一种水样中痕量污染物的光度分析方法和装置 【技术领域】
本发明涉及一种水质检测，尤其涉及一种可以检测水样中痕量污染物的光度分析方法和装置。
背景技术
光度分析法具有分析结果准确度高、稳定性好等特点，在水质分析领域内被广泛应用。光度分析法的原理为：在特定酸碱条件下，显色剂选择性地与目标检测物反应生成反应化合物，然后进行光度检测，最后根据反应产物的吸光度得到原溶液中目标检测物的浓度或者含量。如氨氮分析，标准《水质铵的测定纳氏试剂比色法》(GB 7479-87)规定，在强碱性条件下，水样中的氨与纳氏试剂反应生成黄棕色络合物，然后在420nm处光度检测，最后根据反应液的吸光度计算得到水样的氨氮浓度。基于光度法的自动化分析仪器一般包括自动进样单元、试剂切换单元、反应单元、检测单元等部件组成，如图1所示。
尽管光度分析法具有良好的稳定性和准确性等优点，但其检测下限一般只能达到0.1mg/L左右，难以满足地表水中挥发酚、铅、镉、汞等参数的分析(其中地表水标准要求I类水挥发酚含量低于0.002mg/L)，大大限制了光度法在水样中痕量污染物分析方面的应用。
【发明内容】
为了解决现有技术中灵敏度低、难以满足痕量污染物分析检测需求的局限问题，本发明提供了一种灵敏度高、稳定性好、可靠性高的水质痕量污染物分析方法，还提供了一种灵敏度高、稳定性好、可靠性高、可生产性和可维护性好的水质痕量污染物分析装置。
为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：
一种水样中痕量污染物的光度分析方法，包括以下步骤：
a、将定量的待测水样、与待测污染物匹配的试剂导入反应单元内；
待测水样和试剂在反应单元生成反应产物；
b、带有反应产物的反应液通过富集单元，反应产物与富集单元内的载体结合并在载体上富集；
c、光度检测单元检测所述富集单元，从而得到水样中待测污染物的含量或浓度。
进一步，还包括洗脱步骤：使用洗脱剂洗脱载体上的反应产物。
作为优选，所述载体是大孔吸附树脂、离子交换树脂、纤维、硅胶、PTFE微珠、纳米材料、活性炭、活性氧化铝或凝胶。
在上述分析方法中，检测富集单元对光的透过率或散射率或吸光度。
作为优选，采用多通道选向阀，该阀上的公共通道连接储液单元和泵；
分别选择多通道选向阀的水样通道、试剂通道，泵分别将水样、试剂抽取到储液单元中；
选择多通道选向阀的反应通道，泵将储液单元内的水样、试剂送到反应单元内。
进一步，在水样、试剂送到反应单元后，泵通过空气通道抽取空气；
选择多通道选向阀的反应通道，泵将抽取的空气送到反应单元内，搅拌、混合了反应单元内的水样、试剂。
作为优选，所述空气通道设置在多通道选向阀上、或与泵和储液单元连接的阀门上。
为了实现上述方法，本发明还提出了这样一种水样中痕量污染物的光度分析装置，包括切换单元、反应单元、泵和检测单元，检测单元包括光源、探测器和分析模块；特点是：所述分析装置还包括：
内部设置有富集载体的富集单元，用于将反应单元排出的反应液中的反应产物富集在所述载体上；
光源发出的光照射在载体上的反应产物，探测器接收与反应产物作用后的光信号，接收到的信号送分析模块。
作为优选，所述载体是大孔吸附树脂、离子交换树脂、纤维硅胶、PTFE微珠、纳米材料、活性炭、活性氧化铝或凝胶。
作为优选，所述切换单元采用多通道选向阀，该多通道选向阀上设有公共通道、试剂通道、水样通道、测量通道、反应通道，所述公共通道连接储液单元和泵，所述测量通道连接富集单元，所述反应通道连接混合-反应单元，所述分析装置还包括空气通道。
作为优选，所述空气通道设置在多通道选向阀上。
作为优选，所述泵通过阀门连接储液单元，所述空气通道设置在该阀门上。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1、通过富集单元对目标检测物的富集，提高了分析方法的灵敏度，使得光度分析法对水质痕量污染物的分析成为可能。
2、直接对富集柱进行检测，降低了光度分析法分析痕量污染物时对检测单元的要求，使得分析装置变得稳定、可靠，提高了可维护性。
分析过程简便，简化了分析装置。
【附图说明】
图1为背景技术中装置示意图；
图2为实施例1中分析装置结构示意图；
图3为实施例2中分析装置结构示意图；
图4为实施例3中分析装置结构示意图。
【具体实施方式】
实施例1：
如图2所示，一种地表水中痕量酚的光度分析装置，包括注射泵、储液单元、多通道选向阀、混合-反应单元、富集柱、光度检测单元组成。
多通道选向阀上设有公共通道、试剂通道、水样通道、测量通道、反应通道和空气通道，试剂通道连接缓冲溶液、铁氰化钾、4-氨基安替比林等试剂瓶，所述公共通道连接储液单元和注射泵，所述测量通道连接富集柱，所述反应通道连接混合-反应单元。
富集柱中填充了树脂。
所述光度检测单元包括光源、探测器和分析模块，用于检测富集柱内富集的反应产物。光源和探测器处于富集柱的两侧。
本实施例还揭示了一种地表水中痕量酚的光度分析方法，包括以下步骤：
a、多通道选向阀分别选择水样通道、与各试剂连通的试剂通道时，注射泵分别准确地将定量的水样、缓冲溶液、铁氰化钾、4-氨基安替比林抽取到储液单元内；
多通道选向阀选择反应通道，注射泵将储液单元内的水样、各种试剂导入到混合-反应单元中混合反应；
多通道选向阀选择空气通道，注射泵抽取一定体积的空气；多通道选向阀选择反应通道，注射泵将储液单元内的空气导入到混合-反应单元中，空气搅拌了混合-反应单元内的水样、试剂，使水样、试剂充分混合，提高了测量的准确性，降低了测量时间；
b、待水样中的酚和上述试剂反应生成红褐色反应物后，多通道选向阀选择测量通道，注射泵将混合-反应单元内的反应液导到富集柱并从富集柱通过，红褐色反应物在树脂上富集，并引起树脂发生颜色变化；
c、光源发出光穿过富集柱，探测器接收穿过富集柱的光，并转化为电信号，分析模块分析反应液通过富集柱前、后吸光度的变化，从而得到水样中的酚浓度：
多通道选向阀选择对应于乙醇的试剂通道，抽取一定体积的乙醇到储液单元内、多通道选向阀选择测量通道，注射泵将储液单元内的乙醇导入到富集柱中，对富集柱进行冲洗，富集柱被冲洗后进入等待下一次分析。
本实施例中，当水样的取样体积为100ml时，酚的分析灵敏度可达0.001mg/L。
实施例2：
如图3所示，一种地表水中痕量铅的光度分析装置，包括依次连接地多流路切换阀、第一蠕动泵、混合-反应单元、第二蠕动泵、富集柱、光度检测单元。
富集柱内填充了凝胶。
所述多流路切换阀由多个阀门组成，分别连接水样、各试剂(如缓冲溶液、双硫腙溶液)。
所述光度检测单元包括光源、探测器和分析模块，用于检测富集柱内富集的反应产物。光源和探测器处于富集柱的同一侧。
本实施例还揭示了一种地表水中痕量铅的光度分析方法，包括以下步骤：
a、分析时，通过多流路切换阀的切换，第一蠕动泵分别准确地将定量的水样、缓冲溶液、双硫腙溶液导入到混合-反应单元中混合、反应；
b、待水样中的铅和上述试剂反应生成红色反应物后，第二蠕动泵将反应液从混合-反应单元导到富集柱并从富集柱通过，红色反应物在凝胶上富集，并引起凝胶发生颜色变化；
c、光源发出的光照射在富集柱上，探测器检测富集柱对510nm波长的光的散射率的变化，分析模块经过计算后得到水样中的铅浓度；
通过阀的切换，第一蠕动泵和第二蠕动泵将三氯甲烷导入到富集柱中，冲洗富集柱，富集柱被冲洗后进入等待下一次分析状态。
实施例3：
如图4所示，一种地表水中痕量汞的光度分析装置，与实施例1不同的是：
1、富集柱内填充了PTFE微珠。
2、注射泵通过阀门(如三通阀)与储液单元连通，空气通道设置在该阀门上。多通道选向阀上不再设置空气通道。
3、使用的试剂改为：乙酸-乙酸钠缓冲溶液、微乳溶液、二溴邻硝基偶氮胂等。
本实施例还揭示了一种地表水中痕量汞的光度分析方法，与实施例1不同的是：
1、由于测量的污染物不同，使用的试剂改为：乙酸-乙酸钠缓冲溶液、微乳溶液、二溴邻硝基偶氮胂等。
2、在步骤a中，当注射泵将储液单元内的水样和试剂导入到混合-反应单元后；注射泵通过空气通道抽取一定体积的空气，多通道选向阀选择反应通道，注射泵将抽取的空气导入混合-反应单元内，搅拌了水样和试剂，使水样和试剂间充分混合、反应，提高了测量的准确性，降低了测量时间。
上述实施方式不应理解为对本发明保护范围的限制。如，富集柱内填充树脂、凝胶以及PTFE微珠，当然还可以是纳米材料、活性炭或活性氧化铝。本发明的关键是：水样和试剂的反应液通过富集单元，富集单元内的载体上富集有水样和试剂生成的反应产物，光度检测单元直接检测富集单元。在不脱离本发明精神的情况下，对本发明做出的任何形式的改变均应落入本发明的保护范围之内。