一種水中重金屬離子在線監(jiān)測(cè)裝置與方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域，具體涉及一種水中重金屬離子在線監(jiān)測(cè)裝置與方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，人類活動(dòng)導(dǎo)致環(huán)境中重金屬含量增加，超出環(huán)境承受的范圍，引起環(huán)境的惡化，并對(duì)人類的健康構(gòu)成了威脅。
[0003]現(xiàn)階段，重金屬離子主要通過(guò)比色法和電化學(xué)法進(jìn)行檢測(cè)。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(xiǎn)性，威脅操作人員的身體健康；而電化學(xué)法所使用的電極(譬如汞電極)容易產(chǎn)生二次污染，降低了檢測(cè)的準(zhǔn)確程度；此外，這兩種方法還存在以下共有缺點(diǎn):
[0004]第一、對(duì)于多種重金屬并存或存在其它污染物的復(fù)雜水體，兩種方法的識(shí)別性均不佳；
[0005]第二、這兩種方法的操作程序復(fù)雜，自動(dòng)化程度低，需要操作人員接受相應(yīng)培訓(xùn)；
[0006]第三、這兩種方法在檢測(cè)過(guò)程中消耗的樣品和試劑量都較大，長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)成本高；
[0007]第四、現(xiàn)有監(jiān)測(cè)類設(shè)備集成度差、體積大、功耗大，增加了使用成本；
[0008]以上問(wèn)題制約了重金屬的在線監(jiān)測(cè)儀器的進(jìn)一步發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明公開(kāi)了一種水中重金屬離子在線監(jiān)測(cè)裝置與方法，本發(fā)明不僅不使用毒性藥品，而且不會(huì)對(duì)水體產(chǎn)生二次污染，同時(shí)還具有對(duì)多種重金屬并存以及存在其它污染物的復(fù)雜水體具有良好的識(shí)別性等優(yōu)點(diǎn)。
[0010]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
[0011]一種水中重金屬離子在線監(jiān)測(cè)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(qū)動(dòng)器從緩沖液儲(chǔ)液池中抽取緩沖液，注射到緩沖液電泳毛細(xì)管中，在緩沖液電泳毛細(xì)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(qū)動(dòng)器從原水儲(chǔ)液池中抽取原水，注射到原水電泳毛細(xì)管中，由原水第二驅(qū)動(dòng)器從原水儲(chǔ)液池中抽取原水，再經(jīng)過(guò)離子印跡毛細(xì)管，注射到原水電泳毛細(xì)管中，在原水電泳毛細(xì)管的末端，連接有原水廢液池；
[0014]所述緩沖液電泳毛細(xì)管與原水電泳毛細(xì)管組成十字電泳，按照緩沖液流動(dòng)方向，依次設(shè)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(dòng)方向，依次設(shè)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(xì)管與原水電泳毛細(xì)管的交叉點(diǎn)和緩沖液廢液端高壓電源之間，設(shè)置有檢測(cè)器。
[0015]上述水中重金屬離子在線監(jiān)測(cè)裝置，
[0016]緩沖液驅(qū)動(dòng)器、緩沖液儲(chǔ)液池與緩沖液電泳毛細(xì)管通過(guò)三通換向閥連接，實(shí)現(xiàn)緩沖液驅(qū)動(dòng)器從緩沖液儲(chǔ)液池中抽取緩沖液，注射到緩沖液電泳毛細(xì)管中；
[0017]原水第一驅(qū)動(dòng)器、原水儲(chǔ)液池與原水電泳毛細(xì)管通過(guò)三通換向閥連接，實(shí)現(xiàn)原水第一驅(qū)動(dòng)器從原水儲(chǔ)液池中抽取原水，注射到原水電泳毛細(xì)管中；
[0018]原水第二驅(qū)動(dòng)器、原水儲(chǔ)液池與離子印跡毛細(xì)管通過(guò)三通換向閥連接，實(shí)現(xiàn)原水第二驅(qū)動(dòng)器從原水儲(chǔ)液池中抽取原水，再經(jīng)過(guò)離子印跡毛細(xì)管，注射到原水電泳毛細(xì)管中。
[0019]上述水中重金屬離子在線監(jiān)測(cè)裝置，緩沖液端高壓電源與緩沖液電泳毛細(xì)管的連接，緩沖液廢液端高壓電源與緩沖液電泳毛細(xì)管的連接，原水端高壓電源與原水電泳毛細(xì)管的連接，原水廢液端高壓電源與原水電泳毛細(xì)管的連接，均為以下方式:
[0020]高壓電源通過(guò)導(dǎo)線連接設(shè)置在三通上的鉑電極，所述三通另兩個(gè)口連接緩沖液電泳毛細(xì)管或原水電泳毛細(xì)管。
[0021]上述水中重金屬離子在線監(jiān)測(cè)裝置，所述緩沖液電泳毛細(xì)管和原水電泳毛細(xì)管通過(guò)十字通連接。
[0022]上述水中重金屬離子在線監(jiān)測(cè)裝置，還包括洗脫清洗驅(qū)動(dòng)器，洗脫液儲(chǔ)液池和清洗液儲(chǔ)液池；洗脫清洗驅(qū)動(dòng)器從洗脫液儲(chǔ)液池中抽取洗脫液，注射到離子印跡毛細(xì)管中，或從清洗液儲(chǔ)液池中抽取清洗液，注射到離子印跡毛細(xì)管中。
[0023]—種在上述水中重金屬離子在線監(jiān)測(cè)方法，包括以下步驟:
[0024]步驟a、原水第一驅(qū)動(dòng)器從原水儲(chǔ)液池中抽取原水，注射到原水電泳毛細(xì)管中，在十字電泳的作用下，檢測(cè)器得到第一張電泳圖譜；
[0025]步驟b、原水第二驅(qū)動(dòng)器從原水儲(chǔ)液池中抽取原水，再經(jīng)過(guò)離子印跡毛細(xì)管，注射到原水電泳毛細(xì)管中，在十字電泳的作用下，檢測(cè)器得到第二張電泳圖譜；
[0026]步驟C、根據(jù)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(shí)別特定重金屬離子，計(jì)算重金屬含量。
[0027]上述水中重金屬離子在線監(jiān)測(cè)方法，還包括步驟d、在第一張電泳圖譜中，根據(jù)特定重金屬離子的電泳圖譜峰計(jì)算重金屬含量。
[0028]上述水中重金屬離子在線監(jiān)測(cè)方法，還包括以下步驟:
[0029]步驟e、洗脫清洗驅(qū)動(dòng)器從洗脫液儲(chǔ)液池中抽取洗脫液，注射到離子印跡毛細(xì)管中，洗脫離子印跡毛細(xì)管中吸附的重金屬離子；
[0030]步驟f、洗脫清洗驅(qū)動(dòng)器從清洗液儲(chǔ)液池中抽取清洗液，注射到離子印跡毛細(xì)管中，清洗離子印跡毛細(xì)管中殘留的洗脫液。
[0031]有益效果:
[0032]第一、由于本發(fā)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(wèn)題；
[0033]第二、由于本發(fā)明所使用的各個(gè)原件在安裝及使用過(guò)程中均不會(huì)對(duì)水體產(chǎn)生二次污染，因此提高了檢測(cè)的準(zhǔn)確程度；
[0034]第三、由于本發(fā)明能夠選擇使用吸附不同金屬離子的離子印跡毛細(xì)管，因此對(duì)于多種重金屬并存或存在其它污染物的復(fù)雜水體具有良好的識(shí)別性；
[0035]第四、由于本發(fā)明方法在六步之內(nèi)即可完成，并且每步僅為簡(jiǎn)單操作，因此自動(dòng)化程度高，操作簡(jiǎn)便，操作人員無(wú)需接受專業(yè)培訓(xùn)即可操作本裝置；
[0036]第五、由于本發(fā)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(yuǎn)遠(yuǎn)小于現(xiàn)有技術(shù)試劑單位時(shí)間消耗量，因此長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)成本低；
[0037]第六、由于本發(fā)明水中重金屬離子在線監(jiān)測(cè)裝置所采用的驅(qū)動(dòng)器、三通換向閥、三通、離子印跡毛細(xì)管、十字通、鉑電極、高壓電源等均為微系統(tǒng)構(gòu)件，因此可以大大提升系統(tǒng)集成度，減小系統(tǒng)的體積與質(zhì)量，降低系統(tǒng)的功耗和成本。
【附圖說(shuō)明】
[0038]圖1是本發(fā)明水中重金屬離子在線監(jiān)測(cè)裝置具體實(shí)施例一、二、三和四的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0039]圖2是本發(fā)明水中重金屬離子在線監(jiān)測(cè)裝置具體實(shí)施例五的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0040]圖中:11緩沖液驅(qū)動(dòng)器、12原水第一驅(qū)動(dòng)器、13原水第二驅(qū)動(dòng)器、14洗脫清洗驅(qū)動(dòng)器、2三通換向閥、31緩沖液儲(chǔ)液池、32緩沖液廢液池、33原水儲(chǔ)液池、34原水廢液池、35洗脫液儲(chǔ)液池、36清洗液儲(chǔ)液池、41緩沖液電泳毛細(xì)管、42原水電泳毛細(xì)管、5離子印跡毛細(xì)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(dǎo)線、72鉑電極、73三通、8十字通、9檢測(cè)器。
【具體實(shí)施方式】
[0041]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明具體實(shí)施例作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0042]具體實(shí)施例一
[0043]本實(shí)施例為水中重金屬離子在線監(jiān)測(cè)裝置實(shí)施例。
[0044]本實(shí)施例的水中重金屬離子在線監(jiān)測(cè)裝置，結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。該水中重金屬離子在線監(jiān)測(cè)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(qū)動(dòng)器11從緩沖液儲(chǔ)液池31中抽取緩沖液，注射到緩沖液電泳毛細(xì)管41中，在緩沖液電泳毛細(xì)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(qū)動(dòng)器12從原水儲(chǔ)液池33中抽取原水，注射到原水電泳毛細(xì)管42中，由原水第二驅(qū)動(dòng)器13從原水儲(chǔ)液池33中抽取原水，再經(jīng)過(guò)離子印跡毛細(xì)管5，注射到原水電泳毛細(xì)管42中，在原水電泳毛細(xì)管42的末端，連接有原水廢液池34 ;
[0047]所述緩沖液電泳毛細(xì)管41與原水電泳毛細(xì)管42組成十字電泳，按照緩沖液流動(dòng)方向，依次設(shè)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(dòng)方向，依次設(shè)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(xì)管41與原水電泳毛細(xì)管42的交叉點(diǎn)和緩沖液廢液端高壓電源62之間，設(shè)置有檢測(cè)器9。
[0048]具體實(shí)施例二
[0049]本實(shí)施例為水中重金屬離子在線監(jiān)測(cè)裝置實(shí)施例。
[0050]本實(shí)施例的水中重金屬離子在線監(jiān)測(cè)裝置，結(jié)構(gòu)示意圖同樣適用于圖1。在具體實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步限定:
[0051]緩沖液驅(qū)動(dòng)器11、緩沖液儲(chǔ)液池31與緩沖液電泳毛細(xì)管41通過(guò)三通換向閥2連接，實(shí)現(xiàn)緩沖液驅(qū)動(dòng)器11從緩沖液儲(chǔ)液池31中抽取緩沖液，注射到緩沖液電泳毛細(xì)管41中；
[0052]原水第一驅(qū)動(dòng)器12、原水儲(chǔ)液池33與原水電泳毛細(xì)管42通過(guò)三通換向閥2連接，實(shí)現(xiàn)原水第一驅(qū)動(dòng)器12從原水儲(chǔ)液池33中抽取原水，注射到原水電泳毛細(xì)管42中；
[0053]原水第二驅(qū)動(dòng)器13、原水儲(chǔ)液池33與離子印跡毛細(xì)管5通過(guò)三通換向閥2連接，實(shí)現(xiàn)原水第二驅(qū)動(dòng)器13從原水儲(chǔ)液池33中抽取原水，再經(jīng)過(guò)離子印跡毛細(xì)管5，注射到原水電泳毛細(xì)管42中。
[0054]具體實(shí)施例三
[0055]本實(shí)施例為水中重金屬離子在線監(jiān)測(cè)裝置實(shí)施例。
[0056]本實(shí)施例的水中重金屬離子在線監(jiān)測(cè)裝置，結(jié)構(gòu)示意圖同樣適用于圖1。在具體實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步限定: