一种用来制备元素氢化物的电化学装置及用途的制作方法

本发明属于元素氢化物制备技术领域，尤其涉及一种用于分析化学中某些元素检测时的通过氢化物发生的进样装置及用途。

背景技术

氢化发生进样方法已经为广大的分析工作者，特别是从事原子光谱分析的科研人员所熟知。该方法具有很高的进样效率，不仅具有优异的分析检出限，也能够进行分析物与样品溶液的基体分离，降低干扰。然而，由于该技术普遍采用硼氢化钠（钾）做还原剂，因此还是具有一些不足之处：首先，硼氢化钠试剂价格比较高，使分析成本也比较高；其次，硼氢化钠在水溶液中不稳定，容易被水分解放出氢气，使分析过程的稳定性差，这加大了使用量增加的分析成本。为了克服硼氢化钠所具有的缺点，通过电解方法生成新生态的氢来代替硼氢化钠生成新生态氢的电化学氢化物发生技术已经被提出。然而目前已有的方案显示，该方法依然存在不足：首先装置比较复杂，其中电解时的阳极室和阴极室需要使用离子交换膜分隔开，并且需要单独的阳极电解液进行阳极电解循环；其次，电解时候需要在恒电流模式下进行，需要采用专有的电源。这就加大了设备的成本。

技术实现要素：

针对上述不足，本发明人在实验中突破已有技术的禁区，采用简单装置进行尝试，因此完成了本发明。

本发明公开了一种用来制备元素氢化物的电化学装置，其特征在于该装置包括：两根用绝缘管串联一起的石墨管阴极1和石墨管阳极2，直流电源4、蠕动泵5、气液分离器6、待分析样品溶液储备瓶8、废液瓶9；其中石墨管阴极1和石墨管阳极2分别连接气液分离器6和含待分析样品溶液储备瓶8；

直流电源4的正负极分别连接用两个石墨管做成的电解池的阴极和阳极，两根石墨管之间的间距为0.5-2厘米，蠕动泵5用于抽取待分析样品溶液和排放分离气体后的废液，废液瓶9与气液分离器6上面的废液管相连接。

本发明中两根石墨管串联后为垂直放置或倾斜放置。在恒压模式下工作的直流电源3的工作电压为6-30伏，优选9-24伏，更加优选的工作电压为12-18伏。

本发明的石墨管优选高纯度石墨（99.9%）制成的石墨管。作为一个方便获得的实例，可以直接使用石墨炉原子吸收上的涂层无平台石墨管，包括使用用过丢弃的石墨炉原子吸收上的石墨管。

在恒压模式下工作的直流电源可以是可进行电压调节的专有电源，也可以是给手机或手提电脑充电的可墙上插拔的直流电源适配器。值得强调的是，本发明中分别作为电解池的阴极和阳极的两个石墨管，其顺序位置没有特别要求。即可以阴极在前也可以阳极在前。但一般要求是最好是阴极在前。即溶液从阳极石墨管进入从阴极石墨管出来然后进入气液分离器。

本发明中的待分析样品溶液为含硫脲或l—半胱氨酸的酸性溶液，硫脲的质量浓度为0.5—2%。另外，本发明中的待分析的样品溶液还含有酸，所使用的酸优选盐酸和硫酸。酸的摩尔浓度为0.5m—6m，优选为1m—2m。待分析样品溶液的流速为0.5—5毫升/分钟，优选2.5—4毫升/分钟。

本发明进一步公开了采用该装置制备元素氢化物的方法，其特征在于：使用一个输入电压220-240伏交流电，输出的直流电电压和电流分别为12-18伏0.5-2安的直流电源，给两个石墨管电极供电进行电解，蠕动泵输送的待分析溶液含砷5-20ngml^-1,硫脲1-1.5%（m/v），盐酸或硫酸浓度1.2-2.5m，溶液流速3-4毫升每分钟，在一个无色散原子荧光光度计上测定砷含量。

本发明进一步公开了制备元素氢化物方法在提高测定元素氢化物含量准确度方面的应用。典型的实验结果显示：砷含量的测定由于操作简单，容易实施且信号稳定，因此比现有的方法准确度更高。

本发明的装置主要解决：

（1）传统的电化学氢化物发生装置复杂，需要事先精心加工才能完成装置的使用。使用本装置，任何实验室，任何人都能快速安装并立刻投入使用；

（2）传统的电化学氢化物发生使用的电源是恒电流模式工作的专有直流电源，价格比较高；而本发明只需使用手机或手提电脑用的插座式充电器，不仅降低了成本，也使电源更容易得到。

（3）传统的电化学氢化物发生的两个电极，基本上是使用贵金属铂做阳极，其它有毒有害金属铅镉等做阴极，这样不仅使电解池制作成本很高，而且造成环境污染。

（4）传统的电化学氢化物发生装置，需要使用离子交换膜来分隔开阳极电解液和阴极电解液，两个电解液需要分别配制并且使用更多的蠕动泵来进行溶液的抽取。而本发明不需要离子交换膜。也不需要单独的阳极电解液，因此无论是电解池制作成本还是蠕动泵设备购置成本都大大降低。

（5）传统电化学氢化物发生测定时存在很大的共存离子干扰，而本发明没有干扰。

（6）传统的电化学氢化物发生的效率和灵敏度不可调节，且指标不佳。

本发明所述的挥发性元素螯合物生成进样装置与现在有技术相比所具有的积极效果在于：

（1）装置简单非常容易实施，在任何一个实验室都能自主快速安装并投入实际检测应用。

（2）运行成本低，不仅不需要昂贵的装置材料（膜）做隔离层，也不需要特殊的贵金属（铂）做电极，更不需要专有的恒流模式电源。

（3）抗干扰能力强：真实样品分析时，共存离子，特别是过渡元素离子没有干扰。

附图说明：

图1为本发明的结构示意图，其中：

1-石墨管阴极；2-石墨管阳极；3-两个石墨管的塑料连接管；

4.直流电源；5-蠕动泵；6-气液分离器；7-石墨管与溶液管线的连接管；8-待分析样品溶液储备瓶；9-废液。

具体实施方式

下面通过具体的实施方案叙述本发明。除非特别说明，本发明中所用的技术手段均为本领域技术人员所公知的方法。另外，实施方案应理解为说明性的，而非限制本发明的范围，本发明的实质和范围仅由权利要求书所限定。对于本领域技术人员而言，在不背离本发明实质和范围的前提下，对这些实施方案中的结构进行的各种改变或改动也属于本发明的保护范围。

实施例1

一种用来制备元素氢化物的电化学装置，其特征在于该装置包括：两根用绝缘管串联一起的石墨管阴极1和石墨管阳极2，直流电源4、蠕动泵5、气液分离器6、待分析样品溶液储备瓶8、废液瓶9；其中石墨管阴极和石墨管阳极分别连接气液分离器和含待分析样品溶液储备瓶；直流电源的正负极分别连接用两个石墨管做成的电解池的阴极和阳极，两根石墨管之间的间距为1厘米，蠕动泵用于抽取待分析样品溶液和排放分离气体后的废液，废液瓶与气液分离器上面的废液管相连接。

两根石墨管串联后为垂直放置或倾斜放置。在恒压模式下工作的直流电源的工作电压为15伏。待分析样品溶液为含硫脲或l—半胱氨酸的酸性溶液，硫脲的质量浓度为1%。另外。酸（盐酸或硫酸）的摩尔浓度为2m。待分析样品溶液的流速为2.5毫升/分钟。

实施例2

一种采用该装置制备元素氢化物的方法：使用一个输入电压220-240伏交流电，输出的直流电电压和电流分别为12-18伏2安的，给两个石墨管电极供电进行电解，蠕动泵输送的待分析溶液含砷5ngml^-1,硫脲1%（m/v），盐酸浓度1.2m，溶液流速3毫升每分钟，气液分离器中的载气流速400mlmin^-1

实施例3

参见说明书附图1。使用一个输入电压220-240伏交流电，输出的直流电电压和电流分别为12伏2安的，用于手机充电的电源适配器。按图1所示，给两个石墨管(石墨炉原子吸收使用的石墨管，将原石墨管上的小孔堵死。阴极电解管在上部，阳极电解管在下部)电极供电进行电解。蠕动泵输送的待分析溶液含砷10ngml^-1,硫脲1%（m/v），盐酸浓度1.2m，溶液流速3毫升每分钟。在一个无色散原子荧光光度计上测定砷的结果为9.810ngml^-1。可见该方法装置有很好的准确度。

实施例4

参见说明书附图1。使用一个输入电压220-240伏交流电，输出的直流电电压和电流分别为18伏2安，用于手机充电的电源适配器。按图1所示，给两个石墨管(石墨炉原子吸收使用的石墨管，将原石墨管上的小孔堵死。阴极电解管在上部，阳极电解管在下部)电极供电进行电解。蠕动泵输送的待分析溶液含锑20ngml^-1,硫脲1%（m/v），盐酸浓度2m，溶液流速4毫升每分钟。在一个无色散原子荧光光度计上测定砷的结果为20.05ngml^-1。可见该方法装置有很好的准确度。

实施例5

参见说明书附图1。使用一个输入电压220-240伏交流电，输出的直流电电压和电流分别为18伏2安，用于手机充电的电源适配器。按图1所示，给两个石墨管(石墨炉原子吸收使用的石墨管，将原石墨管上的小孔堵死。阴极电解管在上部，阳极电解管在下部)电极供电进行电解。蠕动泵输送的待分析溶液含砷5ngml^-1,硫脲1,5%（m/v），硫酸酸浓度2.4m，溶液流速4毫升每分钟。在一个无色散原子荧光光度计上测定砷的结果为5.2ngml^-1。可见该方法装置有很好的准确度。

实施例6

比较试验

结论：本发明容易在任何一个时间进行快速加工并进行测定。其不仅成本低，而且运行简单。同时抗干扰能力强，准确度高。