一種水中重金屬離子在線監測裝置與方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于環境保護領域，具體涉及一種水中重金屬離子在線監測裝置與方法。
【背景技術】
[0002]近年來，人類活動導致環境中重金屬含量增加，超出環境承受的范圍，引起環境的惡化，并對人類的健康構成了威脅。
[0003]現階段，重金屬離子主要通過比色法和電化學法進行檢測。然而，比色法所使用的顯色劑通常含有劇毒，操作具有一定的危險性，威脅操作人員的身體健康；而電化學法所使用的電極(譬如汞電極)容易產生二次污染，降低了檢測的準確程度；此外，這兩種方法還存在以下共有缺點:
[0004]第一、對于多種重金屬并存或存在其它污染物的復雜水體，兩種方法的識別性均不佳；
[0005]第二、這兩種方法的操作程序復雜，自動化程度低，需要操作人員接受相應培訓；
[0006]第三、這兩種方法在檢測過程中消耗的樣品和試劑量都較大，長期監測成本高；
[0007]第四、現有監測類設備集成度差、體積大、功耗大，增加了使用成本；
[0008]以上問題制約了重金屬的在線監測儀器的進一步發展。

【發明內容】

[0009]針對上述問題，本發明公開了一種水中重金屬離子在線監測裝置與方法，本發明不僅不使用毒性藥品，而且不會對水體產生二次污染，同時還具有對多種重金屬并存以及存在其它污染物的復雜水體具有良好的識別性等優點。
[0010]本發明的目的是這樣實現的:
[0011]一種水中重金屬離子在線監測裝置，包括緩沖液通道和原水通道；
[0012]所述緩沖液通道由緩沖液驅動器從緩沖液儲液池中抽取緩沖液，注射到緩沖液電泳毛細管中，在緩沖液電泳毛細管的末端，連接有緩沖液廢液池；
[0013]所述原水通道由原水第一驅動器從原水儲液池中抽取原水，注射到原水電泳毛細管中，由原水第二驅動器從原水儲液池中抽取原水，再經過離子印跡毛細管，注射到原水電泳毛細管中，在原水電泳毛細管的末端，連接有原水廢液池；
[0014]所述緩沖液電泳毛細管與原水電泳毛細管組成十字電泳，按照緩沖液流動方向，依次設置有緩沖液端高壓電源和緩沖液廢液端高壓電源，按照原水流動方向，依次設置有原水端高壓電源和原水廢液端高壓電源；在緩沖液電泳毛細管與原水電泳毛細管的交叉點和緩沖液廢液端高壓電源之間，設置有檢測器。
[0015]上述水中重金屬離子在線監測裝置，
[0016]緩沖液驅動器、緩沖液儲液池與緩沖液電泳毛細管通過三通換向閥連接，實現緩沖液驅動器從緩沖液儲液池中抽取緩沖液，注射到緩沖液電泳毛細管中；
[0017]原水第一驅動器、原水儲液池與原水電泳毛細管通過三通換向閥連接，實現原水第一驅動器從原水儲液池中抽取原水，注射到原水電泳毛細管中；
[0018]原水第二驅動器、原水儲液池與離子印跡毛細管通過三通換向閥連接，實現原水第二驅動器從原水儲液池中抽取原水，再經過離子印跡毛細管，注射到原水電泳毛細管中。
[0019]上述水中重金屬離子在線監測裝置，緩沖液端高壓電源與緩沖液電泳毛細管的連接，緩沖液廢液端高壓電源與緩沖液電泳毛細管的連接，原水端高壓電源與原水電泳毛細管的連接，原水廢液端高壓電源與原水電泳毛細管的連接，均為以下方式:
[0020]高壓電源通過導線連接設置在三通上的鉑電極，所述三通另兩個口連接緩沖液電泳毛細管或原水電泳毛細管。
[0021]上述水中重金屬離子在線監測裝置，所述緩沖液電泳毛細管和原水電泳毛細管通過十字通連接。
[0022]上述水中重金屬離子在線監測裝置，還包括洗脫清洗驅動器，洗脫液儲液池和清洗液儲液池；洗脫清洗驅動器從洗脫液儲液池中抽取洗脫液，注射到離子印跡毛細管中，或從清洗液儲液池中抽取清洗液，注射到離子印跡毛細管中。
[0023]—種在上述水中重金屬離子在線監測方法，包括以下步驟:
[0024]步驟a、原水第一驅動器從原水儲液池中抽取原水，注射到原水電泳毛細管中，在十字電泳的作用下，檢測器得到第一張電泳圖譜；
[0025]步驟b、原水第二驅動器從原水儲液池中抽取原水，再經過離子印跡毛細管，注射到原水電泳毛細管中，在十字電泳的作用下，檢測器得到第二張電泳圖譜；
[0026]步驟C、根據步驟a得到的第一張電泳圖譜與步驟b得到的第二張電泳圖譜的差異，識別特定重金屬離子，計算重金屬含量。
[0027]上述水中重金屬離子在線監測方法，還包括步驟d、在第一張電泳圖譜中，根據特定重金屬離子的電泳圖譜峰計算重金屬含量。
[0028]上述水中重金屬離子在線監測方法，還包括以下步驟:
[0029]步驟e、洗脫清洗驅動器從洗脫液儲液池中抽取洗脫液，注射到離子印跡毛細管中，洗脫離子印跡毛細管中吸附的重金屬離子；
[0030]步驟f、洗脫清洗驅動器從清洗液儲液池中抽取清洗液，注射到離子印跡毛細管中，清洗離子印跡毛細管中殘留的洗脫液。
[0031]有益效果:
[0032]第一、由于本發明所涉及到的緩沖液、洗脫液、清洗液均不具有毒性，因此可以解決比色法因使用劇毒顯色劑而威脅人體健康的問題；
[0033]第二、由于本發明所使用的各個原件在安裝及使用過程中均不會對水體產生二次污染，因此提高了檢測的準確程度；
[0034]第三、由于本發明能夠選擇使用吸附不同金屬離子的離子印跡毛細管，因此對于多種重金屬并存或存在其它污染物的復雜水體具有良好的識別性；
[0035]第四、由于本發明方法在六步之內即可完成，并且每步僅為簡單操作，因此自動化程度高，操作簡便，操作人員無需接受專業培訓即可操作本裝置；
[0036]第五、由于本發明方法在清洗或洗脫十分鐘的情況下試劑消耗量為10 μ L，遠遠小于現有技術試劑單位時間消耗量，因此長期監測成本低；
[0037]第六、由于本發明水中重金屬離子在線監測裝置所采用的驅動器、三通換向閥、三通、離子印跡毛細管、十字通、鉑電極、高壓電源等均為微系統構件，因此可以大大提升系統集成度，減小系統的體積與質量，降低系統的功耗和成本。
【附圖說明】
[0038]圖1是本發明水中重金屬離子在線監測裝置具體實施例一、二、三和四的結構示意圖。
[0039]圖2是本發明水中重金屬離子在線監測裝置具體實施例五的結構示意圖。
[0040]圖中:11緩沖液驅動器、12原水第一驅動器、13原水第二驅動器、14洗脫清洗驅動器、2三通換向閥、31緩沖液儲液池、32緩沖液廢液池、33原水儲液池、34原水廢液池、35洗脫液儲液池、36清洗液儲液池、41緩沖液電泳毛細管、42原水電泳毛細管、5離子印跡毛細管、61緩沖液端高壓電源、62緩沖液廢液端高壓電源、63原水端高壓電源、64原水廢液端高壓電源、71導線、72鉑電極、73三通、8十字通、9檢測器。
【具體實施方式】
[0041]下面結合附圖對本發明具體實施例作進一步詳細描述。
[0042]具體實施例一
[0043]本實施例為水中重金屬離子在線監測裝置實施例。
[0044]本實施例的水中重金屬離子在線監測裝置，結構示意圖如圖1所示。該水中重金屬離子在線監測裝置包括緩沖液通道和原水通道；
[0045]所述緩沖液通道由緩沖液驅動器11從緩沖液儲液池31中抽取緩沖液，注射到緩沖液電泳毛細管41中，在緩沖液電泳毛細管41的末端，連接有緩沖液廢液池32 ;
[0046]所述原水通道由原水第一驅動器12從原水儲液池33中抽取原水，注射到原水電泳毛細管42中，由原水第二驅動器13從原水儲液池33中抽取原水，再經過離子印跡毛細管5，注射到原水電泳毛細管42中，在原水電泳毛細管42的末端，連接有原水廢液池34 ;
[0047]所述緩沖液電泳毛細管41與原水電泳毛細管42組成十字電泳，按照緩沖液流動方向，依次設置有緩沖液端高壓電源61和緩沖液廢液端高壓電源62，按照原水流動方向，依次設置有原水端高壓電源63和原水廢液端高壓電源64 ;在緩沖液電泳毛細管41與原水電泳毛細管42的交叉點和緩沖液廢液端高壓電源62之間，設置有檢測器9。
[0048]具體實施例二
[0049]本實施例為水中重金屬離子在線監測裝置實施例。
[0050]本實施例的水中重金屬離子在線監測裝置，結構示意圖同樣適用于圖1。在具體實施例一的基礎上，進一步限定:
[0051]緩沖液驅動器11、緩沖液儲液池31與緩沖液電泳毛細管41通過三通換向閥2連接，實現緩沖液驅動器11從緩沖液儲液池31中抽取緩沖液，注射到緩沖液電泳毛細管41中；
[0052]原水第一驅動器12、原水儲液池33與原水電泳毛細管42通過三通換向閥2連接，實現原水第一驅動器12從原水儲液池33中抽取原水，注射到原水電泳毛細管42中；
[0053]原水第二驅動器13、原水儲液池33與離子印跡毛細管5通過三通換向閥2連接，實現原水第二驅動器13從原水儲液池33中抽取原水，再經過離子印跡毛細管5，注射到原水電泳毛細管42中。
[0054]具體實施例三
[0055]本實施例為水中重金屬離子在線監測裝置實施例。
[0056]本實施例的水中重金屬離子在線監測裝置，結構示意圖同樣適用于圖1。在具體實施例一的基礎上，進一步限定: