一种基于大气压冷等离子体诱导液体产生化学蒸气的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于大气压冷等离子体诱导液体产生化学蒸气的方法。该方法包括：将冷等离子体与待测溶液进行反应，即得。本发明专利技术同样要求保护一种元素分析的方法。该方法包括：按照前述方法产生化学蒸气后，利用载气吹扫所述化学蒸气进入元素分析仪器进行检测，检测完毕即完成所述元素分析。该方法大大简化了传统化学蒸气发生方法需要的化学还原试剂和去除了随之带来的对待测元素的干扰，是一种新型高效绿色的分析仪器样品引入方式。本发明专利技术提高了分析仪器进样技术的效率，拓展了分析仪器的使用范围，为仪器小型化智能化提供了新的思路和方案。

A method for producing chemical vapor from liquid induced by cold plasma at atmospheric pressure

The present invention discloses a method for producing chemical vapor from liquid by atmospheric pressure cold plasma. The method comprises the following steps: reacting the cold plasma with the solution to be tested; namely, obtaining the reaction between the cold plasma and the solution to be measured. The present invention also requires the protection of a method of elemental analysis. The method comprises the following steps: chemical vapor is generated according to the method mentioned above; the chemical vapor is blown by the carrier gas into the element analysis instrument for testing; and the element analysis is completed after the detection. This method greatly simplifies the traditional chemical vapor generation method of chemical reduction reagent and removes the resulting interference to the measurement element. It is a new, efficient and green sample introduction method of analytical instruments. The invention improves the efficiency of the sample introduction technique of the analytical instrument, expands the use range of the analytical instrument, and provides a new idea and scheme for the miniaturization and intellectualization of the instrument.

【技术实现步骤摘要】
一种基于大气压冷等离子体诱导液体产生化学蒸气的方法
本专利技术属于仪器分析
，涉及一种基于大气压冷等离子体诱导液体产生化学蒸气的方法。
技术介绍
大气压冷等离子体是一类由自由电子、正负离子以及中性分子组成的电中性的物质状态。冷等离子体具有的温度属于低温范围，但因其具有活性反应成分和电磁电流特性，常被作为激发源和反应介质。作为反应介质的优点是通过装置类型、气体种类、和反应元素特性可以使样品溶液发生基于等离子体化学原理的反应，实现各种化学蒸气的发生，这个过程通常被应用于废气的处理，在分析化学领域应用较少。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于大气压冷等离子体诱导液体产生化学蒸气的方法。本专利技术要求保护冷等离子体在元素分析中的应用。本专利技术还要求保护产生化学蒸气的方法。该方法包括如下步骤：将冷等离子体与待测溶液进行反应，即得到所述化学蒸气。本专利技术同样要求保护一种元素分析的方法。该方法包括如下步骤：按照前述方法产生化学蒸气后，利用载气吹扫所述化学蒸气进入元素分析仪器进行检测，检测完毕即完成所述元素分析。上述应用或方法中，所述冷等离子体由放电气体进行放电产生。所述放电气体由介质气体和反应气体组成。其中，所述介质气体选自氦气、氩气、氖气、空气和氮气中的至少一种。所述反应气体选自氢气、甲烷和氨气中的至少一种。所述放电在直流电场或交流电场中进行；放电的方式为电晕放电、辉光放电或介质阻挡放电。所述介质气体的流速为100mL/min～1000mL/min，具体可为200mL/min、400mL/min或500mL/min；所述反应气体的流速为100mL/min～1000mL/min，具体可为50mL/min、100mL/min或200mL/min；放电装置的类型为平板型、筒型或针板型。放电的电极为金属电极或非金属电极；所述金属电极具体为铜棒、铜线、铜箔、铝箔、铁棒、铁丝、金丝或银丝；所述非金属电极具体为石墨、导电陶瓷、固体解质、混合导体、超导陶瓷或导电高分子材料；放电电极类型为双电极或单电极；在直流电场中进行时，直流电电压为1000V～5000V；在交流电场中进行时，交流电场的放电功率为1W～100W，具体可为10W。放电过程所需材质为有机玻璃、石英玻璃、玻璃、陶瓷或聚四氟乙烯塑料。所述待测样品溶液的状态为雾状、液膜状或液滴状；所述雾状的雾化形式为微量雾化或超声雾化；微量雾化可由毛细管微量雾化器获得；超声雾化可由压电陶瓷片获得；所述液膜状为平板液膜；平板液膜可由倾斜玻璃板获得。所述液滴状为针状液滴。所述载气为氦气、氩气、氮气或空气；所述载气的流速为50mL/min～1000mL/min。在所述放电步骤之前，在放电容器的内壁涂覆或填充催化剂；涂覆的所述催化剂具体为甲酸、乙酸、KBH4、NaBH4或LiAlH4；填充的所述催化剂具体为表面含有甲酸、乙酸、KBH4、NaBH4或LiAlH4的硅胶颗粒或纤维素颗粒。通过在放电器内壁涂覆或填充催化剂，催化在冷等离子体中发生化学反应的同时减少反应物在器壁的吸附，提高化学蒸气的反应效率和传输效率，从而达到更低的检出限。所述元素分析中，待测元素为在大气压冷等离子体中能生成化学蒸气的元素；具体选自As(砷)、Sb(锑)、Bi(铋)、Pb(铅)、Sn(锡)、Se(硒)、Ge(锗)、Te(碲)、Cd(镉)、Hg(汞)，Au(金)、Ag(银)Cu(铜)、Fe(铁)、Co(钴)、Ni(镍)、Cr(铬)和Zn(锌)中的至少一种。该方法可通过改变放电气体种类得到不同元素的化学蒸气。所述元素分析仪器具体可为原子荧光光谱仪、原子吸收光谱仪、原子发射光谱仪或电感耦合等离子体质谱仪。本专利技术提供了一种基于大气压冷等离子体诱导液体产生化学蒸气的方法。此方法的实施过程是将惰性气体、氮气中的一种和氢气、甲烷、空气或者氨气中的一种在直流或交流电场的作用下进行电晕放电、辉光放电或者介质阻挡放电产生冷等离子体，待测溶液以一定状态进入放电装置的冷等离子体区域进行物理化学反应，由载气吹扫化学蒸气进入分析仪器进行检测。该方法中，冷等离子体可以产生活性氢粒子，其与待测物元素进行一系列的化学反应，从而形成含有元素簇的化学蒸气。该方法产生的化学蒸气大大简化了传统化学蒸气发生方法需要的化学还原试剂和去除了随之带来的对待测元素的干扰，是一种新型高效绿色的分析仪器样品引入方式。本专利技术提高了分析仪器进样技术的效率，拓展了分析仪器的使用范围，为仪器小型化智能化提供了新的思路和方案。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步阐述，但本专利技术并不限于以下实施例。所述方法如无特别说明均为常规方法。所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径获得。实施例1、大气压冷等离子体诱导液体产生化学蒸气配合原子荧光光谱仪进行汞(Hg)和镉(Cd)的测定。首先将Hg和Cd标准储备液(1000mg/L，国家钢铁测试材料中心)配制成8ng/mL、12ng/mL、14ng/mL、16ng/mL和20ng/mL的Hg和Cd标准使用液。将氦气通入等离子体室中，控制其流量为400mL/min，交流电源的放电功率可为10W，样品室中的气体在交流电源的电场的作用下产生等离子体，形成放电区域；反应气体为氢气，其流量为100mL/min，通入放电区域。将Hg或Cd标准使用液通过微量雾化或超声雾化的方式从进样口引入到放电区域(该放电装置的类型为介质阻挡放电，电极为双电极，材质为石英)，瞬间形成化学蒸气，其随载气氩气进入到原子荧光光谱仪进行分析，其中，该原子荧光光谱仪的测试条件如表1所示。表1、本实施例中原子荧光光谱仪的测试条件此装置结合原子荧光光谱仪可以灵敏的检测样品中的痕量Hg和Cd，检出限见表2。表2、本实施例中Hg和Cd的标准曲线和检出限(n＝11)元素标准曲线检出限(ng/mL)HgY＝0.0179X+0.00132CdY＝0.0132X+0.09552实施例2、大气压冷等离子体诱导液体产生化学蒸气配合原子荧光光谱仪进行As(砷)、Sb(锑)、Bi(铋)、Pb(铅)、Sn(锡)、Se(硒)、Ge(锗)、Te(碲)的测定。首先将As(砷)、Bi(铋)、Pb(铅)、Se(硒)、Ge(锗)、Te(碲)的单个标准储备液(1000mg/L，国家钢铁测试材料中心)和Sb(锑)、Sn(锡)(500mg/L，国家钢铁测试材料中心)分别配制成80ng/mL、100ng/mL、120ng/mL、140ng/mL和200ng/mL的标准溶液。将氦气或氩气和氢气的混合气通入放电区域中，控制氦气或氩气流量为500mL/min，氢气流量为200mL/min，混合气体在大气压条件下通过外接电源在放电区域产生冷等离子体，交流电源的放电功率为10W。将As、Sb、Bi、Pb、Sn、Se、Ge、Te各标准溶液通过带有半导体制冷的微量雾化或者超声雾化方式进入放电区域(该放电装置的类型为介质阻挡放电，电极为双电极，材质为石英)，瞬间形成各元素的化学蒸气，其随载气氩气进入到原子荧光光谱仪进行分析，其中，该原子荧光光谱仪的测试条件如表2所示。表3、本实施例中原子荧光光谱仪的测试条件表4、本实施例中As、Sb、Bi、Pb、Sn、Se、Ge、Te的标准曲线和检出限(n＝11)此装置结合原子荧光光谱仪可以灵敏的检测样本文档来自技高网...

【技术保护点】
冷等离子体在元素分析中的应用。

【技术特征摘要】
1.冷等离子体在元素分析中的应用。2.一种产生化学蒸气的方法，包括如下步骤：将冷等离子体与待测溶液进行反应，即得到所述化学蒸气。3.一种元素分析的方法，包括如下步骤：按照权利要求2所述方法产生化学蒸气后，利用载气吹扫所述化学蒸气进入元素分析仪器进行检测，检测完毕即完成所述元素分析。4.根据权利要求1所述的应用或权利要求2或3所述的方法，其特征在于：所述冷等离子体由放电气体进行放电产生。5.根据权利要求4所述的应用或方法，其特征在于：所述放电气体由介质气体、和反应气体组成；所述放电在直流电场或交流电场中进行；放电的方式为电晕放电、辉光放电或介质阻挡放电。6.根据权利要求1-5中任一所述的应用或方法，其特征在于：所述介质气体选自氦气、氩气、氖气、空气和氮气中的至少一种；所述反应气体选自氢气、甲烷和氨气中的至少一种；所述介质气体的流速为100mL/min～1000mL/min；所述反应气体的流速为100mL/min～1000mL/min；放电装置的类型为平板型、筒型或针板型。放电的电极为金属电极或非金属电极；所述金属电极具体为铜棒、铜线、铜箔、铝箔、铁棒、铁丝、金丝或银丝；所述非金属电极具体为石墨、导电陶瓷、固体解质、混合导体、超导陶瓷或导电高分子材料；放电电极类型为双电极或单电极；在直流电场中进...

【专利技术属性】
技术研发人员：邢志，杨萌，李铭，张新荣，张四纯，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：北京,11