本發(fā)明涉及集成式消解芯片，具體涉及一種多場協(xié)同增強(qiáng)的集成式消解方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、微流控芯片是在微米、甚至在納米尺度上操作液體的新興研究技術(shù)。芯片中集成了各種功能的微流道，這些流道各自形成不同的功能單位區(qū)域，形成一個(gè)分工明確的小型實(shí)驗(yàn)室。

2、微流控芯片技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)在極小的器件內(nèi)（通常是幾平方厘米）實(shí)現(xiàn)整個(gè)分析過程和目標(biāo)物分析。水質(zhì)檢測領(lǐng)域內(nèi)的檢測樣本變化速度快，對(duì)檢測設(shè)備的便攜程度提出了更高的要求。近年來研究者們將微流控芯片技術(shù)引入水質(zhì)檢測中。但是在水樣消解的過程中，消解不完全而導(dǎo)致的檢測數(shù)據(jù)誤差始終是微流控芯片應(yīng)用于水質(zhì)檢測領(lǐng)域的困難。例如，在檢測總磷、總氮、cod等重要水質(zhì)指標(biāo)的過程中，微流控常因消解過程不完全不徹底導(dǎo)致最終的檢測結(jié)果與真實(shí)值誤差過大。

3、所以，設(shè)計(jì)一種更加完全、快速消解水質(zhì)指標(biāo)的消解器是微流控芯片水質(zhì)檢測領(lǐng)域的緊迫需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本申請(qǐng)的目的在于克服上述技術(shù)不足，提出一種多場協(xié)同增強(qiáng)的集成式消解方法及系統(tǒng)，解決現(xiàn)有技術(shù)中水質(zhì)檢測過程中水樣消解時(shí)間過長，所需要的樣品量過高，樣品消解不完全的技術(shù)問題。

2、為達(dá)到上述技術(shù)目的，本申請(qǐng)采取了以下技術(shù)方案：

3、第一方面，本申請(qǐng)還提供了一種多場協(xié)同增強(qiáng)的集成式消解方法，包括以下步驟：

4、對(duì)電消解模組施加電場，點(diǎn)亮發(fā)光模組，激發(fā)光熱模組；

5、將待測水樣和酸液注入反應(yīng)室，激發(fā)壓磁模組；

6、所述電消解模組電解所述待測水樣產(chǎn)生雙氧水，所述雙氧水富集在所述光熱模組進(jìn)行類芬頓氧化；

7、所述光熱模組產(chǎn)生熱量，進(jìn)行熱消解并促進(jìn)類芬頓氧化；

8、所述壓磁模組產(chǎn)生磁場振動(dòng)所述待測水樣，促進(jìn)類芬頓氧化。

9、在本申請(qǐng)的一些實(shí)施例中，所述消解方法還包括：

10、將鐵基非晶微球投放入所述反應(yīng)室；

11、受到所述壓磁模組的磁場作用，所述鐵基非晶微球在所述待測水樣中振動(dòng)。

12、第二方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N多場協(xié)同增強(qiáng)的集成式消解系統(tǒng)，應(yīng)用于如第一方面中任意一項(xiàng)實(shí)施例所述的多場協(xié)同增強(qiáng)的集成式消解方法，包括高分子聚合模組、發(fā)光模組、電消解模組、壓磁模組以及光熱模組：

13、高分子聚合模組，所述高分子聚合模組具有中空的腔體，形成反應(yīng)室；

14、發(fā)光模組，所述發(fā)光模組位于所述反應(yīng)室的上方；

15、電消解模組，所述電消解模組包括第一導(dǎo)電層和第二導(dǎo)電層，所述第一導(dǎo)電層和所述第二導(dǎo)電層分別位于所述反應(yīng)室的上方和下方；

16、壓磁模組，所述壓磁模組位于所述反應(yīng)室的下方；以及

17、光熱模組，所述光熱模組覆蓋所述反應(yīng)室的底面內(nèi)側(cè)。

18、在本申請(qǐng)的一些實(shí)施例中，所述高分子聚合模組包括聚二甲基硅氧烷層，所述聚二甲基硅氧烷層與所述反應(yīng)室同層設(shè)置。

19、在本申請(qǐng)的一些實(shí)施例中，所述反應(yīng)室的兩端分別設(shè)置有進(jìn)口端和出口端，所述進(jìn)口端與水樣輸入通道和酸液輸入通道連通，所述出口端與水樣輸出通道連通。

20、在本申請(qǐng)的一些實(shí)施例中，所述電消解模組還包括電源，所述電源的負(fù)極、正極分別與所述第一導(dǎo)電層、所述第二導(dǎo)電層電性連接，所述第一導(dǎo)電層和所述第二導(dǎo)電層的材質(zhì)均包括導(dǎo)電玻璃基底。

21、在本申請(qǐng)的一些實(shí)施例中，所述發(fā)光模組包括薄膜光源，所述薄膜光源分別與所述第一導(dǎo)電層、所述第二導(dǎo)電層電性連接。

22、在本申請(qǐng)的一些實(shí)施例中，所述光熱模組包括光熱轉(zhuǎn)換材料、類芬頓催化劑和涂層載體，所述涂層載體涂覆于所述反應(yīng)室的底面內(nèi)側(cè)，所述光熱轉(zhuǎn)換材料和所述類芬頓材料均勻分布于所述涂層載體中。

23、在本申請(qǐng)的一些實(shí)施例中，所述壓磁模組包括壓磁材料薄膜，所述壓磁材料薄膜承載所述高分子聚合模組，所述反應(yīng)室中設(shè)置有鐵基非晶微球。

24、在本申請(qǐng)的一些實(shí)施例中，還包括蓋板玻璃，所述蓋板玻璃、所述發(fā)光模組、所述第一導(dǎo)電層從上到下依次層疊于所述反應(yīng)室的上方，所述壓磁模組、所述第二導(dǎo)電層依次層疊于所述反應(yīng)室的下方，所述光熱模組覆蓋所述壓磁模組的上表面。

25、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請(qǐng)?zhí)峁┑募夹g(shù)方案帶來的有益技術(shù)效果包括：

26、本申請(qǐng)實(shí)施例通過設(shè)計(jì)一種多場協(xié)同增強(qiáng)的的集成式消解系統(tǒng)及方法，產(chǎn)生了微流控水樣消解芯片與多種增強(qiáng)效果的結(jié)合，組成了一種新的水樣快速完全消解的方法。同時(shí)或分別使用光催化、光熱催化以及光電輔助的類芬頓氧化、熱消解、磁致微流控反應(yīng)消解的多種反應(yīng)路徑交叉消解方法。相較于現(xiàn)有的微流控消解技術(shù)，該消解器件及其方法能夠同時(shí)利用更多的消解反應(yīng)路徑并存在協(xié)同效應(yīng)，能夠在微流控水質(zhì)檢測領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)對(duì)更多物質(zhì)的快速處理，將水樣消解時(shí)間從傳統(tǒng)的數(shù)小時(shí)縮短到幾秒鐘之內(nèi)。本系統(tǒng)體積小便于攜帶，能夠縮短消解時(shí)間，確保水樣完全消解，提高檢測的準(zhǔn)確程度，利于研究人員實(shí)時(shí)的檢測水體中各種水樣指標(biāo)的含量。同時(shí)便于按照需求更改不同增強(qiáng)效果，適應(yīng)性比較廣。

技術(shù)特征：

1.一種多場協(xié)同增強(qiáng)的集成式消解方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多場協(xié)同增強(qiáng)的集成式消解方法，其特征在于，所述消解方法還包括：

3.一種多場協(xié)同增強(qiáng)的集成式消解系統(tǒng)，其特征在于，應(yīng)用于如權(quán)利要求1-2中任意一項(xiàng)所述的多場協(xié)同增強(qiáng)的集成式消解方法，包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種多場協(xié)同增強(qiáng)的集成式消解系統(tǒng)，其特征在于，所述高分子聚合模組包括聚二甲基硅氧烷層，所述聚二甲基硅氧烷層與所述反應(yīng)室同層設(shè)置。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種多場協(xié)同增強(qiáng)的集成式消解系統(tǒng)，其特征在于，所述反應(yīng)室的兩端分別設(shè)置有進(jìn)口端和出口端，所述進(jìn)口端與水樣輸入通道和酸液輸入通道連通，所述出口端與水樣輸出通道連通。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種多場協(xié)同增強(qiáng)的集成式消解系統(tǒng)，其特征在于，所述電消解模組還包括電源，所述電源的負(fù)極、正極分別與所述第一導(dǎo)電層、所述第二導(dǎo)電層電性連接，所述第一導(dǎo)電層和所述第二導(dǎo)電層的材質(zhì)均包括導(dǎo)電玻璃基底。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種多場協(xié)同增強(qiáng)的集成式消解系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)光模組包括薄膜光源，所述薄膜光源分別與所述第一導(dǎo)電層、所述第二導(dǎo)電層電性連接。

8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種多場協(xié)同增強(qiáng)的集成式消解系統(tǒng)，其特征在于，所述光熱模組包括光熱轉(zhuǎn)換材料、類芬頓催化劑和涂層載體，所述涂層載體涂覆于所述反應(yīng)室的底面內(nèi)側(cè)，所述光熱轉(zhuǎn)換材料和所述類芬頓材料均勻分布于所述涂層載體中。

9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種多場協(xié)同增強(qiáng)的集成式消解系統(tǒng)，其特征在于，所述壓磁模組包括壓磁材料薄膜，所述壓磁材料薄膜承載所述高分子聚合模組，所述反應(yīng)室中設(shè)置有鐵基非晶微球。

10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種多場協(xié)同增強(qiáng)的集成式消解系統(tǒng)，其特征在于，還包括蓋板玻璃，所述蓋板玻璃、所述發(fā)光模組、所述第一導(dǎo)電層從上到下依次層疊于所述反應(yīng)室的上方，所述壓磁模組、所述第二導(dǎo)電層依次層疊于所述反應(yīng)室的下方，所述光熱模組覆蓋所述壓磁模組的上表面。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種多場協(xié)同增強(qiáng)的集成式消解方法及系統(tǒng)。多場協(xié)同增強(qiáng)的集成式消解方法包括：對(duì)電消解模組施加電場，點(diǎn)亮發(fā)光模組，激發(fā)光熱模組；將待測水樣和酸液注入反應(yīng)室，激發(fā)壓磁模組；電消解模組電解待測水樣產(chǎn)生雙氧水，雙氧水富集在光熱模組進(jìn)行類芬頓氧化；光熱模組產(chǎn)生熱量，進(jìn)行熱消解并促進(jìn)類芬頓氧化；壓磁模組產(chǎn)生磁場振動(dòng)待測水樣，促進(jìn)類芬頓氧化。本申請(qǐng)實(shí)施例通過微流控水樣消解芯片與多種增強(qiáng)效果結(jié)合，同時(shí)或分別使用光催化、光熱催化以及光電輔助的類芬頓氧化、熱消解、磁致微流控反應(yīng)消解的多種反應(yīng)路徑交叉消解方法。本系統(tǒng)體積小便于攜帶，能夠縮短消解時(shí)間，提高檢測的準(zhǔn)確程度。

技術(shù)研發(fā)人員：王寧,陳旻軒,景新悅,朱佳一,徐心蕊,龔駿杰,郭宇博
受保護(hù)的技術(shù)使用者：武漢理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/10