CN112834767A - 全自动的化学分析检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了全自动的化学分析检测装置及检测方法。主要用于实现全自动的取样、添加试剂、混合反应、消解、萃取、分离和检测等化学分析过程，以节省人力资源，减少化学检测过程中的试剂消耗和废液排放，提高环境、食品和生化等领域的分析检测速度、精确度和准确度。

Description

全自动的化学分析检测装置及检测方法

技术领域

本发明涉及分析检测仪器，具体涉及全自动化学分析检测装置。

背景技术

随着社会的发展和生活水平的提高，人类对生活环境和食品的质量要求也日益提高，对自然环境的保护意识逐渐增强。因此，在农业、环境、食品及医药卫生领域需要日常分析检测的样品量与日俱增。为提高样品的检测速度和精度，科学家们开发了气泡间隔分析技术、流动注射分析技术、顺序注射技术以及全自动间断化学分析技术等各种自动化的化学分析技术。气泡间隔分析技术和流动注射分析技术是在密闭的管路中将样品和试剂连续混合反应后，输送至检测器检测的自动化分析技术。基于这两种技术的分析仪在运行时，均需要一直消耗试剂以形成稳定的基线，故而需要时刻关注基线的信号变化，而且偶然进入或产生的气泡将产生干扰信号，导致无效的检测结果。顺序注射技术虽然避免了试剂的持续消耗，样品和试剂的用量都非常少，但是由于样品和试剂是顺序注入反应盘管中混合反应，对只用少于2种试剂的化学反应混合效果还能满足要求，对于需要3种以上试剂的化学反应的混合效果和检测速度都将大打折扣，这也是目前基于该技术的商品化仪器未得到广泛应用的原因之一。全自动间断化学分析技术几乎是模拟手工分析操作，将样品置于一系列的反应容器中，再将试剂依次注入反应容器，混匀反应完全后，直接在反应容器中检测或将溶液转移至流通的检测池中检测。该类型的仪器结构复杂且体积大，目前还不能实现自动消解、萃取和分离等前处理操作，需要额外的仪器和设备，自动化程度仍有待提高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供了全自动的化学分析检测装置及检测方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案之一是：

一种全自动的化学分析检测装置，包括：进样模块、前处理模块、混合分离模块、检测模块、双向动力模块、多通道连接模块、三通连接模块、五通连接模块以及连通各模块的管路；其中，

所述进样模块包括并联设置的若干试剂瓶，所述若干试剂瓶中分别盛装有样品、反应试剂和清洗液；

所述前处理模块包括并联设置的控温反应器、紫外消解器和前处理柱；

所述混合分离模块包括混合分离器；所述混合分离器内部具有纺锤形的腔体，所述混合分离器上设有连通所述腔体的底部接口、顶部接口和中上部接口；

所述检测模块包括串联设置的检测器和废液瓶；

所述双向动力模块连通所述多通道连接模块的一端以及所述混合分离器的底部接口；

所述多通道连接模块的一端连通所述双向动力模块，所述多通道连接模块的另一端择一连通所述若干试剂瓶、所述控温反应器、所述紫外消解器、所述前处理柱、所述五通连接模块、所述检测模块；

所述三通连接模块的一端连通所述五通连接模块，所述三通连接模块的另一端择一连通所述检测模块的废液瓶、所述混合分离器的中上部接口；

所述五通连接模块的一端连通所述三通连接模块，所述五通连接模块的另一端择一连通所述控温反应器、所述紫外消解器、所述前处理柱、所述多通道连接模块。

一实施例中：所述多通道连接模块为多位选择阀，所述多位选择阀的公共接口择一连通所述多位选择阀的若干支路接口；所述多位选择阀的公共接口连通所述双向动力模块，所述若干支路接口分别连通所述若干试剂瓶、所述控温反应器、所述紫外消解器、所述前处理柱、所述五通连接模块、所述检测模块。

一实施例中：所述多位选择阀为四位、六位、八位、十位、十二位、十四位或十六位的选择阀。

一实施例中：所述三通连接模块为三通阀，所述三通阀的公共接口择一连通所述三通阀的第一接口、所述三通阀的第二接口；所述三通阀的公共接口连通所述五通连接模块，所述三通阀的第一接口连通所述废液瓶，所述三通阀的第二接口连通所述混合分离器的中上部接口。

一实施例中：所述五通连接模块为五通，所述五通的公共接口连通所述三通连接模块，所述五通的第一接口连通所述控温反应器，所述五通的第二接口连通所述紫外消解器，所述五通的第三接口连通所述前处理柱，所述五通的第四接口连通所述多通道连接模块。

一实施例中：所述多通道连接模块为并联设置的若干开关阀或若干三通阀。

一实施例中：所述三通连接模块为并联设置的两个开关阀。

一实施例中：所述混合分离器的腔体的中段为管形，直径为3mm～30mm，高度为3mm～70mm，所述腔体的两端为锥形，高度为3mm～50mm。

一实施例中：所述中上部接口与所述顶部接口的距离为0～10mm。

一实施例中：所述混合分离模块还包括空气过滤器，所述空气过滤器连通所述混合分离器的顶部接口。

一实施例中：所述双向动力模块包括双向泵，所述双向泵为具有正反转功能的蠕动泵或多元柱塞泵。

一实施例中：所述检测器包括带有流通式检测池的分光光度计、荧光光度计、原子吸收光度计、电感耦合等离子体发射光谱仪、电感耦合等离子体质谱仪或电化学检测器等。

一实施例中：所述前处理柱包括固相萃取柱、在线氧化或还原柱等。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案之二是：

一种利用上述全自动的化学分析检测装置的检测方法，包括：

1)所述多通道连接模块切换至盛装有样品的样品瓶，通过双向动力模块将样品送入混合分离器；随后进行步骤2)，或直接进行步骤3)；

2)所述多通道连接模块切换至所述前处理模块，通过双向泵将混合分离器内的液体送入前处理模块进行前处理；前处理结束后再通过双向泵将液体送回混合分离器；随后进行步骤3)，或直接进行步骤4)；

3)所述多通道连接模块依次切换至各试剂瓶，通过双向动力模块将各反应试剂依次送入混合分离器；随后重复步骤2)后进行步骤4)，或直接进行步骤4)；

4)循环混合反应；随后重复步骤2)或3)，或直接进行步骤5)；

5)通过双向动力模块将反应液送入检测器检测；

6)检测结束后，多通道连接模块切换至盛装有清洗液的试剂瓶，通过双向动力模块将清洗液送入混合分离器；随后多通道连接模块依次切换至各模块，通过双向动力模块将混合分离器内的清洗液依次送入各模块并进行清洗。

本发明所涉及的设备、试剂、工艺、参数等，除有特别说明外，均为常规设备、试剂、工艺、参数等，不再作实施例。

本发明所列举的所有范围包括该范围内的所有点值。

本发明所述“大约”、“约”或“左右”等指的是所述范围或数值的±20％范围内。

本发明中，所述“室温”即常规环境温度，可以为10～30℃。

本技术方案与背景技术相比，它具有如下优点：

1.本发明的全自动的化学分析检测装置集成了控温反应器、紫外消解器和前处理柱等化学分析中常用的前处理模块，体积小，集成度高；

2.本发明的全自动的化学分析检测装置设有独特的混合分离器，体积小巧，既可以在化学反应中起到混合作用，又可以成为液液萃取时的分离器；

3.本发明的全自动的化学分析检测装置试剂消耗量少，运行过程中无需一直注入试剂，有利于节能减排和降低分析测试的成本；

4.本发明的全自动的化学分析检测装置运行灵活，反应时间可以根据目标物浓度的高低而调整混合时间，分析过程程序化控制，自动化程度高；

5.本发明的全自动的化学分析检测装置可通过一台装置分析检测多种目标物，有利于降低仪器成本，节省实验室空间。

附图说明

图1为本发明实施例的全自动的化学分析检测装置流路示意图。

图2为用多个并联开关阀替代实施例的多位选择阀的方案的流路示意图。

附图标记：

多位选择阀1，多位选择阀的公共接口1-0，多位选择阀的支路接口a/b/c/d/e/f/g/h/i/j/k/l；替代方案的开关阀a’/b’/c’/d’/e’/f’/g’/h’/i’/j’/k’/l’；

双向泵2；

混合分离器3，底部接口3-1，顶部接口3-2，中上部接口3-3，腔体3-4；

三通阀4，三通阀的公共接口4-0，三通阀的第一接口4-1，三通阀的第二接口4-2；

检测器5；

五通6，五通的公共接口6-0，五通的第一接口6-1，五通的第二接口6-2，五通的第三接口6-3，五通的第四接口6-4；

控温反应器7；紫外消解器8；前处理柱9；空气过滤器10；

样品瓶11；反应试剂瓶12-1/12-2/12-3/12-4/12-5；清洗液瓶13；废液瓶14。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“横”、“竖”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系是基于附图中的立体图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例

如图1所示，本实施例的全自动的化学分析检测装置包括1个多位选择阀1、1个双向泵2、1个混合分离器3、1个三通阀4、1个检测器5、1个五通6、1个控温反应器7、1个紫外消解器8、1根前处理柱9、1个空气过滤器10、样品瓶11、各种反应试剂瓶12-1/12-2/12-3/12-4/12-5、清洗液瓶13和废液瓶14。

多位选择阀1可以采用四位、六位、八位、十位、十二位、十四位或十六位的选择阀，它包括一个公共接口1-0和环绕在其四周的多个支路接口a/b/c/d/e/f/g/h/i/j/k/l，每次有且仅有一个支路接口a/b/c/d/e/f/g/h/i/j/k/l与公共接口1-0连通。本实施例中的多位选择阀1也可以用多个并联的开关阀a’/b’/c’/d’/e’/f’/g’/h’/i’/j’/k’/l’或三通阀来替代，达到选择单一通道的效果，流路示意图如图2所示。

双向泵2可以采用具有正反转功能的蠕动泵或多元柱塞泵，流速范围为0.01mL/min～1L/min。

混合分离器3采用内部具有类似纺锤状的腔体3-4的圆柱或长方体模块，内部腔体3-4主体为管状空腔，直径为3mm～30mm，高度为3mm～70mm，空腔的两端为两个大小一样的锥形，高度为3mm～50mm。混合分离器3呈竖直状态安装，包括底部接口3-1、顶部接口3-2和靠近顶部的中上部接口3-3。其中，中上部接口3-3与顶部接口3-2的距离为0～10mm。混合分离器3可以采用玻璃或石英制成，也可以采用聚四氟乙烯、有机玻璃或聚醚醚酮等惰性的塑料加工制成。

三通阀4为电磁三通阀、电磁夹管阀或电机驱动的旋切三通阀，包括一个公共接口4-0和选择性与公共接口4-0连通的第一接口4-1和第二接口4-2。本实施例中的三通阀4也可以用2个开关阀来替代，达到选择单一通道的效果。

检测器5可以选用带有流通式检测池的分光光度计、荧光光度计、原子吸收光度计、电感耦合等离子体发射光谱仪、电感耦合等离子体质谱仪和电化学检测器等。

五通6是一个含有五个连通的接口的连接模块，包括一个公共接口6-0和与公共接口6-0连通的第一接口6-1、第二接口6-2、第三接口6-3和第四接口6-4。五通6可以采用玻璃或石英烧制，也可以采用聚四氟乙烯、有机玻璃或聚醚醚酮等惰性的塑料加工制成。

控温反应器7由一个可控温的加热棒和缠绕在加热棒上的聚四氟乙烯管或石英管组成，外面是一个保温壳，可控制温度范围为室温～250℃。聚四氟乙烯管或石英管也起储液盘管和混合盘管的作用，其内径为0.5mm～3mm，长度为0.05m～10m。

紫外消解器8由一根紫外灯管和缠绕在灯管上的石英管或氟化乙烯丙烯(FEP)等可透过紫外线的管路组成，内径为0.5mm～3mm，长度为0.05m～10m。紫外灯管和盘管封装在一个内壁全反射的外壳之内。反应盘管也可以起储液盘管和混合盘管的作用。

前处理柱9可以根据需求采用固相萃取柱、在线氧化或还原柱等。

空气过滤器10为孔径0.1μm～0.45μm的针头式过滤器，用于防止空气中的颗粒物进入分析仪。

以上部件通过聚四氟乙烯管连接形成液体流路，聚四氟乙烯管的内径为0.5mm～3mm、外径1.6mm～5mm。

如图1所示，多位选择阀1上环绕的各个支路接口a、b/c/d/e/f、g、h、i、j、k、l分别连接样品瓶11、反应试剂瓶12-1/12-2/12-3/12-4/12-5、控温反应器7、紫外消解器8、前处理柱9、五通的第四接口6-4、检测器5入口和清洗液瓶13。多位选择阀1的公共接口1-0连接双向泵2的一个接口，双向泵2的另一个接口连接混合分离器3的底部接口3-1；控温反应器7、紫外消解器8和前处理柱9的另一接口分别接至五通的第一接口6-1、五通的第二接口6-2和五通的第三接口6-3；五通的公共接口6-0接至三通阀4的公共接口4-0；三通阀4的第一接口4-1接至废液瓶14，三通阀4的第二接口4-2接至混合分离器3的中上部接口3-3；混合分离器3的顶部接口3-2接空气过滤器10。

使用时，多位选择阀1切换至样品瓶11所在的阀位a，启动双向泵2，以恒定的流速运行一定时间，泵入一定量的样品至混合分离器3中，停止双向泵2；多位选择阀1依次切换至所需的反应试剂瓶12-1/12-2/12-3/12-4/12-5的阀位b/c/d/e/f，启动双向泵2，以恒定的流速运行一定时间，依次泵入一定量的试剂；此时视反应条件的需要，若需要在一定的温度下混合反应或需要紫外消解或需要过前处理柱9，则多位选择阀1切换至阀位g或h或i、三通阀4切换至第二接口4-2，启动双向泵2，以恒定的流速将混合分离器3内的溶液泵出、经多位选择阀1的阀位g或h或i进入控温反应器7或紫外消解器8或前处理柱9、再经五通6的公共接口6-0、三通阀4的公共接口4-0和第二接口4-2回到混合分离器3，形成循环混合状态；若反应无需任何前处理，则只需将多位选择阀1切换至阀位j、三通阀4切换至第二接口4-2，启动双向泵2，使混合分离器3内的溶液经多位选择阀1的阀位j、五通6的第四接口6-4和公共接口6-0、三通阀4的公共接口4-0和第二接口4-2回到混合分离器3，形成循环混合状态。混合一定时间后，若反应已完成，则停止双向泵2，多位选择阀1切换至阀位k，启动双向泵2，将混合分离器3内的溶液送入检测器5并记录信号值后，排入废液瓶14；若反应尚未完成、需再加入其他试剂，则继续切换多位选择阀1至所需的试剂瓶的阀位，重复上述加试剂和混合的过程，直至加入全部所需的试剂、完成全部混合反应后，将混合液送入检测器5检测。完成检测后，多位选择阀1将阀位切换至清洗液瓶13的阀位l，启动双向泵2，将清洗液泵入并充满混合分离器3后，停止双向泵2；多位选择阀1依次切换至之前用过的每个前处理阀位，启动双向泵2清洗所有的阀位和流路管道。

以下通过实验例进一步说明本发明。

实验例1采用分光光度计的全自动化学分析检测装置及海水中亚硝酸盐氮的测定

化学反应原理：在酸性条件下，亚硝酸盐与磺胺进行重氮化反应，其产物再与盐酸萘乙二胺偶合生成红色偶氮染料，于543nm波长测定吸光度，吸光度与亚硝酸盐含量成正比。

实施步骤：如图1所示，采用实施例的全自动化学分析检测装置，检测器5采用配备3cm光程流通池的分光光度计，检测波长543nm，连接各个部件的管路为内径0.8mm、外径1.6mm的聚四氟乙烯管，所用的试剂均为分析纯。采用的多位选择阀1为十二位阀，清洗液为去离子水，反应试剂瓶12-1装浓度为10g/L、配于1.2mol/L盐酸中的磺胺溶液，反应试剂瓶12-2装浓度为1g/L的盐酸萘乙二胺溶液。采用的混合分离器3内部管状空腔直径为10mm，高度为60mm，锥形高度为15mm，整个空腔容积约5.5mL；混合分离器3的中上部接口3-3与顶部接口3-2的距离为2mm。采用的双向泵2为蠕动泵，配备内径为0.89mm的硅橡胶泵管。采用的三通阀4为电磁三通阀。控温反应器7、紫外消解器8和前处理柱9均正常安装，但检测过程中不切换至相应的阀位，控温反应器7和紫外消解器8的电源均断开。

十二位选择阀1切换至样品瓶11的阀位a，启动双向泵2，往混合分离器3泵入5mL水样后，双向泵2停止；十二位选择阀1切换至反应试剂瓶12-1的阀位b，启动双向泵2，泵入0.1mL磺胺溶液后，双向泵2停止；十二位选择阀1切换至阀位j，三通阀4切换至第二接口4-2，反向启动双向泵2，将溶液从混合分离器3的底部接口3-1抽出，经阀位j、五通6的第四接口6-4和公共接口6-0、三通阀4的公共接口4-0和第二接口4-2，从混合分离器3的中上部接口3-3回到混合分离器3内部，形成循环混合状态，持续混合1min后停止。

十二位选择阀1切换至反应试剂瓶12-2的阀位c，启动双向泵2泵入0.1mL盐酸萘乙二胺溶液后，双向泵2停止；十二位选择阀1切换至阀位j，反向启动双向泵2，将溶液从混合分离器3的底部接口3-1抽出，再次经阀位j、五通6的第四接口6-4和公共接口6-0、三通阀4的公共接口4-0和第二接口4-2，从混合分离器3的中上部接口3-3回到混合分离器3内部，形成循环混合状态，持续混合1min后停止；转换双向泵2的方向并运行10s、以将阀位j和混合分离器3中上部接口3-3之间管路内的溶液抽回至混合分离器3内，停止双向泵2。十二位选择阀1切换至阀位k，启动双向泵2，将混合分离器3内的溶液送入检测器5检测，记录吸光度后，排至废液瓶14，停止双向泵2。

十二位选择阀1切换至清洗液瓶13的阀位l，启动双向泵2，将清洗液泵入并充满混合分离器3后，停止双向泵2；十二位选择阀1切换至阀位j，反向启动双向泵2，用混合分离器3中的清洗液清洗阀位j和混合分离器3之间的管路30s后，三通阀4切换至第一接口4-1，将清洗液排至废液瓶14；十二位选择阀1切换至清洗液的阀位l，启动双向泵2，将清洗液泵入并充满混合分离器3后，停止双向泵2；十二位选择阀1切换至阀位k，反向启动双向泵2，用清洗液清洗检测器5，并排空混合分离器3。

重复以上步骤，开始下一个样品的检测。

本实验例测得海水中亚硝酸盐氮的标准曲线线性方程为A＝2.0239C_亚硝氮-0.0076(n＝7，R²＝0.9991)，其中A为分光光度计记录的吸光度，C_亚硝氮为亚硝酸盐氮的浓度，单位mg/L(以氮计)，线性范围在0.0075mg/L～0.6mg/L之间。测得厦大白城附近表层海水中的亚硝酸盐浓度在0.058mg/L～0.084mg/L之间，加标回收率在93.2％～107.8％之间。

实验例2采用分光光度计的全自动化学分析检测装置及水中总氮的测定

化学反应原理：在碱性条件下，样品中的含氮化合物在95℃±2℃、紫外线照射下，被过硫酸盐氧化为硝酸盐，经镉柱还原为亚硝酸盐；亚硝酸盐在酸性条件下与磺胺进行重氮化反应，其产物再与盐酸萘乙二胺偶合生成红色偶氮染料，于543nm波长测定吸光度。

实施步骤：如图1所示，采用实施例的全自动化学分析检测装置，检测器5采用配备1cm光程流通池的分光光度计，检测波长543nm，连接各个部件的管路为内径0.8mm、外径1.6mm的聚四氟乙烯管，所用试剂均为分析纯。采用的控温反应器7内部盘管为长度4m、内径0.8mm、外径1.6mm的聚四氟乙烯管，温度设置为95℃±0.2℃；采用的紫外消解器8紫外灯管功率14W，内部缠绕的盘管为长度4m、内径0.8mm、外径1.6mm的氟化乙烯丙烯(FEP)管；采用的前处理柱9为镉还原柱，长60mm，内径3.2mm，外径5.3mm；清洗液为去离子水，反应试剂瓶12-1装浓度为50g/L的过硫酸钾溶液，反应试剂瓶12-2装浓度为25g/L、pH＝9.0的四硼酸钠缓冲液，反应试剂瓶12-3装浓度为85g/L、pH＝8.5的氯化铵缓冲液，反应试剂瓶12-4和反应试剂瓶12-5分别装与实验例1相同的磺胺溶液和盐酸萘乙二胺溶液。多位选择阀1、双向泵2、混合分离器3和三通阀4均与实验例1一致。

十二位选择阀1切换至样品瓶11的阀位a，启动双向泵2，往混合分离器3泵入1.6mL水样后，双向泵2停止；十二位选择阀1切换至反应试剂瓶12-1的阀位b，启动双向泵2，泵入0.4mL过硫酸钾溶液后，双向泵2停止；十二位选择阀1切换至阀位g，三通阀4切换至第二接口4-2，反向启动双向泵2，将溶液从混合分离器3的底部接口3-1抽出，经阀位g、控温反应器7和三通阀4的第二接口4-2，从混合分离器3的中上部接口3-3回到混合分离器3内部，形成循环混合状态，溶液反复经过控温反应器7进行高温消解；双向泵2持续运行2min后，转换方向运行30s、以将控温反应器7盘管内的溶液抽回至混合分离器3中，停止双向泵2。

十二位选择阀1切换至反应试剂瓶12-2的阀位c，启动双向泵2，泵入0.4mL四硼酸钠缓冲液后，双向泵2停止；十二位选择阀1切换至阀位h，三通阀4切换至第二接口4-2，反向启动双向泵2，将溶液从混合分离器3的底部接口3-1抽出，经阀位h、紫外消解器8和三通阀4的第二接口4-2，从混合分离器3的中上部接口3-3回到混合分离器3内部，形成循环混合状态，溶液反复经过紫外消解器8进行消解；双向泵2持续运行2min后，转换方向运行30s、以将紫外消解器8盘管内的溶液抽回至混合分离器3中，停止双向泵2。至此，样品中的含氮化合物被氧化成硝酸盐。

十二位选择阀1切换至反应试剂瓶12-3的阀位d，启动双向泵2，泵入2.4mL氯化铵缓冲液后，双向泵2停止；十二位选择阀1切换至阀位i，三通阀4切换至第一接口4-1，反向启动双向泵2，将溶液从混合分离器3的底部接口3-1抽出，经阀位i将镉还原柱9中原有的氯化铵缓冲液经三通阀4的第一接口4-1排出至废液瓶14；排出0.5mL后，三通阀4切换至第二接口4-2，溶液回流至混合分离器3中，双向泵2持续运行1min，使混合溶液反复流经镉还原柱9，将样品中的硝酸盐还原成亚硝酸盐，停止双向泵2。

十二位选择阀1切换至反应试剂瓶12-4的阀位e，启动双向泵2，泵入0.1mL磺胺溶液后，双向泵2停止；十二位选择阀1切换至阀位j，三通阀4切换至第二接口4-2，反向启动双向泵2，将溶液从混合分离器3的底部接口3-1抽出，经阀位j、五通6的第四接口6-4和公共接口6-0、三通阀4的公共接口4-0和第二接口4-2，从混合分离器3的中上部接口3-3回到混合分离器3内部，形成循环混合状态，双向泵2持续运行1min后停止。

十二位选择阀1切换至反应试剂瓶12-5的阀位f，启动双向泵2泵入0.1mL盐酸萘乙二胺溶液后，双向泵2停止；十二位选择阀1切换至阀位j，反向启动双向泵2，将溶液从混合分离器3的底部接口3-1抽出，再次经阀位j、五通6的第四接口6-4和公共接口6-0、三通阀4的公共接口4-0和第二接口4-2，从混合分离器3的中上部接口3-3回到混合分离器3内部，形成循环混合状态，双向泵2持续运行1min后停止，转换方向并运行10s、以将阀位j和混合分离器3中上部接口3-3之间管路内的溶液抽回至混合分离器3中，停止双向泵2；十二位选择阀1切换至阀位k，反向启动双向泵2，将混合分离器3内的溶液送入检测器5检测，记录吸光度后，排至废液瓶14，停止双向泵2。

十二位选择阀1切换至清洗液瓶13的阀位l，启动双向泵2，将清洗液泵入并充满混合分离器3后，停止双向泵2；十二位选择阀1切换至阀位g，三通阀4切换至第一接口4-1，反向启动双向泵2，用混合分离器3中的清洗液清洗控温反应器7的盘管并排空后，停止双向泵2。十二位选择阀1切换至清洗液瓶13的阀位l，启动双向泵2，将清洗液泵入并充满混合分离器3后，停止双向泵2；十二位选择阀1切换至阀位h，三通阀4切换至第一接口4-1，反向启动双向泵2，用混合分离器3中的清洗液清洗紫外消解器8的盘管并排空后，停止双向泵2。十二位选择阀1切换至清洗液瓶13的阀位l，启动双向泵2，将清洗液泵入并充满混合分离器3后，停止双向泵2；十二位选择阀1切换至阀位k，反向启动双向泵2，用清洗液清洗检测器5，并排空混合分离器3。

十二位选择阀1切换至反应试剂瓶12-3的阀位d，启动双向泵2，泵入2.5mL氯化铵缓冲液至混合分离器3后，停止双向泵2；十二位选择阀1切换至阀位i，三通阀4切换至第一接口4-1，反向启动双向泵2，将氯化铵缓冲液送入镉还原柱9，排出其内残留的溶液，并用氯化铵溶液充满镉还原柱9。

十二位选择阀1切换至清洗液瓶13的阀位l，启动双向泵2，将清洗液泵入并充满混合分离器3后，停止双向泵2；十二位选择阀1切换至阀位j，反向启动双向泵2，用混合分离器3中的清洗液清洗阀位j、五通6和三通阀4之间的管路30s后，三通阀4切换至第一接口4-1，将清洗液排至废液瓶14并将阀位j和三通阀4的第一接口4-1之间的管路排空。

重复以上步骤，开始下一个样品的检测。

本实验例测定水中以氨基乙酸配制得到总氮的标准曲线线性方程为A＝0.2012C_总氮+0.0620(n＝6，R²＝0.9997)，其中A为分光光度计记录的吸光度，C_总氮为总氮的浓度，单位mg/L(以氮计)，线性范围在0.08mg/L～5mg/L之间。测得厦大芙蓉湖水中的总氮浓度为1.83mg/L，加标回收率在90.4％～105.2％之间。

实验例3采用分光光度计的全自动化学分析检测装置及水中阴离子表面活性剂的测定

化学反应原理：阴离子表面活性剂与阳离子染料亚甲基蓝形成亚甲基蓝活性物质，经三氯甲烷萃取后，在650nm波长处测量有机相的吸光度，吸光度与阴离子表面活性剂的浓度成正比。

实施步骤：如图1所示，采用本实施例的全自动化学分析检测装置，检测器5采用配备1cm光程流通池的分光光度计，检测波长650nm，连接各个部件的管路为内径0.8mm、外径1.6mm的聚四氟乙烯管，所用试剂均为分析纯。采用的控温反应器7内部盘管为长度4m、内径0.8mm、外径1.6mm的聚四氟乙烯管，温度设置为室温；紫外消解器8和前处理柱9均正常安装，但检测过程中不切换至相应的阀位，紫外灯电源断开；清洗液为20％(v/v)异丙醇溶液，反应试剂瓶12-1装浓度为0.02g/L的碱性亚甲基蓝溶液，反应试剂瓶12-2装三氯甲烷，反应试剂瓶12-3装浓度为0.02g/L的酸性亚甲基蓝溶液，反应试剂瓶12-4和反应试剂瓶12-5在本实施例中无需使用。除了泵管改用内径0.76mm的氟橡胶管，多位选择阀1、双向泵2、混合分离器3和三通阀4均与实验例1一致。

测定样品时，十二位选择阀1切换至样品瓶11的阀位a，启动双向泵，往混合分离器3泵入3.2mL水样后，双向泵2停止；十二位选择阀1切换至反应试剂瓶12-1的阀位b，启动双向泵2，泵入1mL碱性亚甲基蓝溶液后，双向泵2停止；十二位选择阀1切换至阀位j，三通阀4切换至第二接口4-2，反向启动双向泵2，将溶液从混合分离器3的底部接口3-1抽出，经阀位j、五通6的第四接口6-4和公共接口6-0、三通阀4的公共接口4-0和第二接口4-2，从混合分离器3的中上部接口3-3回到混合分离器3内部，形成循环混合状态，样品中的阴离子表面活性剂与亚甲基蓝反应形成亚甲基蓝活性物质，持续混合1min后，双向泵2停止。

十二位选择阀1切换至反应试剂瓶12-2的阀位c，启动双向泵2，泵入1mL三氯甲烷后，双向泵2停止；十二位选择阀1切换至阀位j，三通阀4切换至第二接口4-2，反向启动双向泵2，将溶液从混合分离器3的底部接口3-1抽出，经阀位j、五通6的第四接口6-4和公共接口6-0、三通阀4的公共接口4-0和第二接口4-2，从混合分离器3的中上部接口3-3回到混合分离器3内部，形成循环混合状态，三氯甲烷与样品充分混合，将亚甲基蓝活性物质萃取至三氯甲烷中；持续混合萃取3min后，双向泵2转换方向运行30s、以将管路内的溶液抽回至混合分离器3中，停止双向泵2，溶液在混合分离器3中静置1min，此时在重力作用下三氯甲烷与水相分离而存留于混合分离器3底部。

十二位选择阀1切换至阀位g，启动双向泵2，将混合分离器2底部的液体抽出1.2mL并送至控温反应器7的盘管中储存。为确保三氯甲烷被全部抽出，此处抽出的液体体积大于加入的三氯甲烷体积。十二位选择阀1切换至阀位j，三通阀4切换至第一接口4-1，启动双向泵2，将混合分离器3内剩余的溶液从底部接口3-1抽出，经阀位j、五通6的第四接口6-4和公共接口6-0、三通阀4的公共接口4-0和第一接口4-1，排至废液瓶14。

十二位选择阀1切换至反应试剂瓶12-3的阀位d，启动双向泵2，泵入1.2mL酸性亚甲基蓝溶液后，双向泵2停止。十二位选择阀1切换至阀位g，启动双向泵2，将控温反应器7盘管中的溶液泵回混合分离器3与酸性亚甲基蓝溶液混合，直至盘管中的溶液排空后，停止双向泵2。十二位选择阀1切换至阀位j，三通阀4切换至第二接口4-2，反向启动双向泵2，将溶液从混合分离器3的底部接口3-1抽出，经阀位j、五通6的第四接口6-4和公共接口6-0、三通阀4的公共接口4-0和第二接口4-2，从混合分离器3的中上部接口3-3回到混合分离器3内部，形成循环混合状态，三氯甲烷中的干扰物质被反萃取至酸性亚甲基蓝溶液；持续混合萃取3min后，双向泵2转换方向运行30s、将管路内的溶液抽回至混合分离器3中，停止双向泵2，使溶液在混合分离器3中静置1min，此时在重力作用下三氯甲烷与水相分离而存留于混合分离器3底部。十二位选择阀1切换至阀位k，反向启动双向泵2，将0.8mL混合分离器3底部的三氯甲烷送入检测器5检测，记录吸光度后，排至废液瓶14，停止双向泵2。

十二位选择阀1切换至阀位j，三通阀4切换至第一接口4-1，启动双向泵3，将混合分离器3内剩余的溶液从底部接口3-1抽出，经阀位j、五通6的第四接口6-4和公共接口6-0、三通阀4的公共接口4-0和第一接口4-1，排至废液瓶14。十二位选择阀1切换至清洗液瓶13的阀位l，启动双向泵2，将清洗液泵入并充满混合分离器3后，停止双向泵2；十二位选择阀1切换至阀位g，三通阀4切换至第一接口4-1，反向启动双向泵2，用混合分离器3中的清洗液清洗控温反应器7的盘管并排空后，停止双向泵2。十二位选择阀1切换至反应试剂瓶12-2的阀位c，启动双向泵2，泵入3mL三氯甲烷后，停止双向泵2；十二位选择阀1切换至阀位k，反向启动双向泵2，用2.5mL三氯甲烷清洗检测器5后，停止双向泵2；十二位选择阀1切换至阀位j，三通阀4切换至第一接口4-1，启动双向泵2，将剩余的三氯甲烷经阀位j、五通6的第四接口6-4和公共接口6-0、三通阀4的公共接口4-0和第一接口4-1，排至废液瓶14。十二位选择阀1切换至清洗液瓶13的阀位l，启动双向泵2，将清洗液泵入并充满混合分离器3后，停止双向泵2；十二位选择阀1切换至阀位j，三通阀4切换至第二接口4-2，反向启动双向泵2，用混合分离器3中的清洗液清洗阀位j、五通6和三通阀4之间的管路30s后，三通阀4切换至第一接口4-1，将清洗液排至废液瓶14并将阀位j和三通阀4的第一接口4-1之间的管路排空。

之后重复以上步骤，开始下一个样品的检测。

本实验例测定水中以十二烷基苯磺酸钠配制得到阴离子表面活性剂的标准曲线线性方程为A＝0.1536C_阴离子+0.0006(n＝6，R²＝0.9995)，其中A为分光光度计记录的吸光度，C_阴离子为阴离子表面活性剂的浓度，单位mg/L(以十二烷基苯磺酸钠计)，线性范围在0.040mg/L～2.0mg/L之间。测得厦大芙蓉湖水中的阴离子表面活性剂浓度为0.073mg/L，加标回收率在92.2％～115.6％之间。

以上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (10)

1.一种全自动的化学分析检测装置，其特征在于：包括：进样模块、前处理模块、混合分离模块、检测模块、双向动力模块、多通道连接模块、三通连接模块、五通连接模块以及连通各模块的管路；其中，

所述进样模块包括并联设置的若干试剂瓶，所述若干试剂瓶中分别盛装有样品、反应试剂和清洗液；

所述前处理模块包括并联设置的控温反应器、紫外消解器和前处理柱；

所述混合分离模块包括混合分离器；所述混合分离器内部具有纺锤形的腔体，所述混合分离器上设有连通所述腔体的底部接口、顶部接口和中上部接口；

所述检测模块包括串联设置的检测器和废液瓶；

所述双向动力模块连通所述多通道连接模块的一端以及所述混合分离器的底部接口；

所述多通道连接模块的一端连通所述双向动力模块，所述多通道连接模块的另一端择一连通所述若干试剂瓶、所述控温反应器、所述紫外消解器、所述前处理柱、所述五通连接模块、所述检测模块；

所述三通连接模块的一端连通所述五通连接模块，所述三通连接模块的另一端择一连通所述检测模块的废液瓶、所述混合分离器的中上部接口；

所述五通连接模块的一端连通所述三通连接模块，所述五通连接模块的另一端择一连通所述控温反应器、所述紫外消解器、所述前处理柱、所述多通道连接模块。

2.根据权利要求1所述的全自动的化学分析检测装置，其特征在于：所述多通道连接模块为多位选择阀，所述多位选择阀的公共接口择一连通所述多位选择阀的若干支路接口；所述多位选择阀的公共接口连通所述双向动力模块，所述若干支路接口分别连通所述若干试剂瓶、所述控温反应器、所述紫外消解器、所述前处理柱、所述五通连接模块、所述检测模块。

3.根据权利要求2所述的全自动的化学分析检测装置，其特征在于：所述多位选择阀为四位、六位、八位、十位、十二位、十四位或十六位的选择阀。

4.根据权利要求1所述的全自动的化学分析检测装置，其特征在于：所述三通连接模块为三通阀，所述三通阀的公共接口择一连通所述三通阀的第一接口、所述三通阀的第二接口；所述三通阀的公共接口连通所述五通连接模块，所述三通阀的第一接口连通所述废液瓶，所述三通阀的第二接口连通所述混合分离器的中上部接口。

5.根据权利要求1所述的全自动的化学分析检测装置，其特征在于：所述五通连接模块为五通，所述五通的公共接口连通所述三通连接模块，所述五通的第一接口连通所述控温反应器，所述五通的第二接口连通所述紫外消解器，所述五通的第三接口连通所述前处理柱，所述五通的第四接口连通所述多通道连接模块。

6.根据权利要求1所述的全自动的化学分析检测装置，其特征在于：所述多通道连接模块为并联设置的若干开关阀或若干三通阀；所述三通连接模块为并联设置的两个开关阀。

7.根据权利要求1所述的全自动的化学分析检测装置，其特征在于：所述混合分离器的腔体的中段为管形，直径为3mm～30mm，高度为3mm～70mm，所述腔体的两端为锥形，高度为3mm～50mm；所述中上部接口与所述顶部接口的距离为0～10mm。

8.根据权利要求1所述的全自动的化学分析检测装置，其特征在于：所述混合分离模块还包括空气过滤器，所述空气过滤器连通所述混合分离器的顶部接口。

9.根据权利要求1所述的全自动的化学分析检测装置，其特征在于：所述双向动力模块包括双向泵，所述双向泵为具有正反转功能的蠕动泵或多元柱塞泵；所述检测器包括带有流通式检测池的分光光度计、荧光光度计、原子吸收光度计、电感耦合等离子体发射光谱仪、电感耦合等离子体质谱仪或电化学检测器；所述前处理柱包括固相萃取柱、在线氧化或还原柱。

10.一种利用权利要求1至9中任一项所述的全自动的化学分析检测装置的检测方法，其特征在于：包括：

1)所述多通道连接模块切换至盛装有样品的试剂瓶，通过双向动力模块将样品送入混合分离器；随后进行步骤2)，或直接进行步骤3)；

2)所述多通道连接模块切换至所述前处理模块，通过双向泵将混合分离器内的液体送入前处理模块进行前处理；前处理结束后再通过双向泵将液体送回混合分离器；随后进行步骤3)，或直接进行步骤4)；

3)所述多通道连接模块依次切换至各试剂瓶，通过双向动力模块将各反应试剂依次送入混合分离器；随后重复步骤2)后进行步骤4)，或直接进行步骤4)；

4)循环混合反应；随后重复步骤2)或3)，或直接进行步骤5)；

5)通过双向动力模块将反应液送入检测器检测；

6)检测结束后，多通道连接模块切换至盛装有清洗液的试剂瓶，通过双向动力模块将清洗液送入混合分离器；随后多通道连接模块依次切换至各模块，通过双向动力模块将混合分离器内的清洗液依次送入各模块并进行清洗。

Images