本發(fā)明屬于分析化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種用于原子光譜儀氣態(tài)進(jìn)樣的氣液分離方法和裝置。

背景技術(shù)：

氣液分離被廣泛應(yīng)用于化學(xué)、生物及水處理等領(lǐng)域。小型的氣液分離器在分析化學(xué)上也具有廣泛應(yīng)用，特別是在原子光譜（ICP-AES、ICP-MS,AA,AFS）氣態(tài)進(jìn)樣時(shí)，具有很大的應(yīng)用。通過(guò)在線使待測(cè)樣品中的元素和一些試劑很合發(fā)生反應(yīng)，生成待測(cè)元素的揮發(fā)物，該揮發(fā)物在溶液中有一定得溶解度，因此必須借助氣液分離裝置使揮發(fā)物從溶液中分離出來(lái)進(jìn)行測(cè)定。通過(guò)這樣的在線分離，不僅提高了原子光譜分析的靈敏度降低了檢出限，而且也使待測(cè)元素與溶液中的基體進(jìn)行很好的分離，降低了基體干擾。

目前，原子光譜儀氣態(tài)進(jìn)樣主要包括下面幾種技術(shù)方法：（1）氫化物發(fā)生法，或也叫化學(xué)蒸氣發(fā)生法。該方法是使待測(cè)元素的酸性溶液在線與硼氫化鈉等還原劑反應(yīng)，生成元素的氫化物，借助氣液分離器使生成的氫化物從反應(yīng)后的溶液中分離出來(lái)，在載氣作用下?lián)]發(fā)性氫化物被載入到原子光譜中進(jìn)行測(cè)定；（2）二氧化碳發(fā)生法，該方法是將溶液中的待測(cè)碳酸鹽（或碳酸氫鹽）在線或離線與無(wú)機(jī)酸混合，使碳酸鹽或碳酸氫鹽生成二氧化碳，然后借助氣液分離器使生成的二氧化碳從反應(yīng)后的溶液中分離出來(lái)，在載氣作用下二氧化碳?xì)怏w被載入到原子光譜中進(jìn)行測(cè)定；（3）螯合物蒸氣發(fā)生法，這是最近由本發(fā)明人剛剛發(fā)現(xiàn)的一種化學(xué)蒸氣發(fā)生進(jìn)樣技術(shù)。該方法是使待測(cè)元素的酸性溶液在線與乙二胺二硫代氨基甲酸鈉等螯合試劑反應(yīng)，生成揮發(fā)性元素螯合物，借助氣液分離器使生成的揮發(fā)性元素螯合物從反應(yīng)后的溶液中分離出來(lái)，在載氣作用下?lián)]發(fā)性元素螯合物被載入到原子光譜中進(jìn)行測(cè)定；（4）其它蒸氣發(fā)生技術(shù)：包括單質(zhì)碘蒸氣發(fā)生法（在線使碘離子和亞硝酸根反應(yīng)生成單質(zhì)碘）；羰基鎳蒸氣發(fā)生法（在線使鎳離子和亞一氧化碳反應(yīng)生成氣態(tài)羰基鎳）。

上述這些氣態(tài)進(jìn)樣方法目前所用的氣液分離器有如下幾種：

（1）普通的氣液分離器，該分離器很簡(jiǎn)單，主要包括一個(gè)反應(yīng)后的混合溶液進(jìn)入到一個(gè)試管狀的分離器，該分離器底部通入載氣，當(dāng)混合溶液進(jìn)入到該分離器后，載氣將揮發(fā)性元素化合物通過(guò)溶液中插管直接鼓泡或非鼓泡方式從溶液中分離出來(lái)，然后載到原子光譜儀被測(cè)定。

（2）使用已有的電感耦合等離子體光譜（質(zhì)譜）的霧化器作為氣液分離器，通過(guò)在霧室內(nèi)將混合溶液噴霧，使揮發(fā)性元素化合物蒸氣從溶液中分離出來(lái)，然后被載氣載到儀器中進(jìn)行測(cè)定。

（3）通過(guò)燒結(jié)玻璃芯濾板對(duì)溶液鼓泡進(jìn)行分離，該技術(shù)是使載氣從一個(gè)燒結(jié)玻璃芯濾板下面向燒結(jié)玻璃芯濾板上的溶液進(jìn)行鼓泡進(jìn)行分離，該方法具有很好的氣液分離效率，但到目前為止，沒(méi)有任何文獻(xiàn)或?qū)＠沂境鰺Y(jié)玻璃上的孔徑對(duì)分離效率的影響。一些文獻(xiàn)所介紹的方法只是提出使用該燒結(jié)玻璃用于鼓泡分離，沒(méi)有進(jìn)行任何深入的研究考察。這就限制了氣液分離器的最佳化。

如上所述，上面所述的幾種氣液分離方法和裝置，存在的不足是：分離效率不高，除了硼氫化鈉與砷、汞、鉛、硒、鍺、碲、鉍、銻、錫和鎘反應(yīng)生成的揮發(fā)物容易被分離外，其它的在線反應(yīng)—?dú)鈶B(tài)分離效果均不是十分理想。因此，影響了氣態(tài)進(jìn)樣的靈敏度和檢出限。

本發(fā)明人最近發(fā)明一種新的元素氣態(tài)進(jìn)樣技術(shù)，即揮發(fā)性螯合物生成的進(jìn)樣技術(shù)。該技術(shù)原理是使待測(cè)元素的酸性溶液在線與乙二胺二硫代氨基甲酸鈉等螯合試劑反應(yīng)，生成揮發(fā)性元素螯合物，借助氣液分離器使生成的揮發(fā)性元素螯合物從反應(yīng)后的溶液中分離出來(lái)，在載氣作用下?lián)]發(fā)性元素螯合物被載入到原子光譜中進(jìn)行測(cè)定。在研究中本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)：該技術(shù)只有在使用燒結(jié)玻璃芯濾板對(duì)溶液鼓泡進(jìn)行分離時(shí)候才能達(dá)到非常好的效果。在進(jìn)一步研究中本發(fā)明人又發(fā)現(xiàn)：只有在使用孔徑（直徑）10-80微米的燒結(jié)玻璃芯濾板才能實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。最后本發(fā)明人更詳細(xì)的研究了達(dá)到最大分離效率時(shí)整個(gè)分離器的詳細(xì)配置并得出了最佳的分離方法和裝置，通過(guò)向其它蒸氣發(fā)生技術(shù)（氫化物發(fā)生，二氧化碳發(fā)生）的推廣，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)該裝置在這些氣液分離中具有相同的最佳效果，由此完成了本發(fā)明。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

一種原子光譜儀氣態(tài)進(jìn)樣的氣液分離方法，其特征在于：在線混合待測(cè)元素和反應(yīng)試劑溶液，將混合后的溶液從混合溶液進(jìn)入管進(jìn)入到多孔濾板上，溶液中揮發(fā)性的物質(zhì)被濾板下面通入的氬氣鼓泡分離，同時(shí)分離出的揮發(fā)物和溶液又立即被一股或兩股載氣流吹掃進(jìn)入到第二氣液分離器，在這里溶液沉降到底部被排放，而載氣和揮發(fā)性物質(zhì)則被進(jìn)入到原子光譜儀進(jìn)行測(cè)定。所述的載氣通常與具體儀器使用的載氣一致，沒(méi)有特別指定。

本發(fā)明所說(shuō)的過(guò)濾板上的細(xì)孔直徑在2-40微米，特別優(yōu)選過(guò)濾板上的細(xì)孔直徑在5-15微米。

本發(fā)明所述的過(guò)濾板上部空間最大高度0.2-3厘米，優(yōu)選過(guò)濾板上部空間最大高度0.5-1厘米。

本發(fā)明所述的將第一氣液分離器中分離出來(lái)的揮發(fā)物和溶液吹掃到第二氣液分離器，可以使用一股或兩股氣流來(lái)實(shí)現(xiàn)：（1）當(dāng)使用一股載氣流將揮發(fā)物和溶液吹掃進(jìn)入第二氣液分離器時(shí)，此時(shí)該股載氣流從濾板底部通入，其同時(shí)起鼓泡分離及吹掃揮發(fā)物和溶液進(jìn)入第二氣液分離器作用。此時(shí)溶液上部空間設(shè)置最好（但不限于）是說(shuō)明書(shū)附圖2的形狀；（2）當(dāng)使用兩股股載氣流將揮發(fā)物和溶液吹掃進(jìn)入第二氣液分離器時(shí)，此時(shí)除從濾板下面通入的鼓泡載氣流外，在濾板上部的側(cè)面還有一股橫向吹掃載氣流，此時(shí)溶液上部空間最好（但不限于）設(shè)置成說(shuō)明書(shū)附圖1的形狀。

本發(fā)明中的裝置是由左右相通的（A）、(B)兩個(gè)氣液分離器構(gòu)成，主要包括混合溶液進(jìn)入管（1）、微孔鼓泡過(guò)濾板（2）、載氣入口管（3）、載氣出口（5）、分離后的廢液排放管（6），其中混合后的溶液從混合溶液進(jìn)入管（1）進(jìn)入到微孔鼓泡過(guò)濾板（2）上，溶液中揮發(fā)性物質(zhì)被第一氣液分離器（A）從濾板下面通入的氬氣鼓泡分離，同時(shí)分離出的揮發(fā)物和溶液又被載氣吹掃進(jìn)入到第二氣液分離器（B）,在這里溶液沉降到底部從廢液排放管（6）排放，而載氣和元素?fù)]發(fā)物則通過(guò)第二氣液分離器（B）上端的載氣出口（5）進(jìn)入到原子光譜儀進(jìn)行測(cè)定。

為了增加氣液分離效率，在濾板上部的側(cè)面還可以另外施加有一股橫向吹掃載氣（氬氣）流（4）。

本發(fā)明中第一氣液分離器（A）中的混合溶液進(jìn)入管（1）緊貼到微孔鼓泡過(guò)濾板（2）上，主要是用來(lái)滴加溶液，在第一氣液分離器（A）中微孔鼓泡過(guò)濾板（2）上部空間高度為0.5-1厘米。

本發(fā)明所述左右相通的（A）、(B)兩個(gè)氣液分離器的材質(zhì)最好是透明的玻璃或高分子聚合物，微孔鼓泡過(guò)濾板的材質(zhì)為帶有希望的細(xì)孔徑的燒結(jié)玻璃或聚合物膜。

本發(fā)明中的第二氣液分離器優(yōu)選等離子體發(fā)射光譜中使用的旋流霧室或Scott霧室。

本發(fā)明用于原子光譜儀氣態(tài)進(jìn)樣的氣液分離方法和裝置與現(xiàn)在有技術(shù)相比所具有的積極效果在于：

（1）使用直徑在2-40微米，特別是直徑在5-15微米微孔鼓泡過(guò)濾板，能使氣液接觸面積比較大，元素?fù)]發(fā)物被分離的效率高。

（2）在第一氣液分離器旁在連接一個(gè)第二氣液分離器，使溶液和揮發(fā)物都被吹掃到第二個(gè)氣液分離器中，這樣就保證了溶液不在微孔板上面被濾板下面通來(lái)的細(xì)氣流懸浮停留，保證了元素?fù)]發(fā)物的不再次溶解或分解，分離效率會(huì)更高。

附圖說(shuō)明：

圖1為用于原子光譜儀氣態(tài)進(jìn)樣的氣液分離裝置；

圖2為用于原子光譜儀氣態(tài)進(jìn)樣的氣液分離裝置另一種裝置；

其中A.第一氣液分離器：

1.混合溶液進(jìn)入管； 2.微孔鼓泡過(guò)濾板；

3.載氣入口管； 4.側(cè)面載氣吹掃入口管；

B.第二氣液分離器：

5.載氣出口；6.分離后的廢液排放管。

具體實(shí)施方式

下面通過(guò)具體的實(shí)施方案敘述本發(fā)明。除非特別說(shuō)明，本發(fā)明中所用的技術(shù)手段均為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的方法。另外，實(shí)施方案應(yīng)理解為說(shuō)明性的，而非限制本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍僅由權(quán)利要求書(shū)所限定。對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，在不背離本發(fā)明實(shí)質(zhì)和范圍的前提下，對(duì)這些實(shí)施方案中的物料成分和用量進(jìn)行的各種改變或改動(dòng)也屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

實(shí)施例1

參見(jiàn)說(shuō)明書(shū)附圖1。一種用于原子光譜儀氣態(tài)進(jìn)樣的氣液分離方法：使用蠕動(dòng)泵在線混合樣品溶液與反應(yīng)試劑溶液后，將混合后的溶液從混合溶液進(jìn)入管進(jìn)入到多孔高分子膜濾板上，濾板上的細(xì)孔直徑在5-10微米，過(guò)濾板上部空間高度1.5厘米，溶液中揮發(fā)性的物質(zhì)被下面通入的氬氣鼓泡分離，同時(shí)分離出的揮發(fā)物和溶液又被多孔濾板側(cè)面的載氣流吹掃進(jìn)入到第二氣液分離器，在這里溶液沉降到底部被排放，而載氣和揮發(fā)性物質(zhì)則被進(jìn)入到原子光譜儀進(jìn)行測(cè)定。

實(shí)施例2

參見(jiàn)說(shuō)明書(shū)附圖2。用于原子光譜儀氣態(tài)進(jìn)樣的氣液分離裝置，其特征在于該裝置是由左右相通的（A）、(B)兩個(gè)氣液分離器構(gòu)成，主要包括混合溶液進(jìn)入管1、微孔鼓泡過(guò)濾板2、載氣入口管3、載氣出口5、分離后的廢液排放管6，其中混合后的溶液從混合溶液進(jìn)入管進(jìn)入到微孔鼓泡過(guò)濾板上，溶液中揮發(fā)性物質(zhì)被第一氣液分離器（A）通入的氬氣鼓泡分離，同時(shí)分離出的揮發(fā)物和溶液又被該載氣吹掃入口管流吹掃進(jìn)入到第二氣液分離器（B）,在這里溶液沉降到底部從廢液排放管6排放，而載氣和元素?fù)]發(fā)物則通過(guò)第二氣液分離器（B）上端的載氣出口進(jìn)入到原子光譜儀進(jìn)行測(cè)定。

實(shí)施例3

參見(jiàn)說(shuō)明書(shū)附圖2。使用蠕動(dòng)泵在線以相等的流速混合0.4%的乙二胺二硫代氨基甲酸鈉（Na-DDTC）和含2ppb鋅的樣品溶液(鋅的樣品酸度0.075M)，使混合后的溶液從管1進(jìn)入到一個(gè)孔徑為5-15微米的多孔燒結(jié)玻璃濾板（直徑30毫米，濾板上部空間高度2厘米）上，溶液中的揮發(fā)性的鋅-DDTC立刻被下面通入的載氣（氬氣）鼓泡分離，同時(shí)分離出的揮發(fā)物和溶液又被該載氣流吹掃進(jìn)入到第二氣液分離器，在這里溶液沉降到底部被排放，而載氣和鋅的揮發(fā)物則被進(jìn)入到原子光譜儀進(jìn)行測(cè)定。使用本裝置，能使鋅的揮發(fā)效率達(dá)到95%，無(wú)色散原子熒光檢出限為0.2ppb。對(duì)比只有80微米孔徑的單一鼓泡分離器，本裝置使鋅的揮發(fā)效率提高5倍，檢出限降低2倍。

實(shí)施例4

參見(jiàn)說(shuō)明書(shū)附圖2。使用蠕動(dòng)泵在線以相等的流速混合1.2%的硼氫化鈉和含2ppb鎘的樣品溶液（鎘樣品酸度0.05M），使混合后的溶液從管1進(jìn)入到一個(gè)孔徑為10微米的多孔高分子膜濾板（直徑35毫米，濾板上部空間高度3厘米）上，溶液中的揮發(fā)性的鎘的氫化物立刻被下面通入的載氣（氬氣）鼓泡分離，同時(shí)分離出的鎘的揮發(fā)物和溶液又被該股載氣流吹掃進(jìn)入到第二氣液分離器，在這里溶液沉降到底部被排放，而載氣和鎘的揮發(fā)性氫化物則被進(jìn)入到原子光譜儀進(jìn)行測(cè)定。使用本裝置，能使鎘的揮發(fā)效率達(dá)到80%，原子吸收的檢出限為0.1ppb。對(duì)比傳統(tǒng)的80微米孔徑的單一鼓泡分離器，本裝置使鋅的揮發(fā)效率提高3倍，檢出限降低1倍。

實(shí)施例5

參見(jiàn)說(shuō)明書(shū)附圖1。使用蠕動(dòng)泵在線以相等的流速混合2%的鹽酸和含5ppm的碳酸根的樣品溶液，使混合后的溶液從管1進(jìn)入到一個(gè)孔徑為15微米的多孔燒結(jié)玻璃濾板（直徑30毫米，濾板上部空間高度1厘米）上，溶液中的揮發(fā)性的二氧化碳立刻被下面通入的載氣（氬氣）鼓泡分離，同時(shí)分離出的揮發(fā)物和溶液又被多孔濾板側(cè)面的載氣流吹掃進(jìn)入到第二氣液分離器，在這里溶液沉降到底部被排放，而載氣和二氧化碳則被進(jìn)入到原子光譜儀進(jìn)行測(cè)定。使用本裝置，能使無(wú)機(jī)碳揮發(fā)效率達(dá)到98%，ICP-AES檢出限為15ppb。對(duì)比傳統(tǒng)的ICP-AES霧化分離器，本裝置使無(wú)機(jī)碳的揮發(fā)效率提高1.5倍，檢出限降低2倍。