CN102564837A - 新型紫外前处理装置 - Google Patents

Abstract

本发明新型紫外前处理装置涉及一种用于元素形态分析领域中联用技术的接口技术。其目的是为了提供一种结构简单，进一步提高紫外照度，消解效率高的新型紫外前处理装置。本发明新型紫外前处理装置包括低压汞灯和石英管，所述低压汞灯包括灯管、电极和电源，其中所述石英管位于所述灯管内，石英管的两端分别与灯管的管壁固定连接，所述灯管的内壁与石英管外壁构成密闭的气室，所述电极位于气室内。

Description

新型紫外前处理装置

技术领域

本发明涉及一种用于元素形态分析领域中联用技术的接口技术，特别是涉及一种利用紫外线进行消解或光化学反应的装置。

背景技术

紫外前处理装置目前在元素的形态分析领域应用的非常广泛，几乎是必备的配件，由于一些元素具有各种形态，如无机形态和有机形态，低价态和高价态，As的无机形态有亚砷酸根[As(III)]和砷酸根[As(V)]，有机形态有二甲基砷酸(DMA)、一甲基砷酸(MMA)等等，元素的不同形态表现出不同的毒性，As(III)和As(V)都是剧毒的，而DMA和MMA基本对人体无害，为了准确评价样品中所含元素的毒性，就需要对元素进行形态分析。目前广泛采用的形态分析仪器是液相色谱和光谱检测器的联用，首先在色谱上分离，然后柱后流出的分离物经氢化物反应，生成气态的氢化物，再进入到光谱检测器中进行检测。在氢化物发生的衍生过程中，不同元素形态的氢化物发生效率是不同的，砷形态中As(III)的发生效率是最高的，而动物性食品中的砷甜菜碱(AsB)，饲料中的洛克沙胂(Roxarsone)和阿散酸(p-ASA)的直接氢化物发生效率很低，很难被检测，其它如汞、硒、锡、锑等元素的有机形态也是类似的情况，通用的解决办法是在衍生之前通过紫外前处理将元素的有机形态消解成无机形态，提高氢化物发生效率，从而增强检测信号；此外硒酸根[Se(VI)]的氢化物信号基本没有，也需要通过紫外前处理提供能量将其在线还原成***根[Se(IV)]以提高检测信号。

紫外前处理装置另一个重要的应用就是作为光化学反应器，研究发现很多元素，包括传统的氢化物发生元素有砷、锑、硒、锡、汞等，过渡元素有镍、钴、铜、铁，贵金属元素有银、金、铂，非金属元素有碘、硫，在溶液存在某些低分子量有机溶剂(如甲酸、乙酸、丙酸、甲醛等)的介质中，经过紫外照射就能生成这些元素相应的气态物质，它的原理就是小分子量的有机溶剂经紫外照射后，生成激发态的自由基分子，激发态的自由基分子与溶液中的目标元素反应，生成各自的气态物。尤其是汞，不加低分子量有机试剂的辅助，在紫外照射下直接就可以生成单质汞，在汞的光化学发生反应中，低分子量有机试剂只是起到消除干扰的作用。

传统的紫外前处理装置，例如中国实用新型专利CN201184876Y公开的一种“用于液相色谱和原子荧光联用的在线紫外消解/还原***”，就是简单地在紫外灯表面缠绕石英管，然后样品溶液流经紫外灯表面，这种方式有几个缺点，首先是光照强度不够，由紫外灯发出的光要透过灯壁，然后再透过缠绕的石英管照射样品溶液，作用到溶液上的光照强度已经大幅减弱；再就是样品溶液中的基体干扰大，当样品溶液中存在高浓度的有机溶剂如甲醇、乙腈等，它们会大量吸收入射的紫外光，导致作用在溶液上的有效光强很低，严重影响了消解效率。实验表明样品溶液含有0.5％甲醇的AsB信号根本检测不到，这就限制了流动相中不能使用高浓度的有机溶剂，使得有些需要使用高浓度有机溶剂流动相的元素形态分析无法进行，如锡的形态分离就需要至少90％的甲醇作为流动相，而且样品溶液需要先跟氧化剂(过硫酸钾或双氧水)混合，辅助增强消解效率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种结构简单，进一步提高紫外照度，消解效率高的新型紫外前处理装置。

本发明新型紫外前处理装置，包括低压汞灯和石英管，所述低压汞灯包括灯管、电极和电源，其中所述石英管位于所述灯管内，石英管的两端分别与灯管的管壁固定连接，所述灯管的内壁与石英管外壁构成密闭的气室，所述电极位于气室内。

本发明新型紫外前处理装置，其中所述石英管的两端分别连接有进口端和出口端，所述进口端和出口端位于所述灯管外部。

本发明新型紫外前处理装置，其中所述石英管包括若干直流段和弯折段，若干所述直流段沿所述灯管长度方向平行分布在灯管内，直流段之间通过弯折段相连通。

本发明新型紫外前处理装置，其中所述弯折段大体呈U型，弯折段的外壁与所述灯管的管壁固定连接。

本发明新型紫外前处理装置，其中所述灯管的材料为石英，所述石英管与灯管之间采用烧结的方式相固定。

本发明新型紫外前处理装置与现有技术不同之处在于本发明新型紫外前处理装置将样品溶液流经的管线放置在低压汞灯内，管线由石英制成，光透过率极好，当汞灯工作时，发出的紫外光完全作用在石英管内的溶液上，极大的提高了光照强度。其作用的机理有两个方面，一是灯内石英管受到多个方向的照射，所以其受照光强大幅提高；二是灯内加入石英管后，汞的辉光放电会沿其表面进行，进一步增强了照度。新型的紫外前处理装置完全克服了传统的紫外前处理装置的一些缺点，首先是光照强度的极大提高，同时也很大程度上解决了样品溶液中高浓度有机基体的干扰问题，实验表明，即使溶液含有30％甲醇的AsB也有比较好的信号，突破了流动相中高浓度有机溶剂的限制，使得分析锡、铅等元素的形态成为可能，并且不需要任何的氧化剂作为辅助溶剂，节省了溶剂的消耗。

下面结合附图对本发明的新型紫外前处理装置作进一步说明。

附图说明

图1为本发明新型紫外前处理装置的结构示意图；

图2为AsB在不同浓度甲醇中的消解效率；

图3为汞形态的光化学发生谱图。

具体实施方式

如图1所示，本发明新型紫外前处理装置包括低压汞灯1和石英管2，低压汞灯1包括石英灯管3、电极4和电源5，石英管2位于灯管3内，石英管2的两端分别与灯管3的管壁通过烧结的方式固定在一起，石英管2包括若干直流段9和弯折段10，若干直流段9沿灯管3长度方向平行分布在灯管3内，直流段9之间通过U型弯折段10相连通，弯折段10的外壁与灯管3的管壁通过烧结的方式固定连接。灯管3的内壁与石英管2外壁构成密闭的气室6，气室6内充满低压汞蒸气，电极4位于气室6内。石英管2的两端分别连接有进口端7和出口端8，进口端7和出口端8位于灯管3外部，待测溶液可以从进口端7进入石英管2，然后从出口端8流出。

实施例一

在pH＝6.0的磷酸盐缓冲溶液中配制50μg/L的AsB溶液，不需要加任何氧化剂辅助，在不同的蠕动泵转速下，直接通过新型紫外前处理装置照射，经过照射后的溶液用形态分析仪检测，得到AsB的消解转化率，参见表1，并且考察了在不同甲醇浓度中AsB消解效率的变化，参见图2，结果表明，由于本发明新型紫外前处理装置的消解能力增强，AsB的信号基本不受甲醇浓度的影响。

表1AsB的消解转化率结果

实施例二.

配制浓度均为50μg/L的无机汞、甲基汞、乙基汞的混合溶液，进样后在流动相的推动下在C18色谱柱上吸附洗脱分离，柱后流出液直接通过本发明新型紫外前处理装置光化学发生，产生的汞单质由载气带到检测器中检测，得到各个汞形态的信号，参见图3。

以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (5)

1.一种新型紫外前处理装置，包括低压汞灯(1)和石英管(2)，所述低压汞灯(1)包括灯管(3)、电极(4)和电源(5)，其特征在于：所述石英管(2)位于所述灯管(3)内，石英管(2)的两端分别与灯管(3)的管壁固定连接，所述灯管(3)的内壁与石英管(2)外壁构成密闭的气室(6)，所述电极(4)位于气室(6)内。

2.根据权利要求1所述的新型紫外前处理装置，其特征在于：所述石英管(2)的两端分别连接有进口端(7)和出口端(8)，所述进口端(7)和出口端(8)位于所述灯管(3)外部。

3.根据权利要求2所述的新型紫外前处理装置，其特征在于：所述石英管(2)包括若干直流段(9)和弯折段(10)，若干所述直流段(9)沿所述灯管(3)长度方向平行分布在灯管(3)内，直流段(9)之间通过弯折段(10)相连通。

4.根据权利要求3所述的新型紫外前处理装置，其特征在于：所述弯折段(10)大体呈U型，弯折段(10)的外壁与所述灯管(3)的管壁固定连接。

5.根据权利要求4所述的新型紫外前处理装置，其特征在于：所述灯管(3)的材料为石英，所述石英管(2)与灯管(3)之间采用烧结的方式相固定。

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