自然水体中痕量甲基汞测定的超声原子化方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种自然水体中痕量甲基汞测定的超声原子化方法及装置。本发明专利技术所述的超声原子化装置包括外部的超声仪和置于超声仪中的U型螺旋状管，U型螺旋状管的两端分别连接产物出口和检测器入口，所述U型螺旋状管的材质为硬质绝缘材料，所述超声仪装有液态介质，螺旋状管的螺旋部分完全浸入在超声仪中液态介质的液面以下。甲基汞衍生化产物甲基乙基汞随载气进入超声仪的U型螺旋状管中，在超声的作用下进行原子化到零价汞，载气的流速为20‑60 mL min

【技术实现步骤摘要】
自然水体中痕量甲基汞测定的超声原子化方法及装置
本专利技术涉及分析化学
，特别涉及一种超声原子化用于自然水体中痕量甲基汞测定的方法及装置。
技术介绍
在最受关注的重金属中，汞被认为是影响人体健康毒性最大的元素之一，其中甲基汞被证明为汞形态中毒性最强的物质。甲基汞易于通过自然水体中的食物链富集，进入人体并逐渐累积，因此检测出自然水体中的痕量甲基汞含量对于评估人体暴露于汞的风险具有重要意义。当前，色谱或非色谱分离与原子光谱类仪器联用，包括原子吸收光谱（AAS），原子荧光光谱（AFS）和电感耦合等离子光谱（ICP-MS）等方法已经广泛地用于甲基汞的测定，但是这些方法测定甲基汞的检出限一般都在亚μgL-1级别，而自然水体中的甲基汞含量通常在痕量甚至超痕量水平（＜1ngL-1），因此为了检测自然水体中的痕量甲基汞，预分离富集成为必不可少的步骤。乙基化衍生吹扫捕集富集技术被广泛用于自然水体中痕量甲基汞的分析。气相衍生产物甲基乙基汞（CH3HgC2H5）的产生可使甲基汞与水体中其他基质进行分离，吹扫捕集技术可对甲基乙基汞进行富集，从而大大降低了样品中甲基汞的检出限，可用于ngL-1级别自然水体中甲基汞的测定。原子化是原子光谱类仪器检测甲基乙基汞的关键步骤。目前报道的可用于甲基乙基汞原子化的方法有电热原子化、电感耦合等离子体原子化和介质阻挡放电原子化。电热原子化通常是采用一根钨丝缠绕在一根石英管外进行加热，在900℃左右的温度下将甲基乙基汞原子化到零价汞。该方法不仅需要大量消耗电能，而且需在高温下操作。电感耦合等离子体原子化不仅具有电热原子化相同的缺点，而且仪器昂贵，操作费用高。介质阻挡放电原子化是在一根石英管外侧相距1cm处粘贴两圈导电电极，与绝缘的石英玻璃管形成介质阻挡放电结构，可在常温常压下将甲基乙基汞原子化到零价汞，且功耗大幅降低至十几瓦。但随着放电次数的增加，石英管和放电电极不断变黑，原子化效率逐渐变低，需定期更换放电管。因此发展一种低温低耗、可长时间工作的甲基乙基汞原子化方法及装置，不仅有助于甲基乙基汞及其他乙基化衍生产物原子化的普及，还可有助于野外长时间现场分析。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种结构简单，操作方便，无需高温加热，且可长时间持续工作的自然水体中痕量甲基汞测定的超声原子化方法及装置。本专利技术的基本原理：超声波可使甲基乙基汞自身发生分解由CH3HgC2H5原子化为Hg0，超声波的频率、功率等都会影响原子化的效率。本专利技术所述的超声原子化方法，其特征在于包括以下步骤：甲基汞衍生化产物甲基乙基汞随载气进入超声仪的U型螺旋状管中，在超声的作用下进行原子化到零价汞，载气的流速为20-60mLmin-1，超声功率为60-200W，超声频率为20kHz。所述载气为氦气、氩气、氖气、氮气等惰性气体中的一种或几种的混合气体。本专利技术所述的超声原子化装置，其特征在于包括：外部的超声仪和置于超声仪中的U型螺旋状管，所述超声仪装有液态介质，深度为40-80mm，螺旋状管的螺旋部分完全浸入在超声仪中液态介质的液面以下，超声功率为60-200W，超声频率为20kHz，所述U型管两端分别连接产物出口和检测器入口。所述液态介质为水或乙醇等其他液态介质。所述U型螺旋状管的材质为硬质绝缘材料，可以是玻璃、石英或陶瓷等材料中的一种。所述U型螺旋状管的内径为1-2mm，外径为3-4mm，螺旋管总长为1.5-2.5m，螺旋管外观长度为15-30cm，螺旋管外观直径为1.5-2cm，U型两端高出螺旋管上端距离为7-10cm。本专利技术的有益效果：本专利技术装置结构简单（如总长1.5m的U型螺旋状管，所占体积仅为20cm×⌀1.6cm），操作方便，无需高温加热，相比于钨丝加热方式的原子化，大幅降低了能量消耗；同时，不同于介质阻挡放电原子化的较短使用周期，本专利技术的超声原子化装置可长时间持续工作，提高了低温原子化装置的使用寿命。附图说明图1为本专利技术的超声原子化装置的结构示意图。图2为本专利技术的超声原子化甲基乙基汞的流程示意图。图3为本专利技术测得浓度为1.6ngL-1的甲基汞标准溶液的色谱图。图4为钨丝热原子化器测得浓度为1.6ngL-1的甲基汞标准溶液的色谱图。具体实施方式下面结合附图并通过具体实施例来详细说明本专利技术。如图1，2所示，本专利技术的超声原子化装置包含超声仪（a）和绝缘U型螺旋状管（b），超声仪（a）的功率为60-200W，超声频率20kHz，超声仪内水或其他液态导体深为40-80mm。绝缘U型螺旋状管（b）选择玻璃、石英以及陶瓷等绝缘可导超声材料中的一种，并使螺旋状管的螺旋部分完全浸入在超声仪中液面以下。甲基汞衍生化产物甲基乙基汞随载气从绝缘U型螺旋状管（b）的端口1进入长管并从端口2流出，在超声的作用下被原子化到零价汞，然后进入原子光谱类检测器进行检测。载气流速为20-60mLmin-1。U型螺旋状管通道的内径d3为1mm，外径d2为3mm，螺旋管管长总长为1.5-2.5m，螺旋管外观长度L1为20cm，螺旋管外观直径d1为1.6cm，U型两端高出螺旋管上端距离L2为7cm。利用本专利技术所述的超声原子化装置和乙基化衍生吹扫捕集富集技术联用可用于自然水体中痕量甲基汞的测定，下面再结合对比例和具体的应用实施例予以进一步说明。实施例1：选取普通玻璃管做成U型螺旋状管。U型螺旋状管通道的内径为1mm，外径为3mm，螺旋管管长总长为1.5m，螺旋管外观长度为20cm，螺旋管外观直径为1.6cm，U型两端高出螺旋管上端距离为7cm，螺旋状管的螺旋部分完全浸入在超声仪中水面以下（如图1所示）。超声仪功率为100W，频率为20kHz。将待测甲基汞样品乙基化衍生后捕集到Tenax管中，经热解析后，生成的气态甲基乙基汞用氩气携带经气相色谱分离后进入本专利技术的超声原子化装置，原子化后用原子荧光检测，氩气流速为30mLmin-1，测得0.25ngL−1甲基汞标准溶液的相对标准偏差（RSDs，n=3）为3%，方法检出限为0.0006ngL−1。原子荧光信号随甲基汞标准浓度成线性变化，对甲基汞的检测范围为：0.05-2ngL-1。图3给出了浓度为1.6ngL-1的甲基汞标准溶液的色谱图。实施例2：选取耐热玻璃管做成U型螺旋状管。U型螺旋状管通道的内径为1mm，外径为3mm，螺旋管管长总长为2m，螺旋管外观长度为20cm，螺旋管外观直径为1.6cm，U型两端高出螺旋管上端距离为7cm，螺旋状管的螺旋部分完全浸入在超声仪中水面以下。超声仪功率为200W，频率为20kHz。将待测甲基汞样品乙基化衍生后捕集到Tenax管中，经热解析后，生成的气态甲基乙基汞用氦气携带经气相色谱分离后进入本专利技术的超声原子化装置，原子化后用原子荧光检测，氦气流速为20mLmin-1。原子荧光信号随甲基汞标准浓度成线性变化，对甲基汞的检测范围为：0.05-2ngL-1，可实现对黄海海水样品的测定。实施实例3：选取石英管做成U型螺旋状管。U型螺旋状管通道的内径为1mm，外径为3mm，螺旋管管长总长为2.5m，螺旋管外观长度为20cm，螺旋管外观直径为1.6cm，U型两端高出螺旋管上端距离为7cm，螺旋状管的螺旋部分完全浸入在超声仪中水面以下。超声仪功率为60W，频率为20kHz。将待测甲基汞本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自然水体中痕量甲基汞测定的超声原子化装置，其特征在于，包括外部的超声仪和置于超声仪中的U型螺旋状管，所述U型螺旋状管两端分别连接产物出口和检测器入口。

【技术特征摘要】
1.一种自然水体中痕量甲基汞测定的超声原子化装置，其特征在于，包括外部的超声仪和置于超声仪中的U型螺旋状管，所述U型螺旋状管两端分别连接产物出口和检测器入口。2.如权利要求1所述的超声原子化装置，其特征在于所述U型螺旋状管的内径为1-2mm，外径为3-4mm，螺旋管总长为1.5-2.5m，螺旋管外观长度为15-30cm，螺旋管外观直径为1.5-2cm，U型两端高出螺旋管上端距离为7-10cm。3.如权利要求1所述的超声原子化装置，其特征在于所述U型螺旋状管的材质为硬质绝缘材料。4.如权利要求3所述的超声原子化装置，其特征在于所述硬质绝缘材料是玻璃、石英或陶瓷材料中的一种。5.如权利要求1所述的超声原子化装置，其特征在于所述超声仪功率为60-200W，频率为...

【专利技术属性】
技术研发人员：何倩，余雪柯，李雁宾，何会军，张劲，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：山东,37