專利名稱：高效液相色譜－氫化物原子吸收/熒光光譜儀器接口的制作方法
技術領域：
本發明涉及分析化學聯用儀器接口設計技術領域，特別涉及色譜與電熱原子吸收/原子熒光儀器聯用的接口設計。
背景技術：
元素的毒性，生物可給性及遷移性等很大程度上決定于其存在的形態，形態分析比元素總濃度分析能提供更多的信息，它不僅能反映被分析物的含量，而且可反映分析物的存在狀態，對環境科學、生命科學等研究都有重要意義，已經引起人們的足夠重視。形態分析通常測定的對象是生物或環境樣品，一般來說樣品基體較為復雜、欲測元素含量為痕量級，再加上還要將各形態要分別定性定量，所以其難度要比測定元素總量要大得多。常見的形態分析方法主要是將高效分離系統與元素特效性檢測器聯用。發展聯用技術的關鍵是接口技術。
色譜技術與元素檢測器聯用已被廣泛的應用于痕量有毒金屬及類金屬的形態分析中。高效液相色譜以其高分離效率、樣品處理簡單、快速、重現性好，流動相選擇范圍寬等優點，已成為一種強力的形態分析工具。高效液相色譜與元素檢測器聯用，既具有良好的選擇性，又能夠達到形態分析所要求的高靈敏度要求。目前，高效液相色譜主要集中于與電感耦合等離子體質譜(ICP-MS，電感耦合等離子體發射光譜(ICP-AES)聯用。但這些儀器價格昂貴，運行成本高，很難作為常規檢測的手段。
原子吸收(AAS)/原子熒光(AFS)儀器是常見的元素特效性檢測器，價格和操作費用低，重現性好，靈敏度高，易于用于常規的分析。但它只能用于元素總量的分析，要實現元素的形態分析必須與分離技術聯用。
氫化物發生由于其將分析物與基體分離，避免了干擾，而且提高了分析物的轉移效率(100％)，具有極高的選擇性和靈敏度，因而被廣泛的應用于砷、汞、銻、硒的分析。已砷為例，砷的幾種簡單形態(As(III)，As(V)，一甲基砷(MMA)，二甲基砷(DMA))能直接產生氫化物。而更復雜的有機砷化合物如砷甜菜堿(AsB)，砷膽堿(AsC)等必須附加一個在線消解的裝置，以破壞結構較為復雜的有機砷分子，使其轉變為可直接氫化物的小分子，從而進行檢測。
液相色譜與原子吸收/原子熒光光譜聯用技術的關鍵是設計高效率的在線消解裝置，目前普遍使用的是微波消解裝置，這種裝置的突出優點是可通過控制微波消解的功率達到在線消解的目的，但是由于微波消解的過程中出現溶液過熱的現象，造成流路的整體壓力大大升高，因此出現管路崩裂的現象。所以在實際測量中常常造成不必要的麻煩。另一個缺點是微波消解需要一個大體積的微波爐，因此造成了儀器體積增大和流路增長而產生的譜帶展寬的現象。
紫外消解是近些年逐漸發展起來的一種簡便高效的在線消解手段。它通過強烈的紫外光照射下自由基對有機大分子的降解作用，使得色譜流出的難以形成氫化物的大分子轉化為易于形成氫化物的小分子，從而使得氫化物發生-原子吸收/原子熒光測定不同形態的化合物成為可能。為了達到在線消解的高效率，一般采用了長達5米的在線消解管道，但是由于較長的管道引起嚴重的柱后展寬，因此大大地降低了色譜分離的效率。
將高效液相色譜與原子吸收聯用可以成為形態分析強有力的分析工具，但實現這種聯用技術的關鍵在于接口裝置及在線消解裝置。在接口設計中，如何實現色譜流出液與消解液混和并在紫外光照射下把復雜成分消解；如何使提高消解效率，產生氫化物并且不導致色譜展寬；成為高效液相色譜-紫外在線消解-氫化物發生-原子吸收/原子熒光光譜聯用的關鍵技術問題。

發明內容
本發明的目的是解決高效液相色譜與原子吸收/原子熒光儀器聯用技術中的上述關鍵問題，發展高效液相色譜與電熱石英管原子吸收/原子熒光聯用裝置，為砷，汞，銻，硒等的形態分析建立簡單快速、經濟可靠的技術平臺。
本發明所提出的高效液相色譜-氫化物原子吸收/熒光光譜儀器接口的特征在于，它含有依次連接的細內徑三通(2)、細石英管(4)，四通(6)，反應管(9)，大內徑三通(12)；所述細內徑三通(2)的第一支管連接高效液相色譜流出液入口(1)，第二支管連接氧化劑溶液傳輸管(3)，第三支管連接所述細石英管(4)的一端，所述細石英管(4)緊挨著一個紫外燈管(5)；所述細石英管(4)的另一端連接所述四通的第一支管，所述四通(6)的第二支管連接酸溶液傳輸管(7)，其第三支管連接還原劑溶液傳輸管(8)，其第四支管連接所述反應管(9)的一端，所述反應管(9)的另一端連接大內徑三通(12)的第一支管，所述大內徑三通(12)的第二支管連接載氣傳輸管(10)，其第三支管連接通往氣液分離器的運輸管(11)。
其特征還在于，所述細石英管(4)還通過連接管連接另一個細石英管(4)，該兩個細石英管緊挨于紫外燈管上。
所述細內徑三通(2)的內徑為0.5～1.2mm。所述四通(6)的內徑為1～2mm。所述大內徑三通(12)的內徑為1.5～2.5mm。所述反應管(9)的內徑為0.5-2mm，長度為30～60cm。所述細石英管(4)的內徑為0.5～2mm，長度為10～40cm。所述紫外燈的功率為5-15W。
所述泵入管(3)中氧化劑溶液的泵入流量為0.5-2ml/min泵入管(7)中酸溶液的泵入流量為0.5-2.5ml/min；泵入管(8)中還原劑溶液的泵入流量為0.5-2.5ml/min。所述氧化劑是K2S2O3溶液，所述酸溶液是接鹽酸溶液，所述還原劑是KBH4或NaBH4溶液。
實驗證明本發明能夠在實現復雜有機砷，汞，銻，硒等化合物的在線消解的同時，又解決了峰展寬的問題，發到了預期的目的。


圖1為高效液相色譜-氫化物原子吸收/熒光光譜儀器接口示意圖；圖2為四種砷形態分析得到的色譜圖。
具體實施例方式實施實例一如圖1所示，本發明主要包括細內徑三通(2)，細石英管(4)，紫外燈(5)，四通(6)，反應管(9)，大內徑三通(12)及連接管。其連接方式是細內徑三通(2)依次與細石英管(4)，四通(6)，反應管(9)，大內徑三通(12)連接。細內徑三通(2)支管連接高效液相色譜流出液入口(1)和K2S2O3(1.5％)(作為氧化劑，還可以采用其它過硫酸鹽)溶液傳輸管(3)。兩細石英管(4)(內徑0.5mm，長度20cm)之間用連接管路(14)連接，緊靠于紫外燈管(5)(紫外燈功率5W)外壁。四通連接鹽酸溶液(30％)(酸溶液，與還原劑反應產生活潑氫，還原砷為氫化物)傳輸管(7)和KBH4(1.5％)(還原劑，一般用KBH4或NaBH4)溶液傳輸管(8)。反應管(9)內徑1.5mm，長度30cm。需要說明的是接口的連接管路選用不同內徑多通，細內徑三通(2)0.5mm，四通(6)1mm，大內徑三通(12)1.5mm，用連接管將各部件連接起來。三個泵分別連接在與細內徑三通(2)連接的K2S2O3溶液泵入管(3)(泵入流量1ml/min)，與四通(6)連接的鹽酸溶液泵入管(7)(泵入流量1ml/min)和KBH4溶液泵入管(8)上(泵入流量1ml/min)，用以泵入所需的反應溶液。大內徑三通(12)一支管接通連接氬氣鋼瓶的氣體傳輸管(10)，氬氣做為氣體傳輸的載氣。大內徑三通(12)的另一支管連接通往氣液分離器的運輸管(11)。使用時，分析物經高效液相色譜分離后經細內徑三通(2)與K2S2O3溶液混和進入紫外消解部分(細石英管(4))，在紫外線的作用下消解產生易于氫化物的小分子。消解后的產物在與鹽酸溶液和KBH4溶液混和后形成氫化物，在氬氣的夾帶下進入氣液分離器。經過氣液分離器的氣體通往原子化裝置進行原子化，然后用原子吸收或原子熒光儀器檢測。圖2給出了四種砷形態分析得到的色譜圖，從圖中可以看出，幾種砷形態得到了基線分離，而且保持了良好的峰形，解決了峰展寬的問題，有效的實現了HPLC與原子吸收/原子吸收的聯用。
實施實例二連接方式同實施例1，兩細石英管(4)，內徑1.5mm，長度40cm；紫外燈功率15W；
反應管(9)內徑0.5mm，長度60cm；細內徑三通(2)內徑1.2mm；四通(6)內徑1.5mm；大內徑三通(12)內徑2.5mm；K2S2O3溶液泵入流量0.5ml/min；鹽酸溶液泵入流量0.5ml/min；KBH4溶液泵入流量0.5ml/min。
分析物經高效液相色譜分離后經細內徑三通(2)與K2S2O3溶液混和進入紫外消解部分(細石英管(4))，在紫外線的作用下消解產生易于氫化物的小分子。消解后的產物在與鹽酸溶液和KBH4溶液混和后形成氫化物，在氬氣的夾帶下進入氣液分離器。經過氣液分離器的氣體通往原子化裝置進行原子化，然后用原子吸收或原子熒光儀器檢測，幾種砷形態(DMA，arsenobetaine，arsenocholine)都得到了良好的分離，峰形良好。
實施實例三連接方式同實施例1，兩細石英管(4)，內徑2mm，長度10cm；紫外燈功率8W；反應管(9)2mm，長度40cm；細內徑三通(2)內徑1mm；四通(6)內徑2mm；大內徑三通(12)內徑2mm；K2S2O3溶液泵入流量2ml/min；鹽酸溶液泵入流量2.5ml/min；KBH4溶液泵入流量2.5ml/min。
分析物經高效液相色譜分離后經細內徑三通(2)與K2S2O3溶液混和進入紫外消解部分(細石英管(4))，在紫外線的作用下消解產生易于氫化物的小分子。消解后的產物在與鹽酸溶液和KBH4溶液混和后形成氫化物，在氬氣的夾帶下進入氣液分離器。經過氣液分離器的氣體通往的原子化裝置進行原子化，然后用原子吸收或原子熒光儀器檢測，幾種砷形態(Asbetaine，As(III)，MMA，As(V))都得到了良好的分離，峰形良好。
本發明的構思巧妙、結構簡潔、設計新穎、死體積小。本接口在實現復雜有機砷，汞，銻，硒等化合物的在線消解的同時，又解決了峰展寬的問題。將高效液相色譜與原子吸收/原子熒光光譜儀器良好的結合起來。細內徑三通可有效降低高效液相色譜流出液的擴散；細石英管增加了紫外光的透過率，較好的實現了復雜有機砷，汞，銻，硒等化合物的在線消解，消解管路短，大大改善了峰展寬問題。四通設計有效的實現了消解后產物與氫化物發生液混和，而混和管路保證了氫化物發生的效率；大內徑三通解決了氫化物發生產生的氫氣以及載氣加入引起的管路壓力不穩定的問題，能夠實現穩定的氣流和液流輸出。本發明結合了高效液相色譜高分離效率、試樣消耗少、重現性好和原子吸收抗干擾能力強、低儀器價格、低操作費用的優點；同時克服了原子吸收/原子熒光光譜儀器只進行元素總量測定的缺點。本發明提供的聯用技術可以提供豐富的元素的信息，為形態分析提供了一個強有力的分析工具。該接口適用于蒸汽發生元素(砷，汞，銻，硒)等的分析。
權利要求
1.高效液相色譜-氫化物原子吸收/熒光光譜儀器接口，其特征在于它含有依次連接的細內徑三通(2)、細石英管(4)，四通(6)，反應管(9)，大內徑三通(12)；所述細內徑三通(2)的第一支管連接高效液相色譜流出液入口(1)，第二支管連接氧化劑溶液傳輸管(3)，第三支管連接所述細石英管(4)的一端，所述細石英管(4)緊挨著一個紫外燈管(5)；所述細石英管(4)的另一端連接所述四通的第一支管，所述四通(6)的第二支管連接酸溶液傳輸管(7)，其第三支管連接還原劑溶液傳輸管(8)，其第四支管連接所述反應管(9)的一端，所述反應管(9)的另一端連接大內徑三通(12)的第一支管，所述大內徑三通(12)的第二支管連接載氣傳輸管(10)，其第三支管連接通往氣液分離器的運輸管(11)。
2.如權利要求1所述的高效液相色譜-氫化物原子吸收/熒光光譜儀器接口，其特征在于，所述細石英管(4)還通過連接管連接另一個細石英管(4)，該兩個細石英管緊挨于紫外燈管上。
3.如權利要求1所述的高效液相色譜一氫化物原子吸收/熒光光譜儀器接口，其特征在于，所述細內徑三通(2)的內徑為0.5～1.2mm。
4.如權利要求1所述的高效液相色譜-氫化物原子吸收/熒光光譜儀器接口，其特征在于，所述四通(6)的內徑為1～2mm。
5.如權利要求1所述的高效液相色譜-氫化物原子吸收/熒光光譜儀器接口，其特征在于，所述大內徑三通(12)的內徑為1.5～2.5mm。
6.如權利要求1所述的高效液相色譜-氫化物原子吸收/熒光光譜儀器接口，其特征在于，所述反應管(9)的內徑為0.5-2mm，長度為30～60cm。
7.如權利要求1或2所述的高效液相色譜-氫化物原子吸收/熒光光譜儀器接口，其特征在于，所述細石英管(4)的內徑為0.5～2mm，長度為10～40cm。
8.如權利要求1或2所述的高效液相色譜-氫化物原子吸收/熒光光譜儀器接口，其特征在于，所述紫外燈的功率為5-15W。
9.權利要求1所述的高效液相色譜-氫化物原子吸收/熒光光譜儀器接口，其特征在于，所述氧化劑傳輸管(3)中氧化劑溶液的泵入流量為0.5-2ml/min；酸溶液傳輸管(7)中酸溶液的泵入流量為0.5-2.5ml/min；還原劑溶液傳輸管(8)中還原劑溶液的泵入流量為0.5-2.5ml/min。
10.如權利求1所述的高效液相色譜-氫化物原子吸收/熒光光譜儀器接口，其特征在于，所述氧化劑是K2S2O3溶液，所述酸溶液是接鹽酸溶液，所述還原劑是KBH4或NaBH4溶液。
全文摘要
高效液相色譜－氫化物原子吸收/熒光光譜儀器接口涉及分析化學聯用儀器接口設計技術領域。其特征是，含有依次連接的細內徑三通、細石英管，四通，反應管，大內徑三通；細內徑三通的第一支管連接高效液相色譜流出液入口，第二支管連接氧化劑傳輸管，第三支管連接細石英管一端，細石英管緊挨著一個紫外燈管；細石英管另一端連接四通的第一支管，四通的第二支管連接酸溶液傳輸管，其第三支管連接還原劑傳輸管，其第四支管連接反應管一端，反應管另一端連接大內徑三通的第一支管，大內徑三通的第二支管連接載氣傳輸管，其第三支管連接通往氣液分離器的運輸管。本接口在實現復雜有機砷，汞，銻，硒等化合物的在線消解的同時，還解決了峰展寬的問題。
文檔編號G01N35/00GK1700012SQ20051001179
公開日2005年11月23日 申請日期2005年5月27日 優先權日2005年5月27日
發明者張新榮, 朱振利, 趙蕊, 韋超, 邢志, 劉華琳 申請人:清華大學