泵泵入第二三通阀2-1-2第一端，经由第二三通阀2-1-2第三端进入第五螺旋管混合腔2-5-5第一进液口，液体经由第五螺旋管混合腔2-5-5出液口进入第六三通阀2-1-6第三端，此时第六三通阀2-1-6第三端与第一端相通，第六三通阀2-1-6中的液体经由第六三通阀2-1-6的第三端和第一端进入第八三通阀2-1-8第三端，此时第八三通阀2-1-8的第三端和第一端相通，进入第八三通阀2-1-8的液体经由第八三通阀2-1-8第三端和第一端由电磁驱动微量泵2-6中的7号泵泵入长光程流通池3-1进行检测。如图1中细虚线所示为大气中三价铁离子零点标定过程，染色溶液(菲洛嗪溶液)2-2通过电磁驱动微量泵2-6中的4号泵泵入第二三通阀2-1-2第一端，通过第二三通阀2-1-2第二端进入第二螺旋管混合腔2-5-2第二进液口，冲洗液(去离子水)2-3通过电磁驱动微量泵2-6中的3号泵泵入第四三通阀2-1-4第一端，并由第四三通阀2-1-4第三端进入第二螺旋管混合腔2-5-2第一进液口，进入第二螺旋管混合腔2-5-2的液体由第二螺旋管混合腔2-5-2出液口进入第四螺旋管混合腔2-5-4第一进液口，还原溶液(盐酸羟胺溶液)2-4经由电磁驱动微量泵2-6中的6号泵泵入第五三通阀2-1-5第一端，经由第五三通阀2-1-5第二端进入第四螺旋管混合腔2-5-4第二进液口，进入第四螺旋管混合腔2-5-4的液体经由第四螺旋管混合腔2-5-4出液口进入第六三通阀2-1-6第二端，此时第六三通阀2-1-6第二端与第一端相通，进入第六三通阀2-1-6的液体经由第六三通阀2-1-6第二端和第一端进入第八三通阀2-1-8第三端，而后通过第八三通阀2-1-8第一端由电磁驱动微量泵2-6中的7号泵泵入长光程流通池3-1进行检测。
图2是本发明在运行时的数据处理流程，本发明在具体应用中将数据信号存储于电脑中，所存储波长为吸收波长(560nm和625nm)以及参比波长(700nm)，通过吸光度计算公式(ABS＝log(I0/I)，其中ABS代表吸光度，I0代表625nm下的光强，I代表560nm下的光强。)以及配合的液标曲线，计算出相应时间的液相二价铁离子溶液浓度以及二价铁离子和三价铁离子溶液浓度，经过温度、液体流苏、气体流速以及压强修正，得到对应时间的大气中二价铁离子浓度以及对应时间内大气中二价铁离子和三价铁离子浓度，而后通过得到的同一次分析结果中的大气中二价铁离子浓度和三价铁离子浓度之和减去大气中二价铁离子浓度，便可以得到大气中三价铁离子浓度。
需要注意的是，公布实施例的目的在于帮助进一步理解本发明，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附权利要求的精神和范围内，各种替换和修改都是可能的。因此，本发明不应局限于实施例所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。

Claims (6)

1.一种在线检测大气中可溶性铁离子的湿化学测量装置，该装置包括采样单元、气/液传输单元、检测单元；采样单元至少包括螺旋管冷凝器、气液混合腔、捕捉器、采样泵、质量流量计、蠕动泵、抽水泵、样品收集器、吸收溶液、冷凝水、1/4英寸四氟管、1/16英寸四氟管；气/液传输单元至少包括电磁驱动微量泵、三通阀、螺旋管混合腔、染色溶液、还原溶液、冲洗液、1/16英寸四氟管；检测单元至少包括长光程流通池、LED光源、光谱仪、光纤、USB连接线和计算机；
采样单元中：
1A.螺旋管冷凝器的气体出口与质量流量计的气体进口相连接；所述质量流量计的气体出口与采样泵的进气口相连接；螺旋管冷凝器的出液口与第二蠕动泵的进液口相连；第二蠕动泵的出液口与样品收集器相连接；
1B.气液混合腔的液体进液口与第一蠕动泵的出液口相连接；所述第一蠕动泵的进液口与吸收溶液相连接；
1C.冷凝水与抽水泵的进液口相连；
气/液传输单元中：
2A.通过第一三通阀的三端分别连接样品收集器的出液口、电磁驱动微量泵的1号泵进液口和电磁驱动微量泵的5号泵进液口；
2B.电磁驱动微量泵的1号泵出液口与第三螺旋管混合腔的第一进液口相连；电磁驱动微量泵的2号泵进液口与染色溶液相连；电磁驱动微量泵的3号泵进液口与冲洗液相连；电磁驱动微量泵的4号泵进液口与染色溶液相连；电磁驱动微量泵的5号泵出液口与第六螺旋管混合腔的第一进液口相连；电磁驱动微量泵的6号泵进液口与还原溶液相连；
2C.通过第三三通阀的三端分别连接电磁驱动微量泵的2号泵出液口、第三螺旋管混合腔的第二进液口和第一螺旋管混合腔的第一进液口；
2D.通过第四三通阀的三端分别连接电磁驱动微量泵的3号泵出液口、第一螺旋管混合腔的第二进液口、第二螺旋管混合腔的第一进液口；
2E.通过第二三通阀的三端分别连接电磁驱动微量泵的4号泵出液口、第二螺旋管混合腔的第二进液口、第五螺旋管混合腔的第一进液口；
2F.通过第七三通阀的三端分别连接第八三通阀的第二端、第三螺旋管混合腔的出液口和第一螺旋管混合腔的出液口；
2G.第五三通阀的第一端与电磁驱动微量泵的6号泵出液口相连，第五三通阀的第三端与第六螺旋管混合腔的第二进液口相连；
2H.通过第六三通阀的三端分别连接第八三通阀的第三端、第四螺旋管混合腔的出液口、第五螺旋管混合腔的出液口；
2I.第二螺旋管混合腔的出液口与第四螺旋管混合腔的第一进液口相连；
2J.第六螺旋管混合腔的出液口与第五螺旋管混合腔的第二进液口相连；
2K.第八三通阀的第一端与电磁驱动微量泵的7号泵进液口相连；
2L.电磁驱动微量泵的7号泵出液口与检测单元中的长光程流通池的进液口相连；
检测单元中：
长光程流通池的出液口液体直接排废液；
LED光源与长光程流通池的光源入口相连；长光程流通池的光源出口与光谱仪的光源入口相连；光谱仪与计算机相连。
2.如权利要求1所述在线检测大气中可溶性铁离子的湿化学测量装置，其特征是，所述湿化学测量装置中，气路连接均采用1/4英寸四氟管；气液传输单元中液路连接均采用1/16英寸四氟管。
3.如权利要求1所述在线检测大气中可溶性铁离子的湿化学测量装置，其特征是，LED光源与长光程流通池的光源入口通过光纤相连；长光程流通池的光源出口与光谱仪的光源入口通过光纤相连；光谱仪与计算机通过USB连接线相连。
4.如权利要求1所述在线检测大气中可溶性铁离子的湿化学测量装置，其特征是，吸收溶液或冲洗液均为去离子水；和/或，染色溶液为菲洛嗪溶液；和/或还原溶液为盐酸羟胺溶液。
5.一种采用湿化学测量装置在线检测大气中可溶性铁离子的湿化学测量方法，其特征是，该装置包括采样单元、气/液传输单元、检测单元；采样单元至少包括螺旋管冷凝器、气液混合腔、捕捉器、采样泵、质量流量计、蠕动泵、抽水泵、样品收集器、吸收溶液、冷凝水、1/4英寸四氟管、1/16英寸四氟管；气/液传输单元至少包括电磁驱动微量泵、三通阀、螺旋管混合腔、染色溶液、还原溶液、冲洗液、1/16英寸四氟管；检测单元至少包括长光程流通池、LED光源、光谱仪、光纤、USB连接线和计算机；
所述湿化学测量方法包括如下步骤：
1)气体通过气液混合腔进入采样单元；吸收溶液通过第一蠕动泵进入气液混合腔；气液混合腔中的气体和液体经过螺旋管冷凝器进入捕捉器碰撞凝结成为液体，由第二蠕动泵泵入样品收集器；
2)采样单元工作阶段中，螺旋管冷凝器的外壁中循环的冷凝水由抽水泵将冷凝水泵出循环使用；废气经由质量流量计通过采样泵泵出；样品收集器中的样品经由第一三通阀的第二端通过电磁驱动微量泵的1号泵泵入第三螺旋管混合腔的第一进液口；
3)进行二价铁检测过程：
31)第三三通阀的第一端和第二端接通，染色溶液通过电磁驱动微量泵的2号泵经由第三三通阀的第一端和第二端泵入第三螺旋管混合腔的第二进液口；混合液由第三螺旋管混合腔的出液口经由第七三通阀的第二端和第一端及第八三通阀的第二端和第一端，通过电磁驱动微量泵的7号泵泵入长光程流通池中进行检测；
32)检测后的废液经由长光程流通池的出液口排出；
33)光谱仪的检测信号通过USB连接线记录在计算机中，可用于进行数据分析。
4)大气中二价铁离子的零点标定过程：
41)染色溶液由电磁驱动微量泵的2号泵泵入第三三通阀，经由第三三通阀的第一端和第三端进入第一螺旋管混合腔的第一进液口；
42)冲洗液经由电磁驱动微量泵的3号泵泵入第四三通阀的第一端，而后通过第四三通阀的第二端泵入第一螺旋管混合腔的第二进液口；
43)混合溶液经由第一螺旋管混合腔的出液口进入第七三通阀的第三端，此时第七三通阀的第三端与第一端相连，溶液进入第八三通阀的第二端，通过第八三通阀的第一端由电磁驱动微量泵的7号泵泵入长光程流通池中进行检测；
5)进行大气中三价铁离子的检测过程：
51)采样单元中样品收集器中的液体经由第一三通阀的第一端和第三端由电磁驱动微量泵的5号泵泵入第六螺旋管混合腔的第一进液口；
52)还原溶液经由电磁驱动微量泵的6号泵泵入第五三通阀的第一端，此时第五三通阀的第一端与第三端相连，溶液进入第六螺旋管混合腔的第二进液口，经由第六螺旋管混合腔的出液口进入第五螺旋管混合腔的第二进液口；
53)染色溶液经由电磁驱动微量泵的4号泵泵入第二三通阀的第一端，经由第二三通阀的第三端进入第五螺旋管混合腔的第一进液口；
54)液体经由第五螺旋管混合腔的出液口进入第六三通阀的第三端，此时第六三通阀的第三端与第一端相通，液体进入第八三通阀的第三端，由电磁驱动微量泵的7号泵泵入长光程流通池进行检测；
6)进行大气中三价铁离子零点标定过程：
61)染色溶液通过电磁驱动微量泵的4号泵泵入第二三通阀的第一端，通过第二三通阀的第二端进入第二螺旋管混合腔的第二进液口；
62)冲洗液通过电磁驱动微量泵的3号泵泵入第四三通阀的第一端，并由第四三通阀的第三端进入第二螺旋管混合腔的第一进液口；
63)液体由第二螺旋管混合腔的出液口进入第五螺旋管混合腔的第一进液口；
64)还原溶液经由电磁驱动微量泵的6号泵泵入第五三通阀的第一端，经由第五三通阀的第二端进入第四螺旋管混合腔的第二进液口；
65)液体经由第四螺旋管混合腔的出液口进入第六三通阀的第二端，经由第六三通阀的第一端进入第八三通阀的第三端；而后通过第八三通阀的第一端由电磁驱动微量泵的7号泵泵入长光程流通池进行检测；
通过上述步骤对大气中可溶性铁离子进行湿化学测量，实现在线检测大气中可溶性铁离子。
6.如权利要求5所述在线检测大气中可溶性铁离子的湿化学测量方法，其特征是，吸收溶液和冲洗液为去离子水；和/或，染色溶液为菲洛嗪溶液；和/或还原溶液为盐酸羟胺溶液。
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