一种水样中砷含量的抗干扰检测方法及装置与流程

1.本发明涉及水质检测领域，具体涉及一种水样中砷含量的抗干扰检测方法及装置。


背景技术：

2.在自然环境中，不同形态与价态的砷在环境中的迁移转化规律和对生物的毒性、可用性是不同的，而砷和含砷金属的开采、冶炼，砷或砷化合物用作原材料的玻璃、颜料、药物的生产以及煤的燃烧过程都会产生含砷废水、废气、废渣，砷环境污染逐渐引起了人们对砷监测的重视。现有砷含量测定方案主要分为电感耦合等离子体法(icp)、原子吸收光谱法(aas)、光度法和电化学法。其中，icp和aas由于其高灵敏度而在实验室中使用较多，但相对昂贵的设备及设备运营维护费用导致在在线监测领域具有一定局限性；而电化学法中用于富集重金属离子的电极也存在维护周期较短的缺点。因此在在线监测中，光度法是成本低廉、反应灵敏、稳定的选择。
3.目前，分光光度法分为银盐法、新银盐法和钼酸铵法，其中：银盐法、新银盐法多用于水质监测，由于其流程中含有高毒性气体砷化氢以及试剂配制难度高、毒性大，导致了在线监测的局限性；而钼酸铵法试剂配方相对安全、检测精度高，但受离子干扰严重，因此多用于含砷矿物中砷含量检测，而较少用于在线监测领域。


技术实现要素：

4.为了克服上述技术缺陷的不足，本发明提供了一种水样中砷含量的抗干扰检测方法及装置，采用钼酸铵法检测地表水中砷，解决了钼酸铵法易受离子干扰导致测试不准确，灵敏度差的问题。
5.一种水样中砷含量的抗干扰检测装置，关键在于：包括依次管道连接定量进样单元和反应单元，所述反应单元外设有恒温加热装置和光电比色装置，所述定量进样单元、恒温加热装置和光电比色装置均与控制单元电连接。
6.优选的，所述定量进样单元包括定量管，所述定量管的顶部和底部分别管道连接有蠕动泵和多联排阀，所述多联排阀的任一阀口与所述反应单元管道连通，所述定量管中安装液位传感器，蠕动泵、所述多联排阀、液位传感器均与所述控制单元电连接。
7.优选的，所述反应单元为密闭的反应室，所述反应室的顶部和底部分别安装有上密封阀和下密封阀，所述下密封阀与所述定量进样单元管道连接，所述上密封阀和下密封阀均与所述控制单元电连接。
8.优选的，所述恒温加热装置包括绕设在所述反应单元外壁上的加热丝和设置在所述反应单元中的温度传感器，所述加热丝和温度传感器均与所述控制单元电连接。
9.一种水样中砷含量的抗干扰检测方法，关键在于包括以下步骤：
10.步骤一、通过定量进样单元分别将一定体积的待测含砷水样、显色试剂、还原剂加入到反应单元中；
11.步骤二、使反应单元中混合溶液升温并保持在目标温度反应，混合溶液中干扰离子生成显色物质溶于水，形成有色溶液，光电比色装置发出特定波长的光线，测定出反应单元中混合溶液的吸光度i；
12.步骤三、通过定量进样单元分别将一定体积的氧化剂加入到反应单元中；
13.步骤四、使反应单元中混合溶液升温并保持在目标温度反应，混合溶液中砷离子生成显色物质溶于水，形成有色溶液，光电比色装置发出特定波长的光线，测定出反应单元中混合溶液的吸光度ii，控制单元通过吸光度i和吸光度ii的差值来计算水样中砷含量。
14.优选的，所述步骤一中显色试剂为四水合钼酸铵和酒石酸锑钾的混合溶液、还原剂为抗坏血酸。
15.优选的，所述步骤三中氧化剂为重铬酸钾。
16.优选的，步骤二和步骤四中目标温度为55-95℃。
17.有益效果：与现有技术相比，本发明所提供的一种水样中砷含量的抗干扰检测方法及装置，测量装置在测量待测含砷水样吸光度的过程中，通过差值排除干扰，有效去除待测含砷水样中的离子干扰，准确计算出待测含砷水样中砷元素质量浓度，能够实现水样中砷含量精确测量，提高了测定的灵敏度，检出限为2μg/l，在0-2000μg/l范围内线性拟合度大于0.999，分析结果准确可靠，能满足地表水中砷的检测需求。
附图说明
18.图1为本发明的结构示意图。
19.具体实施方法
20.为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。
21.实施例1
22.如图1所示，一种水样中砷含量的抗干扰检测装置，包括依次管道连接蠕动泵63、定量管61、多联排阀62和反应单元2，所述定量管61与所述蠕动泵63之间通过透气管连通，所述反应单元2为密闭的反应室，所述反应室的顶部和底部分别安装有上密封阀8和下密封阀9，所述上密封阀8连接有透气管，所述下密封阀9与所述多联排阀62管道连接，所述反应单元2外设有恒温加热装置4和光电比色装置5，所述恒温加热装置4包括绕设在所述反应单元2外壁上的加热丝和设置在所述反应单元2中的温度传感器，所述定量管61中安装液位传感器，蠕动泵63、多联排阀62、液位传感器、上密封阀8、下密封阀9、加热丝、温度传感器和光电比色装置5均与所述控制单元7电连接。
23.实施例2
24.一种以上水样中砷含量的抗干扰检测装置的水样测定方法，根据以下步骤进行：
25.步骤一、蠕动泵63持续正转产生负压，此时打开多联阀62中的某一路阀，从而将其相连管路的待测水样抽到定量管61，通过传感器感知抽取上升中的液面，在特定点位停泵，完成溶液特定体积的定量，然后，多联排阀62关闭所有阀，打开上密封阀8和下密封阀9，蠕动泵63反转，定量管61上方将产生正压，能把定量管61中的待测水样推到反应室2中，同理，将浓度为10g/l的四水合钼酸铵和浓度为0.1g/l的酒石酸锑钾的混合溶液、浓度为2g/l的抗坏血酸依次加入反应室2；
26.步骤二、关闭上密封阀8和下密封阀9，控制加热丝和温度传感器，使反应室2中的混合液温度上升到75℃，混合溶液中五价砷离子被还原成三价砷离子，混合溶液中干扰离子充分与四水合钼酸铵和酒石酸锑钾反应生成显色物质溶于水，光电比色装置5发出波长为850nm的检测光线，测定出反应单元2中混合溶液的吸光度i；
27.步骤三、蠕动泵63持续正转产生负压，此时打开多联阀62中的某一路阀，从而将其相连管路的浓度为10g/l的重铬酸钾抽到定量管61，通过传感器感知抽取上升中的液面，在特定点位停泵，完成溶液特定体积的定量，然后，多联排阀62关闭所有阀，打开上密封阀8和下密封阀9，蠕动泵63反转，定量管61上方将产生正压，能把定量管61中的过量的重铬酸钾推到反应室2中；
28.步骤四、关闭上密封阀8和下密封阀9，控制加热丝和温度传感器，使反应室2中的混合液温度上升到75℃，混合溶液中三价砷离子充分氧化成五价砷离子，再与四水合钼酸铵和酒石酸锑钾充分反应转化为生成显色物质溶于水，光电比色装置5发出波长为850nm的检测光线，测定出反应单元2中混合溶液的吸光度ii，控制单元通过吸光度ii和吸光度i比对，能够自动排除水样中干扰离子带来的吸光度，并计算得出含砷水样中砷元素质量浓度；
29.步骤五、打开上密封阀8和下密封阀9，把反应室2的溶液抽至定量管61，再排放，完成一次完整测量。
30.实施例3
31.一种以上水样中砷含量的抗干扰检测装置的水样测定方法，根据以下步骤进行：
32.步骤一、蠕动泵63持续正转产生负压，此时打开多联阀62中的某一路阀，从而将其相连管路的待测水样抽到定量管61，通过传感器感知抽取上升中的液面，在特定点位停泵，完成溶液特定体积的定量，然后，多联排阀62关闭所有阀，打开上密封阀8和下密封阀9，蠕动泵63反转，定量管61上方将产生正压，能把定量管61中的待测水样推到反应室2中，同理，将浓度为40g/l的四水合钼酸铵和浓度为1.5g/l的酒石酸锑钾的混合溶液、浓度为10g/l的抗坏血酸依次加入反应室2；
33.步骤二、关闭上密封阀8和下密封阀9，控制加热丝和温度传感器，使反应室2中的混合液温度上升到75℃，混合溶液中五价砷离子被还原成三价砷离子，混合溶液中干扰离子充分与四水合钼酸铵和酒石酸锑钾反应生成显色物质溶于水，光电比色装置5发出波长为850nm的检测光线，测定出反应单元2中混合溶液的吸光度i；
34.步骤三、蠕动泵63持续正转产生负压，此时打开多联阀62中的某一路阀，从而将其相连管路的浓度为20g/l的重铬酸钾抽到定量管61，通过传感器感知抽取上升中的液面，在特定点位停泵，完成溶液特定体积的定量，然后，多联排阀62关闭所有阀，打开上密封阀8和下密封阀9，蠕动泵63反转，定量管61上方将产生正压，能把定量管61中的过量的重铬酸钾推到反应室2中；
35.步骤四、关闭上密封阀8和下密封阀9，控制加热丝和温度传感器，使反应室2中的混合液温度上升到75℃，混合溶液中三价砷离子充分氧化成五价砷离子，再与四水合钼酸铵和酒石酸锑钾充分反应转化为生成显色物质溶于水，光电比色装置5发出波长为850nm的检测光线，测定出反应单元2中混合溶液的吸光度ii，控制单元通过吸光度ii和吸光度i比对，能够自动排除水样中干扰离子带来的吸光度，并计算得出含砷水样中砷元素质量浓度；
36.步骤五、打开上密封阀8和下密封阀9，把反应室2的溶液抽至定量管61，再排放，完
成一次完整测量。
37.实施例4
38.一种以上水样中砷含量的抗干扰检测装置的水样测定方法，根据以下步骤进行：
39.步骤一、蠕动泵63持续正转产生负压，此时打开多联阀62中的某一路阀，从而将其相连管路的待测水样抽到定量管61，通过传感器感知抽取上升中的液面，在特定点位停泵，完成溶液特定体积的定量，然后，多联排阀62关闭所有阀，打开上密封阀8和下密封阀9，蠕动泵63反转，定量管61上方将产生正压，能把定量管61中的待测水样推到反应室2中，同理，将浓度为30g/l的四水合钼酸铵和浓度为0.8g/l的酒石酸锑钾的混合溶液、浓度为6g/l的抗坏血酸依次加入反应室2；
40.步骤二、关闭上密封阀8和下密封阀9，控制加热丝和温度传感器，使反应室2中的混合液温度上升到75℃，混合溶液中五价砷离子被还原成三价砷离子，混合溶液中干扰离子充分与四水合钼酸铵和酒石酸锑钾反应生成显色物质溶于水，光电比色装置5发出波长为850nm的检测光线，测定出反应单元2中混合溶液的吸光度i；
41.步骤三、蠕动泵63持续正转产生负压，此时打开多联阀62中的某一路阀，从而将其相连管路的浓度为14g/l的重铬酸钾抽到定量管61，通过传感器感知抽取上升中的液面，在特定点位停泵，完成溶液特定体积的定量，然后，多联排阀62关闭所有阀，打开上密封阀8和下密封阀9，蠕动泵63反转，定量管61上方将产生正压，能把定量管61中的过量的重铬酸钾推到反应室2中；
42.步骤四、关闭上密封阀8和下密封阀9，控制加热丝和温度传感器，使反应室2中的混合液温度上升到75℃，混合溶液中三价砷离子充分氧化成五价砷离子，再与四水合钼酸铵和酒石酸锑钾充分反应转化为生成显色物质溶于水，光电比色装置5发出波长为850nm的检测光线，测定出反应单元2中混合溶液的吸光度ii，控制单元通过吸光度ii和吸光度i比对，能够自动排除水样中干扰离子带来的吸光度，并计算得出含砷水样中砷元素质量浓度；
43.步骤五、打开上密封阀8和下密封阀9，把反应室2的溶液抽至定量管61，再排放，完成一次完整测量。
44.采用本发明(实施例4)分别对不同砷(as
5
)含量的标液和模拟地表水样进行检测，结果如表1和表2所示。
45.表1不同砷(as
5
)含量的标液测定结果
46.组别1234标准值，mg/l0.10.20.51.0测定值，mg/l0.09920.19940.50711.0189相对偏差，％0.810.28-1.42-1.89
47.表2不同砷(as
5
)含量的模拟地表水测定结果
[0048][0049][0050]
上表中可以看出，采用本发明在线测定地表水中砷(as
5
)含量，有效去除水样中的离子干扰，精密度高，重现性好，适用于砷含量大于0.005mg/l的地表水进行测量。
[0051]
最后需要说明，上述描述仅为本发明的优选实施例，本领域的技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。