一种测定全氟辛酸含量的方法_2

文档序号:8498099阅读:来源:国知局
gCl阳极的一端均伸入所述电 解质溶液中、且另一端与数据处理系统通过导线相连接;所述透氧薄膜设于所述玻璃管的 下部,即所述透氧薄膜平铺于所述玻璃管的底部。
[0049] 特别是,所述透氧薄膜的的大小和形状与所述玻璃管的底部相匹配。
[0050] 尤其是,所述透氧薄膜为圆形。
[0051] 特别是,所述透氧薄膜的直径为10. 8±2mm。
[0052] 其中,所述透氧薄膜选择聚四氟乙烯薄膜、聚丙烯薄膜,优选为聚四氟乙烯薄膜。
[0053]特别是,所述极谱式P02电极还包括:塑料套管和加固环箍,其中,所述塑料套管套 接在所述玻璃管的外壁;所述加固环箍将所述所述塑料套管和玻璃管紧密结合。
[0054] 尤其是,所述塑料套管的内径与所述玻璃管外径相匹配,二者同轴,并且长度相 同。
[0055] 特别是,所述玻璃管、塑料管的两端开口;所述玻璃管与塑料管的两端对齐。
[0056] 特别是,所述透氧薄膜平铺于P02电极的底部,即平铺于塑料套管和玻璃管的底部 并将底部包裹,加固环箍设置在透氧薄膜的外面,将透氧薄膜严密包裹的塑料套管、玻璃管 的底部箍紧。
[0057] 特别是,所述电解质溶液选择KOH溶液、KC1溶液。
[0058] 尤其是,所述KOH溶液的浓度为0.lmol/L。
[0059] 其中,所述数据处理系统包括包括信号放大器和控制器,信号放大器与控制器通 过导线连接。信号放大器接收从数字电极系统传输的响应电流,将微弱的响应电流放大后 传输给控制器,并记录相应的电流值。
[0060] 特别是,所述信号放大器选择直流电流放大器(工作电流:2.0mA,5. 0V),对所述 响应电流进行放大;所述控制器选择AT89S51单片机,芯片工作电压:4. 5-5. 5V。
[0061] 尤其是,所述数据处理系统还包括与所述控制器通过导线连接的显示器,所述显 示器用于现场监测时实时显示监测结果。
[0062] 特别是,所述数据处理系统还包括:与所述显示器通过导线连接的打印机,用于现 场监测时实时打印监测结果。
[0063] 其中,所述全氟辛酸测定装置还包括供电系统,为数字电极系统和数据处理系统 提供电源。
[0064] 特别是,所述供电系统选择太阳能发电机。
[0065] 其中,步骤3)中所述全氟辛酸工作曲线如式(I)所示:
[0066] y= 0. 0098X+0. 2066 (I)
[0067] 其中:x为全氟辛酸溶液浓度(mg/L) ;y为响应电流差(yA)。
[0068] 其中,步骤1)中所述缓冲液响应电流(\)的测定步骤如下:将磷酸盐缓冲溶液置 于全氟辛酸测定装置的待测样品溶液池内,缓冲溶液中的氧气(〇 2)扩散至装置内部发生氧 化还原反应,产生响应电流,即得所述缓冲液响应电流(A)。
[0069] 其中,按照如下步骤测定步骤2)中所述全氟辛酸标准溶液的标准液响应电流 (AJ:将所述磷酸盐缓冲溶液和PF0A标准溶液等体积混合均匀后置于全氟辛酸测定装置的 待测样品溶液池内,混合溶液中的氧气(〇2)、PF0A扩散至装置内部发生氧化还原反应,产生 响应电流,获得标准溶液电流%)。
[0070] 特别是,所述磷酸缓冲溶液为浓度0. 01M、pH6. 48的磷酸缓冲溶液;所述PF0A标准 溶液的浓度为2. 5-50mg/L。
[0071] 其中,步骤4)中所述待测样品溶液的样品响应电流(A$ )按照如下方法测定:将 所述磷酸盐缓冲溶液和待测样品溶液等体积混合均匀后置于全氟辛酸测定装置的待测样 品溶液池内,混合溶液中的氧气(〇 2)、PF0A扩散至装置内部发生氧化还原反应,产生响应电 流,获得待测样品溶液电流(A$ )。
[0072] 本发明另一方面提供一种测定空气中全氟辛酸含量的方法,包括如下顺序进行的 步骤:
[0073] 1)采用全氟辛酸测定装置测定磷酸缓冲溶液的缓冲液响应电流;
[0074] 2)采用全氟辛酸测定装置分别测得全氟辛酸标准溶液的标准液响应电流(AJ;
[0075] 3)以标准液响应电流和缓冲液响应电流间的相应的电流差(AA=Ai-AJ为纵 坐标,相应的全氟辛酸标准溶液的浓度为横坐标绘制工作曲线,绘制全氟辛酸测定工作曲 线;
[0076] 4)采用大气采样仪将空气中的PFOA溶于水中,制成待测空气样品溶液,然后将待 测空气样品溶液加入到全氟辛酸测定装置中,测定待测空气样品溶液的响应电流(A$);
[0077] 5)计算待测空气样品溶液响应电流与缓冲液响应电流间的电流差(△Ag=Ag- 心),查阅全氟辛酸测定工作曲线,即可获得待测空气中全氟辛酸的含量。
[0078] 其中,步骤4)中所述待测空气样品溶液的响应电流(A$ )按照如下方法测定:将 所述磷酸盐缓冲溶液和待测空气样品溶液等体积混合均匀后置于全氟辛酸测定装置的待 测样品溶液池内,混合溶液中的氧气(〇2)、PFOA扩散至装置内部发生氧化还原反应,产生响 应电流,获得待测空气样品溶液电流(A$ )。
[0079] 本发明的测定PFOA含量的装置的工作原理和工作过程如下:
[0080] 首先将制备好的生物数字电极膜片平铺于极谱式P〇2电极的底部,然后通过固定 件(例如环箍、塑料盖帽等)将生物数字电极膜片固定在P〇2电极的铂金阴极表面。所述 极谱式P〇2电极的主体采用铂金阴极,Ag-AgCl阳极,以电解质(0.lmol/L KOH,分析纯)与 外界隔开。
[0081] 氧或污染物质(如PFOA)以与其分压成正比的比率透过生物数字膜片、极谱式P02 电极的透氧薄膜扩散至极谱式p〇2i极内部,在扩散过程中,在铂金阴极上还原而产生电 流,此电流通过导线13传输至数据处理系统,经过数据处理,在显示器上显示出相应的相 应电流值,该电流值与透过薄膜的氧或污染物质的浓度成正比。
[0082] 数字电极系统中产生的响应电流的大小与待测样品溶液中的氧或污染物质 (PFOA)浓度高低成正比,获得的电流转换为氧或污染物质(PFOA)浓度单位。
[0083] 首先,在待测样品溶液池内导入磷酸缓冲溶液时,磷酸缓冲溶液中的氧分子通过 生物数字膜片扩散到电极的速率一定,电极输出一稳态电流(心)。该电流通过导线传输至 数据处理系统,形成一稳态恒定的输出电流信号,作为未测试PFOA前的空白值;
[0084] 接着,将待测样品溶液池内的0. 01mol/L的磷酸盐缓冲溶液(pH= 6. 48)导出后, 再向待测样品溶液池内加入〇. 〇lmol/L的磷酸盐缓冲溶液,其中,加入的磷酸缓冲溶液与 待测样品溶液池的体积之比为1 :2,
[0085] 然后,向待测样品溶液池内通过蠕动泵导入含有PFOA的待测样品溶液,并与待测 样品溶液池内的磷酸缓冲溶液混合均匀,其中,含有PFOA的待测样品溶液与待测样品溶液 池内的磷酸缓冲溶液的体积之比为1 :1,混合溶液中的PFOA与氧分子通过数字电极扩散, 在扩散过程中,由于数字电极膜片内的微生物同化PFOA物质而增大了耗氧量,导致通过数 字电极膜片扩散进入电极的氧分子速率降低,电极输出电流下降至新的稳态值(A胃)。该降 低后的新的电流(A$)值通过导线传输至处理系统的处理器,形成一个新的稳态恒定的输 出电流信号;两稳态电流之差即为测定的电流降(A= -心),电流降与待测样品溶液池 中的PFOA浓度成正比。因此,可根据测定得到的电流降间接得到待测溶液中的PFOA浓度 值。
[0086] 测定过程中数字电极系统产生的响应电流信号经过导线传输至数据处理系统的 信号放大及转换系统处理后,传送至数据处理系统的控制单元,最终显示在显示器(PC机) 上,检测结果可实时由打印机打印。
[0087] 整个测定装置的数字电极系统、数据处理系统均由太阳能装置供电(太阳能供 电装置采购自上海光能能源有限公司,主要由太阳能电池板、蓄电池、控制器和灯杆组成。 型号:TTB-40030,输出电压:3-10V可调,光照充电时间:6h,太阳能电池板为单晶折叠版 240W,蓄电池为锂电池,电源适配器:5V)。本发明测定PFOA的装置适合野外作业。
[0088] 本发明的测定全氟辛酸含量的方法具有如下优点:
[0089] 1、本发明的PFOA测定方法简单乙型、自动化程度高,测定结果准确;
[0090] 2、本发明测定装置的数字电极系统、数据处理系统均可由太阳能装置进行供电, 适用于野外作业;
[0091] 3、本发明的PFOA测定方法采用微生物膜法测定,可实现快速、准确、连续地、实时 测定,环境中PFOA含量分析准确,能够真实反应空气中PFOA含量状况。
[0092] 4、本发明的PFOA测定方法与常规的高效液相色谱-串联质谱法(HPLC-MS/MS)仪 器分析测定法相比,可大大节省测试费用;
[0093] 5、本发明的PFOA测定方法在测定过程中,与常规的高效液相色谱-串联质谱法 (HPLC-MS/MS)仪器分析测定法相比,使用的有机试剂和产生的有机试剂废液很少,是一种 环保、绿色的测试方法。
[0094] 6、本发明的PFOA测定方法中采用的生物数字电极膜片使用寿命长,可重复测定 1000 ~1500 次。
【附图说明】
[0095] 图1为本发明PFOA含量测定装置的结构示意图;
[0096] 图2为本发明测定全氟辛酸含量的数字电极结构示意图;
[0097] 图3为本发明极谱式P02电极结构示意图;
[0098] 图4为本发明PFOA含量测定装置中的塑料盖帽的示意图;
[0099] 图5为本发明PFOA含量测定装置中的塑料盖帽的剖视示意图;
[0100] 图6为本发明PFOA含量测定装置的结构框图
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