锌测量的制作方法

锌测量


背景技术：

1.本技术总体上涉及测量含水样品或液体样品中的锌，并且更具体地涉及使用荧光法测量低锌浓度。
2.确保水质在多种行业比如制药和其他制造领域中至关重要。另外，确保水质对于依赖水生存的人类、动物和植物的健康和幸福来说至关重要。锌是通常测量的一种元素。水中过多的锌可能对人类或动物有害。锌可能具有长期健康影响，并且可能使得水对于消费者或者设施来说较不理想。锌可能来自自然或人类活动比如制造而存在。锌的测量和缓和可能导致水处理的成本更高。因此，检测水或其他液体溶液中的锌的存在和浓度是至关重要的。


技术实现要素：

3.概括地说，一个实施方案提供了一种用于测量溶液中的锌的方法，所述方法包括：制备指示剂溶液；将所述指示剂溶液引入到溶液中，其中所述溶液含有一定量的锌，并且所述引入造成所述溶液响应于所述指示剂溶液与所述锌反应的荧光变化；和通过测量荧光强度的变化来测量所述溶液中的锌的量。
4.另一个实施方案提供了一种用于测量溶液中的锌的测量装置，所述测量装置包括：处理器；和存储器，所述存储器存储所述处理器可执行的用于以下各项的指令：制备磺酸指示剂；将指示剂溶液引入到溶液中，其中所述溶液含有一定量的锌，并且所述引入造成所述溶液的荧光变化响应于所述指示剂溶液与所述锌反应；和通过测量荧光强度的变化来测量所述溶液中的锌的量。
5.另一个实施方案提供了一种用于测量溶液中的锌的方法，所述方法包括：制备指示剂溶液，其中所述指示剂溶液包含8-羟基-5-喹啉磺酸；将所述指示剂溶液和表面活性剂引入到溶液中，其中所述溶液包括水样品并且含有一定量的锌，其中所述引入造成所述溶液的荧光变化响应于所述指示剂溶液与所述锌反应；和通过测量荧光强度的变化来测量所述溶液中的锌的量，其中所述荧光强度与所述溶液中的锌的浓度成比例。
6.前述内容是概述，因此可以包含对细节的简化、概括和省略；因此，本领域技术人员将会理解，此概述仅是举例说明性的，并且不打算以任何方式进行限制。
7.为了更好地理解实施方案以及它们的其他和另外的特征和优点，结合附图参考以下描述。在所附权利要求中将会指明本发明的范围。
8.几幅附图的简述
9.图1示出了一种示例性锌测量系统的流程图。
10.图2示出了一种用于检测锌的示例性磺酸指示剂的反应方案。
11.图3a-b示出了使用低量程法和高量程法、使用磺酸指示剂的荧光强度测量的其他实例。
12.图4示出了一种用于测量方法的mdl的示例性校准曲线。
13.图5示出了计算机电路系统的一个实例。
具体实施方式
14.将会容易理解，除了所描述的示例性实施方案以外，在本文附图中概括描述和举例说明的实施方案的组成部分可以以各种不同配置来布置和设计。因此，如附图中所示的示例性实施方案的以下更详细描述不打算限制所述实施方案的范围，而仅代表示例性实施方案。
15.在本说明书全文中提及“一个实施方案(one embodiment)”或“一种实施方案(an embodiment)”(等)意指关于该实施方案描述的特定的特征、结构或特性被包括在至少一个实施方案中。因此，在本说明书全文的各个位置处出现短语“在一个实施方案中”或“在一种实施方案中”等不必都指相同的实施方案。
16.此外，所描述的特征、结构或特性可以在一个或多个实施方案中以任何合适的方式组合。在以下描述中，提供许多具体细节以给出对实施方案的全面理解。但是，相关领域技术人员将会认识到，可以在没有一个或多个具体细节的情况下，或利用其他方法、组成部分、材料等等来实施各种实施方案。在其他情况下，没有示出或详细描述众所周知的结构、材料或操作。以下描述仅用于举例说明，并且仅说明了某些示例性实施方案。
17.水或者其他含水样品或溶液中的锌测量由于多种不同的原因是重要的。例如，锌测量可以用于确定水质。高浓度的锌可能对动物、人类和/或植物有害。因此，作为另一个实例，用户或实体可能希望水体中的锌低于特定的阈值，因此，用户可以测量锌以确定锌的量是否低于所述阈值。锌可以天然存在于水体中或由于人类活动比如制造或储存条件而存在于水体中。
18.锌测量和检测的常规方法可能具有本文中所讨论的限制。例如，常规方法可能使用氰化物、环己酮和/或水合氯醛。政府可能对这些常规方法具有使用限制或废物处置要求。一种示例性方法是hach 8009-zinon方法。该方法可以检测在0.010-3.0mg/l范围内的锌(zn(ii))。该方法具有大约3.5分钟的反应时间，并且使用分光光度计(620nm)或比色计(610nm)进行测量。然而，对于该方法有一些限制。第一，过量指示剂的存在可能干扰目视检查。第二，在存在高于给定浓度的干扰的情况下使用该方法可能有问题。例如，高于6mg/l的铝、高于0.5mg/l的镉、高于7mg/l的铁(iii)、高于5mg/l的锰和高于5mg/l的镍可能干扰正确的锌测量。上述干扰水平和干扰类型仅是举例说明性的，并且可以包括其他浓度和/或干扰，例如，钙和镁。第三，该方法使用有害试剂，比如氰化物和/或环己酮。
19.另一种用于锌测量的示例性方法是lck 360-4-(2-吡啶偶氮)间苯二酚方法。该方法用crack-set lcw 902检测在0.2-6.0mg/l范围内或0.24-7.2mg/l范围内的锌(zn(ii))。该方法具有大约3.0分钟的反应时间，并且使用分光光度计(490nm)进行测量。然而，对于该方法有一些限制。第一，该方法用于非常小的样品量，比如0.2ml。第二，在存在高于给定浓度的干扰比如铝和锰的情况下使用该方法可能有问题。其他干扰包括硫酸根、氯离子(chloride)、钠、钾、钙、硝酸根(nitrate)、镁、铁(ii和iii)、锡、镍、铜、铬、碳酸根、钴和/或铅。第三，该方法使用有害试剂，比如氰化物和/或水合氯醛。水合氯醛由于被列为潜在受控的物质而可能尤其有问题。
20.因为干扰物的存在可能在锌测量中引入显著的误差，所以目前的使用上述方法使用分光光度试验或比色试验进行锌测量的方法、系统和试剂盒受到限制。另外，有害或受控的试剂使获得试剂以及处置变难。需要的是一种具有准确方法来测量水样品中的锌，同时
减少干扰问题和危险性试剂。
21.因此，一个实施方案提供了用于测量低浓度的锌的系统和方法，其在干扰的存在下具有改善的测量，且使用较少有害试剂。在一个实施方案中，可以使用荧光法来测量含水样品或溶液中的锌。溶液可以含有一定量的待测量的锌。在一个实施方案中，可以使用磺酸指示剂。在一个实施方案中，可以使用8-羟基-5-喹啉磺酸指示剂。可以将指示剂引入到溶液或水样品中。在一个实施方案中，锌可以与磺酸指示剂结合，造成荧光强度的变化。因此，荧光强度的变化可以响应于指示剂与锌反应而发生。在一个实施方案中，荧光强度可以与溶液中的锌的浓度成比例。在一个实施方案中，锌可以以1：2的比率(锌：指示剂)结合指示剂。在一个实施方案中，可以通过测量荧光强度的变化来测量溶液中的锌的量。在一个实施方案中，可以将表面活性剂加入到溶液中。在一个实施方案中，可以将缓和剂(mitigation agent)加入到溶液中以防止干扰物与指示剂结合或防止锌与指示剂结合。可以对溶液进行滴定。滴定可以约等于、高于或低于6.0的ph。在一个实施方案中，可以选择ph值以使干扰最小化。例如，约等于或低于ph 6.0的ph可以使干扰最小化，并且高于6.0的ph可以用于更纯的水样品。在一个实施方案中，在方法中不使用氰化物。
22.将通过参照附图最好地理解所举例说明的示例性实施方案。以下描述仅用于举例说明，并且仅说明了某些示例性实施方案。
23.参照图1，示出了用于测量溶液中的锌的示例性系统和方法。在一个实施方案中，可以制备磺酸指示剂。可以将磺酸指示剂引入到含有锌的溶液中。在一个实施方案中，在锌的存在下的磺酸指示剂可以造成磺酸指示剂以及由此的溶液的荧光强度的变化。因为不同锌浓度导致不同的荧光强度，所以荧光强度的变化可以与溶液中的锌的浓度相关联。
24.在101处，在一个实施方案中，可以制备磺酸指示剂。磺酸指示剂可以是8-羟基-5-喹啉磺酸指示剂(参见图2)。在不存在锌的情况下，指示剂可以是非荧光的。在存在锌的情况下，指示剂可以是荧光的。因此，当指示剂暴露于锌时，溶液可以经历荧光的变化。参照图2，示出了一种磺酸指示剂的示例性反应。
25.在102处，在一个实施方案中，可以将磺酸指示剂引入到溶液中。可以在室温将指示剂放入溶液中。溶液可以含有一定量的锌。在一个实施方案中，锌在与溶液内的指示剂反应后可以造成溶液内的荧光强度的变化。荧光强度的变化可以与溶液中的锌的量成比例。荧光可以基于一定量的锌与磺酸指示剂的相互作用而激发或增加。
26.在一个实施方案中，可以将磺酸指示剂放入溶液、含水样品、水样品等中。可以对溶液进行滴定。滴定可以约等于、高于或低于6.0的ph。在一个实施方案中，可以选择ph值以使干扰最小化。例如，约等于或低于ph 6.0的ph可以使干扰最小化，并且高于6.0的ph可以用于更纯的水样品。在一个实施方案中，可以将表面活性剂加入到溶液中。表面活性剂可以允许锌-指示剂配合物的强度的提高。
27.溶液可以是含水样品，其包括来自自然水体、容纳槽、加工槽、管道等的样品。溶液可以处于连续流动状态，是静置体积的液体，或者是其任意组合。在一个实施方案中，可以将溶液引入到磺酸指示剂(例如，测量装置的测试室)中。在一个实施方案中，测量装置可以是手持装置。手持装置可以具有诸如较低的成本、便携性、现场使用等优点。备选地，测量装置可以是较大的台式装置。将溶液引入到测量装置中可以包括由使用者手动地或采用机械手段(例如，重力流、泵、压力、流体流等)将溶液放入或引入测试室中。例如，可以使用泵将
用于锌测量的水样品引入到测量或测试室中。在一个实施方案中，阀门等可以控制溶液流入或流出一个或多个腔室(如果存在的话)。
28.腔室、容器、皿(cell)、腔室等可以容纳有含水样品、至少一种硫代氨基甲酸酯系指示剂和相关的试剂比如表面活性剂、酸、碱和/或缓和剂。装置可以包括容纳有必需试剂的一个或多个试剂瓶。一个或多个瓶子中容纳的试剂可以进行泵给料或重力给料。可以计量试剂的流动以确保向测量皿的适当体积递送。含水样品可以通过加压入口、容器等进行给料。可以通过泵给料或重量给料将含水样品引入测量室中。采样装置可以与含水流串联或并联。装置可以具有确保含水样品、磺酸指示剂和相关试剂的适当混合的系统。
29.另外地或备选地，测量装置可以存在于或被引入一定体积的溶液中。然后将测量装置暴露于该一定体积的溶液，在那里其可以进行测量。系统可以是其中自动混合和测量溶液和/试剂的流过系统(flow-through system)。如本文中更详细讨论的，一旦样品与测量系统接触，系统就可以测量样品的锌。在一个实施方案中，测量装置可以包括其中可以执行一个或多个方法步骤的一个或多个腔室。
30.在103处，在一个实施方案中，系统和方法可以通过测量由锌与指示剂反应造成的荧光强度的变化来测量溶液中的锌的量。在一个实施方案中，水溶液中的锌的存在可以造成磺酸指示剂的荧光强度增大。在一个实施方案中，锌可以结合磺酸指示剂。例如，锌可以结合两个指示剂分子(参见图2)。此荧光强度增大的实例以及磺酸指示剂的剂量响应曲线在图3a-b和图4中示出。如所示的，0至0.080mg/l的锌浓度使用n＝8并且拟合线性曲线展示了方法的mdl(方法检出限)近似值。对于当前的方法设定，计算出mdl为大约0.008mg/l。因此，溶液的荧光的变化可以与溶液内的锌的量成比例。因此，测量装置或用户可以将测得的荧光的变化与溶液中的锌的量相关联。
31.参照图3，示出了低量程法(图3a)和高量程法(图3b)的使用磺酸指示剂的荧光强度测量的其他实例。在一个实施方案中，可以使用低量程法。在一个实施方案中，低量程锌(zn(ii))检测可以在大约0.0至0.25mg/l的范围内。低量程锌检测可以使用荧光分光光度计的发射扫描模式。低量程参数可以包括：365nm的激发波长，从365nm到600nm的发射波长扫描，以及500v的光电倍增管(pmt)电压。在一个实施方案中，高量程锌(zn(ii))检测可以在比低检测法高的范围内，例如0至3.5mg/l或甚至更高的浓度。高量程锌检测方法可以使用荧光分光光度计的激发扫描模式。例如，发射波长可以是524nm，并且可以使用从300nm到410nm的激发扫描与335v的pmt电压。
32.因此，含有锌的溶液的荧光强度可以与水溶液中的锌的浓度相关联。在一个实施方案中，荧光的量可以与溶液中的锌的量或浓度成比例。可以产生关于各种锌浓度、不同的磺酸指示剂、不同的可能影响吸收或荧光值的条件(例如，温度、样品含量、浊度、粘度、测量设备、含水样品室等)等的荧光曲线。然后荧光曲线可以用于确定溶液中的锌的量。
33.在104处，在一个实施方案中，系统和方法可以确定是否可以测量锌的量。例如，锌的量可以使用所述的磺酸指示剂、使用荧光法进行测量。可以将荧光测量结果与预期值、历史值等进行比较。锌测量或荧光测量可以以用户设定的周期性间隔或装置中的预编程频率进行。通过装置测量锌允许在测量过程中在非常少人参与的情况下得到实时数据。在系统输出出人意料的值的情况下，系统可以自动请求对溶液或样品的重新测量。
34.可以将编程的校准曲线输入到装置中用于校准测量装置。在一个实施方案中，可
以使用样品中已知量的锌定期测试系统和方法。然后系统可以重新校准或发送错误报告以进行维护。在由未清洁的装置造成错误或装置需要清洁的情况下，系统可以实施清洁循环。在未规定的时间间隔、在一定数量的测量之后、在用户或系统请求时等，可以需要对荧光室进行清洁。在一个实施方案中，荧光装置的清洁循环可以使用自动化或手动方法进行。
35.在104处，在一个实施方案中，如果不能确定锌的浓度，则系统可以继续测量锌和/或荧光信号。另外地或备选地，系统可以输出警报，记录事件等。如果可以确定锌的浓度，则系统可以在105处提供锌浓度的测量结果。可以是荧光强度或锌浓度的测量结果可以为输出结果，其被以显示、打印、存储、音频、触觉反馈等形式提供到装置。备选地或另外地，可以将输出结果通过有线、无线、光纤、、近场通信等送到另一个设备。
36.一个实施方案可以使用警报来警告在可接受水平之外的测量结果或浓度。一个实施方案可以使用系统关闭水输出，或分流来自具有不可接受的锌水平的来源的水。例如，锌测量装置可以使用与电动阀连接的继电器等。系统可以连接至通信网络。系统可以向用户或网络发出警报。无论是否确定了锌测量结果，都可以进行此警报。警报可以是声音、视觉、数据、将数据存储到存储器设备、通过连接的系统或无线系统发送输出、打印输出等。系统可以记录信息，比如测量位置、校正动作、地理位置、时间、日期、测量循环的数量等。警报或日志可以自动化，这意味着系统可以自动输出是否需要校正。系统也可以具有相关的警报、界限或预定阈值。例如，如果锌浓度达到阈值。警报或日志可以被：实时分析，存储用于之后的使用，或者其任意组合。
37.因此，本文所述的各实施方案代表对常规锌测量技术的技术改进。利用本文所述的技术，一个实施方案可以使用磺酸指示剂来测量溶液中的锌。这与具有上述限制的氰化物的使用形成对比。这样的技术提供更快且更准确的用于测量水溶液或液体溶液中的锌的方法，同时在锌测量中使用较少危险或有害的化学品或试剂。
38.尽管在信息处理设备中可以使用各种其他的电路、电路系统或部件，但是关于根据本文所述的各实施方案中任一个的用于锌测量的仪器，图5中示出了一个实例。设备电路系统10’可以包括基于芯片设计的测量系统，例如，特定的计算平台(例如，移动计算、桌面计算等)。在单个芯片11’中组合软件和一个或多个处理器。本领域中众所周知的是，处理器包括内部运算器、寄存器、高速缓冲存储器、总线、i/o端口等。内部总线等取决于不同的供应商，但是基本上所有外围设备(12’)都可以连接至单个芯片11’。电路系统10’将处理器、存储器控制和i/o控制器集线器都组合到单个芯片11’中。另外，此类型的系统10’一般不使用sata或pci或lpc。例如，公用接口包括sdio和i2c。
39.存在一个或多个电源管理芯片13’，例如，电池管理单元(bmu)，其管理例如通过可充电电池14’(其可以通过连接至电源(未示出)再充电)供应的功率。在至少一种设计中，使用单个芯片比如11’来提供类似bios的功能和dram存储器。
40.系统10’一般包括用于连接各个网络比如无线电通信网络和无线互联网设备(例如，接入点)的wwan收发器15’和wlan收发器16’中的一个或多个。另外，通常包括设备12’，例如，发射和接收天线、振荡器、pll等。系统10’包括用于数据输入和显示/渲染的输入/输出设备17’(例如，用户可容易接近的远离单光束系统布置的计算位置)。系统10’一般还包括各种存储器设备，例如闪存18’和sdram 19’。
41.由前述内容可以理解，一个或多个系统或设备的电子元件可以包括但不限于：至
少一个处理单元、存储器和连接各个元件(包括存储器或一个或多个处理器)的通信总线或通信装置。系统或设备可以包括或访问各种设备可读介质。系统存储器可以包括易失性和/或非易失性存储器(比如只读存储器(rom)和/或随机存取存储器(ram))形式的设备可读存储介质。举例来说而并非限制，系统存储器还可以包括操作系统、应用程序、其他程序模块和程序数据。所公开的系统在一个实施方案中可以用于进行对含水样品中的锌的测量。
42.本领域技术人员将会理解，各方面可以作为系统、方法或设备程序产品来实施。因此，各方面可以采取完全硬件实施方案或包括软件的实施方案的形式，其在本文中都统称为“电路”、“模块”或“系统”。此外，各方面可以采取设备程序产品的形式，体现为一个或多个其中具有体现为设备可读程序代码的设备可读介质。
43.应注意，本文所述的各种功能可以使用存储在设备可读存储介质(比如非信号存储设备)上的指令来实施，其中指令由处理器执行。在本文的情况下，存储设备不是信号，并且“非暂态”包括除了信号介质以外的所有介质。
44.用于进行操作的程序代码可以以一种或多种编程语言的任意组合编写。程序代码可以完全在单个设备上、部分地在单个设备上、作为独立的软件包、部分地在单个设备上并且部分地在另一个设备上或完全在其他设备上执行。在一些情况下，设备可以通过任何类型的连接或网络(包括局域网(lan)或广域网(wan))进行连接，或者连接可以通过其他设备(例如，通过使用互联网服务提供商的互联网)、通过无线连接(例如，近场通信)或通过硬线连接(比如通过usb连接)进行连接。
45.在本文中参照附图描述了示例性实施方案，所述附图示出了根据各个示例性实施方案的示例性的方法、设备和产品。要理解的是，动作和功能可以至少部分地通过程序指令来实施。可以将这些程序指令提供至设备(例如手持测量装置)或其他可编程数据处理设备的处理器以生产机器，使得通过设备的处理器执行的指令实施指定的功能/动作。
46.应注意，本文中提供的值如所示通过使用术语“约”而应解释为包括等同值。等同值对于本领域普通技术人员来说将会是明显的，但是至少包括通过对最后有效数位进行普通四舍五入得到的值。
47.已经提供本公开用于举例说明和描述，但不打算将其作为详尽或限制性的。多种改变和变化对于本领域普通技术人员来说将会是明显的。选择并且描述示例性实施方案以解释原理和实际应用，并且使得本领域普通技术人员能够理解具有适合于预期的特定用途的多种改变的多个实施方案的公开内容。
48.因此，尽管本文中已经参照附图描述了举例说明的示例性实施方案，但是应理解，此描述不是限制性的，并且在不背离本公开的范围和精神的情况下，本领域技术人员可以在其中实现各种其他变化和改变。