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利用表面增強(qiáng)紅外吸收效應(yīng)產(chǎn)生的紅外吸收光譜分析水體砷化合物種類的方法
【專利摘要】一種應(yīng)用范圍廣泛、分析快速簡(jiǎn)便以及利于環(huán)保的利用表面增強(qiáng)紅外吸收效應(yīng)產(chǎn)生的紅外吸收光譜與水體中砷化合物種類的方法。技術(shù)方案是：其特征在于包括如下步驟：（1）通過(guò)泵輸送被測(cè)水樣溶液；（2）水樣溶液與醋酸和醋酸鈉緩沖溶液管路中的醋酸和醋酸鈉緩沖溶液和螯合劑溶液管路中的螯合劑-酒石酸鉀混合；（3）與水樣中砷化合物中一甲基砷化合物選擇性形成螯合物的樣品與乙二胺四乙酸管路中的乙二胺四乙酸溶液混合；（4）混合后的溶液進(jìn)入紅外吸收池；（5）使近紅外波段光λ1-λ2同步通過(guò)紅外吸收池；（6）位于紅外吸收池探測(cè)窗口處的CCD光電探測(cè)器同步采集λ1-λ2的光譜數(shù)據(jù)，得到波長(zhǎng)-光強(qiáng)二維光譜；（7）計(jì)算分析水中砷化物的種類以及其濃度。
【專利說(shuō)明】利用表面增強(qiáng)紅外吸收效應(yīng)產(chǎn)生的紅外吸收光譜分析水體砷化合物種類的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于水體中砷化合物種類分析方法領(lǐng)域，具體地說(shuō)是一種應(yīng)用范圍廣泛、分析快速簡(jiǎn)便以及利于環(huán)保的利用表面增強(qiáng)紅外吸收效應(yīng)產(chǎn)生的紅外吸收光譜與水體中砷化合物種類的方法。
[0002]本方法利用表面增強(qiáng)紅外吸收效應(yīng)產(chǎn)生的紅外吸收光譜與水體中各種砷化合物本身具有的“紅外特征光譜”的光學(xué)特性一即各種砷化合物的分子振動(dòng)頻率不同具有不同紅外吸收波長(zhǎng)進(jìn)行比對(duì)，分析水體中各種砷化合物的種類，同時(shí)根據(jù)光譜強(qiáng)度計(jì)算各種砷化合物的濃度。
【背景技術(shù)】
[0003]砷元素是一種廣泛分布于自然界的元素。近年來(lái)，由于采煤及其它工業(yè)污染，使地下水以及地表水中砷的濃度不斷增加，砷污染已經(jīng)成為一個(gè)潛在的公共衛(wèi)生問(wèn)題。砷在自然界中以無(wú)機(jī)和有機(jī)的形式存在，無(wú)機(jī)如砷酸鹽(As(V))、亞砷酸鹽(As(III))。甲基化的有機(jī)砷化合物，尤其是一甲基砷化合物(MMA)和二甲基砷化合物(DMA)，主要砷化物對(duì)大鼠的半致死量LD50(mg/ kg)分別為:亞砷酸鹽(As III) 14，砷酸鹽(As V) 20, MMA700-1800，DMA 700-2600?？梢钥闯?，不同形態(tài)砷的毒性不同，無(wú)機(jī)砷的毒性最大，有機(jī)砷的毒性較小，因此在水體分析中測(cè)定砷的含量時(shí)，進(jìn)行砷的形態(tài)分析十分必要，對(duì)有機(jī)砷和無(wú)機(jī)砷的不同毒性大小綜合評(píng)價(jià)，比用砷的總量來(lái)評(píng)價(jià)更具科學(xué)性。
傳統(tǒng)方法中，分光光度法、原子吸收光譜法、氫化物發(fā)生原子熒光光譜法、電感耦合等離子體發(fā)射光譜法、電感耦合等離子體質(zhì)譜法等，大都只測(cè)定樣品中的總砷量，不能給出有關(guān)毒性的確切信息。因此目前常采用區(qū)分和定量測(cè)定各個(gè)砷形態(tài)的分析方法和技術(shù)，例如色譜分離結(jié)合原子光譜測(cè)定，最常采用的是陽(yáng)離子交換、陰離子交換、反相色譜或是這些技術(shù)的組合。其中，陰離子交換色譜可以分離具有陰離子特性的無(wú)機(jī)的和一甲基及二甲基砷形態(tài)化合物。目前還有選擇電感耦合等離子質(zhì)譜和氫化物發(fā)生原子熒光光譜法作為色譜的檢測(cè)系統(tǒng)，因?yàn)樗梢院?jiǎn)便地連接高效液相色譜，測(cè)定具有高的靈敏度。但是這種體系的成本和維修費(fèi)用非常昂貴，難以在常規(guī)分析中推廣。另外方法都是采用現(xiàn)場(chǎng)取樣后到實(shí)驗(yàn)室分析的模式，即不能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)、實(shí)時(shí)測(cè)量的方式，樣品運(yùn)輸過(guò)程以及處理過(guò)程易引入其他干擾物質(zhì)，影響分析的準(zhǔn)確性。因此這個(gè)過(guò)程對(duì)于痕量級(jí)元素分析，不可能保證不會(huì)出現(xiàn)二次受污的可能性，而且對(duì)于復(fù)雜多變的水體環(huán)境，例如:元素形態(tài)受時(shí)空影響大；多數(shù)又處于相互關(guān)聯(lián)、相互影響的狀態(tài)；環(huán)境中溫度壓力變化大，其結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性受到質(zhì)疑，從而不能確切掌握水質(zhì)現(xiàn)狀及其異常變化。
[0004]另外分析過(guò)程繁雜，條件苛刻、試劑消耗量大、產(chǎn)生二次污染等，對(duì)于復(fù)雜多變的水體環(huán)境，即有機(jī)物結(jié)構(gòu)和濃度受時(shí)空影響大，多數(shù)又處于相互關(guān)聯(lián)、相互影響的狀態(tài)；水體環(huán)境的溫度和壓力變化大；對(duì)于海水高濃度離子，如氯離子，含量相對(duì)穩(wěn)定等因素，其結(jié)果的準(zhǔn)確性和可信性將受到質(zhì)疑。[0005]上述方法不同程度存在著以下缺陷:1、必須在實(shí)驗(yàn)室中完成，應(yīng)用不能現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)，范圍受到限制。2、分析持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，至少需要幾天時(shí)間。3、分析過(guò)程繁雜，條件苛刻、能耗大，對(duì)實(shí)驗(yàn)人員的技術(shù)水平要求高。4、必須使用化學(xué)試劑，產(chǎn)生二次污染，不利于環(huán)保。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供了一種應(yīng)用范圍廣泛、分析快速簡(jiǎn)便以及利于環(huán)保的利用表面增強(qiáng)紅外吸收效應(yīng)產(chǎn)生的紅外吸收光譜與水體中砷化合物種類的方法。
[0007]為了達(dá)到解決上述技術(shù)問(wèn)題的目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種利用紅外吸收光譜分析水體中各種砷化合物種類的方法，其特征在于本發(fā)明的方法步驟如下:
(1)通過(guò)水樣泵輸送被測(cè)水樣溶液；
(2)水樣溶液在水樣泵的作用下先后與醋酸和醋酸鈉緩沖溶液管路中的醋酸和醋酸鈉緩沖溶液以及螯合劑溶液管路中的螯合劑-酒石酸鉀混合，水樣溶液、醋酸和醋酸鈉緩沖溶液以及螯合劑-酒石酸鉀的混合比例為1:0.05:1，螯合劑在緩沖溶液提供的pH條件下與砷化合物中一甲基砷化合物選擇性形成螯合物，該物質(zhì)在近紅外有特定吸收波長(zhǎng)；
(3)與水樣中砷化合物中一甲基砷化合物選擇性形成螯合物的樣品繼續(xù)在管路中流動(dòng)，流動(dòng)SOOmm-1OOOmm后與乙二胺四乙酸管路中的乙二胺四乙酸溶液混合，混合比例在1:1-1:2之間，乙二胺四乙酸與砷化合物中二甲基砷化合物形成選擇性螯合物，該螯合物在近紅外有特定吸收波長(zhǎng)；
(4).混合后的溶液進(jìn)入紅外吸收池，吸收池的窗口材料采用氟化鈣，氟化鈣表面制備對(duì)砷化合物具有紅外吸收增強(qiáng)效應(yīng)的薄膜材料-石墨烯，石墨烯表面涂附聚甲基丙烯酸來(lái)消除水對(duì)紅外的吸收；
(5)利用美國(guó)海洋光學(xué)NIRQuest近紅外光譜儀光路系統(tǒng)，使近紅外波段光λ^ λ 2同步通過(guò)紅外吸收池；
(6)位于紅外吸收池探測(cè)窗口處的CXD光電探測(cè)器同步采集X1-X2的光譜數(shù)據(jù)，得到波長(zhǎng)-光強(qiáng)二維光譜；
(7)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)經(jīng)過(guò)計(jì)算分析水中砷化物的種類以及其濃度。
[0008]在本發(fā)明中，還具有以下技術(shù)特征:水樣流量為5.0-10.0ml/min。
[0009]在本發(fā)明中，還具有以下技術(shù)特征:醋酸和醋酸鈉緩沖溶液流量為0.1-0.5ml/min, pH范圍為4.0O~5.00。提供形成螯合物所需的溶液酸堿環(huán)境。
[0010]在本發(fā)明中，還具有以下技術(shù)特征:與砷化合物中一甲基砷化合物選擇性形成螯合物的酒石酸鉀流量為5.0-10.0ml/min，濃度為(2-3) X 10_2 mol/L。
[0011 ]在本發(fā)明中，還具有以下技術(shù)特征:與砷化合物中二甲基砷化合物形成選擇性螯合物的乙二胺四乙酸流量為10-20ml/min，(5-6) X 10_2 mol/L。
[0012]在本發(fā)明中，還具有以下技術(shù)特征:紅外吸收池的窗口材料采用氟化鈣，氟化鈣表面制備對(duì)砷化合物具有紅外吸收增強(qiáng)效應(yīng)的薄膜材料-石墨烯，石墨烯表面涂附具有消除水對(duì)紅外的吸收的聚甲基丙烯酸。
[0013]在本發(fā)明中，還具有以下技術(shù)特征:泵為蠕動(dòng)泵，管路采用聚四氟乙烯材料制成。
[0014]在本發(fā)明中，還具有以下技術(shù)特征:CCD探測(cè)元件采用美國(guó)海洋光學(xué)背照式二維面陣CCD光譜儀。
[0015]在本發(fā)明中，還具有以下技術(shù)特征:微型計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)，通過(guò)軟件編程實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的控制和光譜信號(hào)分析處理。
[0016]本發(fā)明的效果是:
本發(fā)明利用用表面增強(qiáng)紅外吸收效應(yīng)產(chǎn)生的紅外吸收光譜分析水體中各種砷化合物種類的方法并測(cè)量其濃度的方法，是目前環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的重要組成部分，它是應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)、CCD全譜直讀原理，光譜信號(hào)包含有砷化物“特征光譜”信息，經(jīng)過(guò)光路系統(tǒng)分光后，導(dǎo)入CCD探測(cè)元件，光信號(hào)經(jīng)光電探測(cè)處理轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出，輸出電信號(hào)經(jīng)微弱信號(hào)放大電路進(jìn)行轉(zhuǎn)換，放大到一定電壓幅度送數(shù)據(jù)處理部分的A/D轉(zhuǎn)換通道進(jìn)行量化，時(shí)間序列積分處理后得到全譜。
[0017]通過(guò)時(shí)間序列積分處理后得到砷化物的全譜，根據(jù)各種砷化物的“特征光譜”，經(jīng)軟件對(duì)全譜進(jìn)行分析得到水體中各種砷化物的種類，經(jīng)標(biāo)定后得到其濃度。
[0018]經(jīng)實(shí)驗(yàn)室標(biāo)定和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試等措施，來(lái)獲取不同水體的砷化物修正系數(shù)，建立修正系數(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)。根據(jù)信號(hào)時(shí)間序列積分譜圖和各種砷化物的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即可測(cè)出被測(cè)水樣中各種砷化物的濃度。
[0019]本發(fā)明利用表面增強(qiáng)紅外吸收效應(yīng)產(chǎn)生的紅外吸收光譜分析水體中各種砷化合物種類并測(cè)量其濃度的方法，能夠準(zhǔn)確、連續(xù)、快速的分析測(cè)試水體中各種砷化物的種類并計(jì)算出其含量，可在惡劣的環(huán)境中長(zhǎng)期可靠工作。
[0020]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1是本發(fā)明方法工作原理流程圖；
圖2是本發(fā)明方法所采用的檢測(cè)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖中標(biāo)號(hào)說(shuō)明:1.水樣；2.空白溶液-蒸餾水；3.水樣泵；4.一甲基砷化物螯合齊U;5.—甲基砷化物螯合劑蠕動(dòng)泵；6.二甲基砷化物螯合劑；7.二甲基砷化物螯合劑蠕動(dòng)泵；8.緩沖溶液蠕動(dòng)泵；9.緩沖溶液；10.紅外吸收池；11.數(shù)據(jù)處理部分；12.CXD探測(cè)部分；13.控制部分；14.紅外光路系統(tǒng)；15.廢液收集；16.吸收池窗口。
【具體實(shí)施方式】
[0023]參見(jiàn)圖1、圖2，
本發(fā)明的方法步驟如下:
(1)通過(guò)泵3輸送被測(cè)水樣溶液I;
(2)水樣溶液I在泵3的作用下先后與醋酸和醋酸鈉緩沖溶液管路中的醋酸和醋酸鈉緩沖溶液9和螯合劑溶液管路中的螯合劑-酒石酸鉀4混合，水樣溶液、醋酸和醋酸鈉緩沖溶液以及螯合劑-酒石酸鉀的混合比例為1:0.05:1，螯合劑在緩沖溶液提供的pH條件下與砷化合物中一甲基砷化合物選擇性形成螯合物，該物質(zhì)在近紅外有特定吸收波長(zhǎng)；
(3)與水樣中砷化合物中一甲基砷化合物選擇性形成螯合物的樣品繼續(xù)在管路中流動(dòng)，流動(dòng)SOOmm-1OOOmm距離后與乙二胺四乙酸管路中的乙二胺四乙酸溶液6混合，乙二胺四乙酸與砷化合物中二甲基砷化合物形成選擇性螯合物，該螯合物在近紅外有特定吸收波長(zhǎng);
(4).混合后的溶液進(jìn)入紅外吸收池10，吸收池的窗口材料16采用氟化鈣，氟化鈣表面制備對(duì)砷化合物具有紅外吸收增強(qiáng)效應(yīng)的薄膜材料-石墨烯，石墨烯表面涂附聚甲基丙烯酸來(lái)消除水對(duì)紅外的吸收；
(5)利用美國(guó)海洋光學(xué)NIRQuest近紅外光譜儀光路系統(tǒng)14，使近紅外波段光X1-A2同步通過(guò)紅外吸收池。；
(6)位于紅外吸收池探測(cè)窗口處的C⑶光電探測(cè)器12同步采集A1-A2的光譜數(shù)據(jù)，得到波長(zhǎng)-光強(qiáng)二維光譜；
(6)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)經(jīng)過(guò)計(jì)算分析水中砷化物的種類以及其濃度。
[0024]所述方法的水樣流量為5.0-10.0ml/min。
[0025]所述方法的醋酸和醋酸鈉緩沖溶液流量為0.1-0.5ml/min，pH范圍為4.0O~
5.00，提供形成螯合物所需的溶液酸堿環(huán)境。
[0026]所述方法的與砷化合物中一甲基砷化合物選擇性形成螯合物的酒石酸鉀流量為
5.0-10.0ml/min,濃度為(2-3) X I(T2 mol/L。
[0027]所述方法的與砷化合物中二甲基砷化合物形成選擇性螯合物的乙二胺四乙酸流量為 10-20ml/min, (5-6) X 1(T2 mol/L。
[0028]所述方法的紅外吸收池的窗口材料采用氟化鈣，氟化鈣表面制備對(duì)砷化合物具有紅外吸收增強(qiáng)效應(yīng)的薄膜材料-石墨烯，石墨烯表面涂附具有消除水對(duì)紅外的吸收的聚甲
基丙烯酸。
[0029]所述方法的泵為蠕動(dòng)泵，管路采用聚四氟乙烯材料制成。
[0030]所述方法采用美國(guó)海洋光學(xué)NIRQuest近紅外光譜儀光路系統(tǒng)。
[0031]所述方法的CCD探測(cè)元件采用美國(guó)海洋光學(xué)背照式二維面陣CCD光譜儀。
[0032]所述方法采用微型計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)分析處理系統(tǒng)，通過(guò)軟件編程實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的控制和光譜信號(hào)分析處理。
[0033]本發(fā)明的工作原理是:紅外吸收光譜可以通過(guò)測(cè)量分子的振動(dòng)頻率進(jìn)而檢測(cè)不同的分子，是常見(jiàn)的分析手段，具有分析精度高、重復(fù)性好的優(yōu)點(diǎn)，而且具有檢測(cè)速度快、抗環(huán)境干擾的優(yōu)點(diǎn)。由于無(wú)機(jī)砷化物，例如無(wú)機(jī)砷酸鹽(As (V))、無(wú)機(jī)亞砷酸鹽(As(III))的分子振動(dòng)頻率不同，無(wú)機(jī)砷酸鹽(As(V))紅外吸收峰位于ΗΟ?Τ?δΟΟοπ-1、無(wú)機(jī)亞砷酸鹽(As(III))的吸收峰約為1560cm—1、另外有機(jī)砷化物例如一甲基砷化合物(MMA)和二甲基砷化合物(DMA)的特征螯合物同樣在近紅外有特征吸收峰，一甲基砷化合物(MMA)與螯合劑酒石酸鉀形成的螯合物的-的吸收峰約為1050CHT1，二甲基砷化合物(DMA)與螯合劑乙二胺四乙酸形成的螯合物的的吸收峰約為1200-1250(^'根據(jù)上述反應(yīng)原理可知，各種砷化物經(jīng)過(guò)適當(dāng)反應(yīng)都會(huì)具有“特征光譜”。在適當(dāng)條件下，通過(guò)紅外光路系統(tǒng)得到以波長(zhǎng)為橫坐標(biāo)和以光譜序列為縱坐標(biāo)的平面色散圖，再通過(guò)CCD探測(cè)元件，以光譜直讀方式一次得到全譜，經(jīng)軟件對(duì)全譜進(jìn)行分析可以得到水體中各種砷化物的種類，經(jīng)標(biāo)定后還可以得到其濃度。
[0034]由于水中砷化物屬于痕量級(jí)，有時(shí)通過(guò)常規(guī)紅外吸收不易得到清晰的紅外光譜圖，但是利用石墨烯的表面增強(qiáng)紅外吸收效應(yīng)可以提高紅外吸收強(qiáng)度數(shù)萬(wàn)倍，使得利用紅外吸收光譜技術(shù)探測(cè)水中砷化物成為可能。由于石墨烯具有量子光學(xué)效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、宏觀量子隧道效應(yīng)和介電限域效應(yīng)等獨(dú)特特性，低維石墨烯表面體系往往表現(xiàn)出特殊的物理、化學(xué)性能，其中表面增強(qiáng)紅外吸收是低維石墨烯表面體系的特殊光學(xué)現(xiàn)象，因此利用表面紅外增強(qiáng)紅外吸收技術(shù)分析水中砷化物是一種非常理想的手段，具有現(xiàn)場(chǎng)、快速，簡(jiǎn)便，靈敏的特點(diǎn)。
[0035]CO) (Charge Coupled Devices)即電荷f禹合陣列檢測(cè)器,是一種以電荷量表示光強(qiáng)大小，用藕合方式傳輸電荷量的器件，它具有自掃描、光譜范圍寬、動(dòng)態(tài)范圍大、體積小、功耗低、壽命長(zhǎng)、可靠性高等優(yōu)點(diǎn).將CCD 二維線陣放在光譜面上，一次曝光就可獲得整個(gè)光譜.它具有的特點(diǎn):
1.光譜范圍寬，量子效率高(可達(dá)90%以上)，暗電流小，噪聲低，可實(shí)現(xiàn)多道同時(shí)采集數(shù)據(jù)，它的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可作為光譜分析儀中的全譜直讀探測(cè)元件，同時(shí)采集數(shù)據(jù)，獲得波長(zhǎng)一強(qiáng)度二維譜圖。
[0036]2.通過(guò)時(shí)間序列積分可以探測(cè)非常微弱的光譜信號(hào)。獲取時(shí)間分辨的光譜信號(hào)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)光譜的快速分析。通過(guò)與紅外光譜儀光路系統(tǒng)結(jié)合CCD探測(cè)元件可以對(duì)光譜信號(hào)進(jìn)行采集，時(shí)間序列積分后，可獲得光譜強(qiáng)度隨波長(zhǎng)變化的二維光譜圖，通過(guò)處理軟件可以分析水中砷化物的種類同時(shí)測(cè)定其濃度。
[0037]CXD探測(cè)元件優(yōu)點(diǎn)是所有的像元(N個(gè))同時(shí)曝光，整個(gè)光譜可同時(shí)取得，比一般的單通道光譜系統(tǒng)檢測(cè)同一段光譜的總時(shí)間快N倍，在攝取整個(gè)光譜的過(guò)程中不需要光譜儀進(jìn)行機(jī)械掃描，不存在由于機(jī)械系統(tǒng)引起的波長(zhǎng)不重復(fù)的誤差；減少了光源強(qiáng)度不穩(wěn)定引起的譜線相對(duì)強(qiáng)度誤差；可測(cè)量光譜變化的動(dòng)態(tài)過(guò)程。
[0038]整個(gè)系統(tǒng)是光、機(jī)、電、算一體化的光電探測(cè)系統(tǒng)。按工作模塊可分成六部分--第一部分是化學(xué)反應(yīng)，主要是針對(duì)水中砷化物中有機(jī)砷本身紅外吸收不明顯而進(jìn)行螯合處理，使之具有紅外吸收特征；第二部分是紅外光學(xué)系統(tǒng)部分，主要通過(guò)分光器件將紅外波段在空間上分離開(kāi)，遵循光色散原理；第三部分是光電轉(zhuǎn)換和放大部分，以光電效應(yīng)原理為基礎(chǔ)，將空間上分開(kāi)的光信號(hào)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，我們主要采用CCD探測(cè)元件；第四部分是數(shù)據(jù)采集、記錄部分，該部分完成電信號(hào)的采集、A / D轉(zhuǎn)換、傳輸和存儲(chǔ):第五部分是控制部分，主要負(fù)責(zé)光電信號(hào)采集過(guò)程中的時(shí)序控制；第六部分是軟件處理部分，主要負(fù)責(zé)得到光譜的分析和計(jì)算。
[0039]通過(guò)集成化學(xué)反應(yīng)、光路系統(tǒng)、CCD檢測(cè)元件對(duì)水體中砷化物種類進(jìn)行實(shí)時(shí)定性、定量分析的方法是目前非常有效的水體砷化物分析手段，是重要的發(fā)展方向。
[0040]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非是對(duì)本發(fā)明作其它形式的限制，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員可能利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容加以變更或改型為等同變化的等效實(shí)施例。但是凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與改型，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種利用表面增強(qiáng)紅外吸收效應(yīng)產(chǎn)生的紅外吸收光譜分析水體中砷化合物種類的方法，其特征在于包括下列步驟: (1)通過(guò)水樣泵輸送被測(cè)水樣溶液； (2)水樣溶液在水樣泵的作用下先后與醋酸和醋酸鈉緩沖溶液管路中的醋酸和醋酸鈉緩沖溶液以及螯合劑溶液管路中的螯合劑-酒石酸鉀混合，水樣溶液、醋酸和醋酸鈉緩沖溶液以及螯合劑-酒石酸鉀的混合比例為1:0.05:1，螯合劑在緩沖溶液提供的pH條件下與砷化合物中一甲基砷化合物選擇性形成螯合物，該物質(zhì)在近紅外有特定吸收波長(zhǎng)； (3)與水樣中砷化合物中一甲基砷化合物選擇性形成螯合物的樣品繼續(xù)在管路中流動(dòng)，流動(dòng)SOOmm-1OOOmm后與乙二胺四乙酸管路中的乙二胺四乙酸溶液混合，混合比例在1:1-1:2之間，乙二胺四乙酸與砷化合物中二甲基砷化合物形成選擇性螯合物，該螯合物在近紅外有特定吸收波長(zhǎng)； (4)混合后的溶液進(jìn)入紅外吸收池，吸收池的窗口材料料-石墨烯，石墨烯表面涂附聚甲基丙烯酸來(lái)消除水對(duì)紅外的吸收； (5)利用美國(guó)海洋光學(xué)NIRQuest近紅外光譜儀光路系統(tǒng)，使近紅外波段光λ- λ 2同步通過(guò)紅外吸收池； (6)位于紅外吸收池探測(cè)窗口處的CXD光電探測(cè)器同步采集X1-X2的光譜數(shù)據(jù)，得到波長(zhǎng)-光強(qiáng)二維光譜； (7)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)經(jīng)過(guò)計(jì)算分析水中砷化物的種類以及其濃度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的水樣流量為5.0-10.0ml/min。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述醋酸和醋酸鈉緩沖溶液流量為0.1-0.5ml/min, pH范圍為4.00~5.00，提供形成螯合物所需的溶液酸堿環(huán)境。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，所述的與砷化合物中一甲基砷化合物選擇性形成螯合物的酒石酸鉀流量為5.0-10.0ml/min，濃度為2X 10_2 -3X 10_2mol/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的與砷化合物中二甲基砷化合物形成選擇性螯合物的乙二胺四乙酸流量為10-20ml/min，濃度為5X 10_2 -6X 10_2mOl/L。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的紅外吸收池的窗口材料采用氟化鈣，氟化鈣表面制備對(duì)砷化合物具有紅外吸收增強(qiáng)效應(yīng)的薄膜材料-石墨烯，石墨烯表面涂附具有消除水對(duì)紅外的吸收的聚甲基丙烯酸。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述洗脫過(guò)程中含吡咯烷基二硫代甲酸銨與水體中無(wú)機(jī)汞形成的絡(luò)合物的洗脫液，流量為1.0 — 5.0ml/min。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的泵為蠕動(dòng)泵，管路采用聚四氟乙烯材料制成。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述方法的CCD探測(cè)元件采用美國(guó)海洋光學(xué)背照式二維面陣CCD光譜儀。
【文檔編號(hào)】G01N21/359GK104020133SQ201410266866
【公開(kāi)日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年6月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月16日
【發(fā)明者】馬然, 劉巖, 張述偉, 吳寧, 吳丙偉, 褚東志, 高楊, 王茜, 石小梅, 張穎, 劉東彥, 郭翠蓮, 張穎穎, 范萍萍, 呂靖, 王昭玉, 張國(guó)華, 任國(guó)興, 曹璐, 張婷, 曹煊, 王洪亮, 程巖, 侯廣利 申請(qǐng)人:山東省科學(xué)院海洋儀器儀表研究所