一种氢化物发生装置的制作方法

[0001]
本实用新型属于检测装置技术领域，尤其涉及一种氢化物发生装置。


背景技术：

[0002]
通过化学反应生成重金属或过渡性金属元素的氢化物，或通过化学反应生成原子蒸汽，是实现待测元素导入光谱/质谱类仪器分析的高效进样方式，可实现痕量和超痕量元素定量分析需求。以“化学蒸汽发生-原子荧光分光光度计法”为代表的分析方法已经成为国内实验室砷、汞、硒、锑等元素分析的常规手段，化学蒸汽发生形成氢化物或原子蒸汽的进样方式，在国内外药典中也是经典的进样手段。
[0003]
然而，主流的氢化物发生方式为异位反应，氢化物发生进样方式大多采用蠕动泵、注射泵等方式推动待测液、还原剂使其混合，猛烈的化学还原反应过程同时也生成了大量的水蒸气、酸/碱雾等氢化物以外的其他干扰分析的气溶胶或分子团簇，这些干扰成分在载气带动下进入分析仪器，容易导致分析仪器部件腐蚀、分析结果不稳定等现象，同时生成的废液容易带来实验室环境和场地污染，正深刻的影响到实验室分析人员和实验室场地周边群众的健康。
[0004]
同时，异位气液分离的方式，整个分析仪器共用一套氢化物发生系统、共用一个气液分离系统、共用一套传输管路、共用一个废液收集容器，此方式存在的最大隐患就是分析过程中的交叉污染问题，即待测样一旦存在高浓度待测元素，管路残留的影响是很明显的，完全清除管路残留往往需要通过反复清洗管路或更换管路得以实现，这一现象对汞元素的分析最为明显，这是行业内熟知的未被解决的难点，这类残留主要表现在液相气相混合传输中，而待测物气相传输过程中的残留较小。
[0005]
此外，目前基于异位反应的结构设计，反应模块的设计对化学反应效率有很大的影响，容易造成反应不充分的情况，使得分析结果产生误差，同时往往需要1～2分钟完成一个样品分析，需要消耗过量的高浓度酸/碱化学试剂，并且，关键的其进样体积仅为1ml左右，出峰时间在10～30秒之间，不利于低含量待测元素的定量分析。


技术实现要素：

[0006]
有鉴于此，本实用新型要解决的技术问题在于提供一种氢化物发生装置，该氢化物发生装置为原位发生方式，且氢化物分析时间较短，进体积大，无液相传输管道，残留小，无废液外漏。
[0007]
本实用新型提供了一种氢化物发生装置，包括：
[0008]
主反应瓶；
[0009]
用于密闭主反应瓶的瓶盖；
[0010]
所述主反应瓶内设置有无盖的副反应瓶，且副反应瓶的体积小于主反应瓶的体积；
[0011]
所述主反应瓶的瓶壁与副反应瓶的瓶壁之间设置有还原剂固体颗粒；
[0012]
所述主反应瓶与副反应瓶中设置有保护性气体或为真空环境；
[0013]
待测样品通道；所述待测样品通道通过瓶盖与副反应瓶相连通；
[0014]
氢化物气体输出通道；所述主反应瓶通过氢化物气体输出通道与分析装置相连通。
[0015]
优选的，所述主反应瓶为深色半透明的反应瓶。
[0016]
优选的，还包括保护性气体通道；所述保护性气体通道通过瓶盖与主反应瓶及副反应瓶相连通。
[0017]
优选的，所述瓶盖为包括硅胶部分的瓶盖；所述待测样品通道通过瓶盖的硅胶部分副反应瓶相连通。
[0018]
优选的，所述主反应瓶与副反应瓶中保护性气体的压力为1个大气压。
[0019]
优选的，所述保护性气体中氧气的含量低于10ppm；所述保护性气体为氩气。
[0020]
优选的，所述还原固体颗粒选自硼氢化钾、硼氢化钠或金属锌。
[0021]
优选的，所述分析装置为原子荧光检测器或原子吸收检测器。
[0022]
本实用新型还提供了一种氢化物反应装置的使用方法，包括：
[0023]
使用上述的氢化物发生装置；
[0024]
将待测样品通过待测样品通道注入副反应瓶中，通过摇动，将待测样品与还原剂固体颗粒混合反应；
[0025]
反应后，静置，生成的气体通过氢化物气体输出通道通入分析装置中进行分析。
[0026]
优选的，静置后向主反应瓶中通入保护性气体进行吹扫。
[0027]
本实用新型提供了一种氢化物发生装置，包括：主反应瓶；用于密闭主反应瓶的瓶盖；所述主反应瓶内设置有无盖的副反应瓶，且副反应瓶的体积小于主反应瓶的体积；所述主反应瓶的瓶壁与副反应瓶的瓶壁之间设置有还原剂固体颗粒；所述主反应瓶与副反应瓶中设置有保护性气体或为真空环境；待测样品通道；所述待测样品通道通过瓶盖与副反应瓶相连通；氢化物气体输出通道；所述主反应瓶通过氢化物气体输出通道与分析装置相连通。与现有技术相比，本实用新型提供的氢化物发生装置，无需蠕动泵、注射泵这类的进样部件，操作人员无需接触诸如硼氢化钾/钠这类的化学还原剂，化学反应在密闭罐体中通过自动混合完成，生成的氢化物在密闭罐中稳定存在，生成的水蒸气、酸/碱雾可自主冷凝或沉降，从而与氢化物彻底分离，密闭罐体达到压力稳定后，氢化物最终通过化学反应形成的气体正向压力主动温和地流入分析装置完成分析；整个分析过程产生的化学反应废液、余气仍然储存在密闭罐体内，没有任何废液、废气泄露，可集中回收处理；并且每个样品都在独立的密闭罐体中完成反应，避免了交叉污染的问题；同时还提高了氢化物分析时间。
附图说明
[0028]
图1为本实用新型提供的氢化物发生装置的结构示意图；
[0029]
图2为本实用新型提供的氢化物反应装置的使用方法示意图。
具体实施方式
[0030]
下面将结合本实用新型实施例，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0031]
本实用新型提供了一种氢化物发生装置，包括：
[0032]
主反应瓶；
[0033]
用于密闭主反应瓶的瓶盖；
[0034]
所述主反应瓶内设置有无盖的副反应瓶，且副反应瓶的体积小于主反应瓶的体积；
[0035]
所述主反应瓶的瓶壁与副反应瓶的瓶壁之间设置有还原剂固体颗粒；
[0036]
所述主反应瓶与副反应瓶中设置有保护性气体或为真空环境；
[0037]
待测样品通道；所述待测样品通道通过瓶盖与副反应瓶相连通；
[0038]
氢化物气体输出通道；所述主反应瓶通过氢化物气体输出通道与分析装置相连通。
[0039]
参见图1，图1为本实用新型提供的氢化物发生装置的结构示意图，其中11为副反应瓶，12为瓶盖，13为主反应瓶，1为还原性固体颗粒，2为待测样品，7为待测样品通道。
[0040]
本实用新型提供的氢化物发生装置包括主反应瓶；所述主反应瓶优选为深色半透明的反应瓶，更优选为深色半透明的玻璃瓶；所述主反应瓶的容积优选为30～50ml，更优选为35～45ml，再优选为40ml。
[0041]
所述主反应瓶通过瓶盖进行密闭；所述瓶盖优选为包括硅胶部分的瓶盖。
[0042]
所述主反应瓶内设置有无盖的副反应瓶；所述主反应瓶的瓶底优选为副反应瓶的瓶底相连接或为一整体；所述副反应瓶的体积小于主反应瓶的体积，即所述主反应瓶的瓶壁与副反应瓶的瓶壁之间有空隙；所述主反应瓶与副反应瓶可形成双层瓶体的结构。
[0043]
所述主反应瓶的瓶壁与副反应瓶的瓶壁之间设置有还原剂固体颗粒；所述还原性固体颗粒优选为硼氢化钾、硼氢化钠或金属锌；所述金属锌优选为锌粉、锌箔与锌线中的一种或多种。
[0044]
所述反应瓶与副反应瓶中设置有保护性气体或为真空环境，以保证还原性颗粒的稳定性。
[0045]
本实用新型提供的氢化物发生装置包括待测样品通道；所述待测样品通道通过瓶盖与副反应瓶相连通，优选通过瓶盖的硅胶部分与副反应瓶相连通；所述待测样品通道中待测样品的注入动力可通过手动或注射泵推动完成；所述待测样品的体积小于副反应瓶的体积，使待测样品注入后，其与还原剂固体颗粒并不直接接触，而是同时副反应瓶的瓶壁隔离；在反应阶段再通过摇动使两者混合剧烈反应。
[0046]
所述主反应瓶通过氢化物气体输出通道与分析装置相连通；待测样品与还原性颗粒在密闭的反应瓶(包括主反应瓶与副反应瓶)自动混合完成化学反应，生成的氢化物在反应瓶中稳定存在，反应生成的过渡性金属氢化物xh、金属原子蒸汽x0、氢气h2均匀分布在液面之上，使反应瓶中压力大于1个大气压，在正压的驱动下，处于平衡态的xh、x0、h2等通过氢化物气体输出通道进入分析装置，完成一次xh、h2检测；所述分析装置优选为光谱类检测器或质谱类检测器，更优选为原子荧光检测器或原子吸收检测器。
[0047]
所述分析装置中可为负压，从而使反应后的气体通过氢化物气体输出通道以负压形式导入分析装置中。
[0048]
为了进一步提高检测的准确性，优选还包括保护性气体通道；所述保护性气体通道通过瓶盖与主反应瓶及副反应瓶相连通；通过保护性气体通道向主反应瓶及副反应瓶连续通入保护性气体；所述保护性气体优选为氩气和/或氮气，更优选为氩气；所述保护性气体中氧气的含量优选低于10ppm；所述保护性气体优选为纯度大于99.5％的保护性气体；通过保护性气体迫使xh、x0、h2等完全吹扫出反应瓶体内，送入分析装置中进行检测。
[0049]
本实用新型提供的氢化物发生装置，无需蠕动泵、注射泵这类的进样部件，操作人员无需接触诸如硼氢化钾/钠这类的化学还原剂，化学反应在密闭罐体中通过自动混合完成，生成的氢化物在密闭罐中稳定存在，生成的水蒸气、酸/碱雾可自主冷凝或沉降，从而与氢化物彻底分离，密闭罐体达到压力稳定后，氢化物最终通过化学反应形成的气体正向压力主动温和地流入分析装置完成分析；整个分析过程产生的化学反应废液、余气仍然储存在密闭罐体内，没有任何废液、废气泄露，可集中回收处理；并且每个样品都在独立的密闭罐体中完成反应，避免了交叉污染的问题；同时还提高了氢化物分析时间。
[0050]
本实用新型还提供了一种上述氢化物反应装置的使用方法，包括：使用上述的氢化物发生装置；将待测样品通过待测样品通道注入副反应瓶中，通过摇动，将待测样品与还原剂固体颗粒混合反应；反应后，静置，生成的气体通过氢化物气体输出通道通入分析装置中进行分析。
[0051]
参见图2，图2为本实用新型提供的氢化物反应装置的使用方法示意图，其中a为进样步骤、b为密闭反应、c为氢化物导出、d为反应瓶处理。
[0052]
其中a-1为空瓶部分，材质为玻璃，颜色为深色半透明，瓶子容积40ml,主要由带硅胶垫盖12，主反应瓶13，瓶中无盖副反应瓶11组成，瓶内空气用氩气排尽，充满1个大气压氩气，氩气纯度大于99.5％；a-2为a-1在充氩气前置入了还原性固体颗粒1，可为硼氢化钾或硼氢化钠的固体颗粒；a-3为待测样品2通过注射针7注入a-2中，8为提供注入样品的动力，主要由手动或者注射泵推动完成，当完成样品注入后，待测样品2和还原性固体颗粒1并不直接接触，而是通过双层瓶体隔离；密闭反应b阶段，是通过手动或者机械自动摇动的方式，将待测样2和硼氢化物1混合，使其剧烈反应，这种摇动方式主要是指旋转式摇动和振动结合的方式，比如b-1，b-2，b-3组成一套旋转式摇动步骤，使1和2充分反应；氢化物导出步骤c是指，在步骤b完成后，将瓶体正放，静置后，生成的过渡性金属氢化物xh、金属原子蒸汽x0、氢气h2均匀分布在反应罐体液面之上，此时，管内压力大于1个大气压，当连接光谱/质谱类仪器c-3进样针9通过硅胶垫扎入主反应瓶，在正压的驱动下，处于平衡态的xh、x0、h2等通过9进入分析装置，如光谱/质谱类仪器，完成一次xh、x0检测，c-2是指在c-1的基础上，通过10向反应罐充入连续的氩气气流，迫使xh、x0、h2等完全吹扫出反应罐体，送入分析装置如光谱/质谱类检测器c-3完成检测；在本实用新型中，所述分析装置内还可为负压，从而使反应后的气体负压导入分析装置中完成分析；d为吹扫后的密闭主反应瓶。
[0053]
本实用新型提供的氢化物分析装置可使氢化物发生、导出方式是在密封腔体中完成，即化学反应在密闭罐体中原位发生，且每个样品都在独立的罐体中完成反应，气液分离是通过自主冷凝或沉降在密封罐体完成，所有废液均不外流，保存在罐体中，氢化物或原子蒸汽通过化学反应生成的气体正压自主导入、吹扫导入、或负压导入光谱/质谱类仪器完成分析，可应用化学反应形成的气体正压实现免外接载体分析，同时单个罐体中氢化物分析时间仅为5～10秒，所需时间短。
[0054]
为了进一步说明本实用新型，以下结合实施例对本实用新型提供的一种氢化物发生装置进行详细描述。
[0055]
以下实施例中所用的试剂均为市售。
[0056]
实施例1
[0057]
按照图2所示的使用方法进行检测。
[0058]
a-1为空瓶部分，材质为玻璃，颜色为深色半透明，瓶子容积40ml，主要由带硅胶垫盖12，主反应瓶13，瓶中无盖副反应瓶11组成，瓶内空气用氩气排尽，充满1个大气压氩气，氩气纯度大于99.5％；a-2为a-1在充氩气前置入了硼氢化钾的固体颗粒1；a-3为待测样品2通过注射针7注入a-2中，8为提供注入样品的动力，主要由手动或者注射泵推动完成，当完成样品注入后，待测样品2和硼氢化物1并不直接接触，而是通过双层瓶体隔离；密闭反应b阶段，是通过手动或者机械自动摇动的方式，将待测样2和硼氢化物1混合，使其剧烈反应，这种摇动方式主要是指旋转式摇动和振动结合的方式，比如b-1,b-2,b-3组成一套旋转式摇动步骤，使1和2充分反应；氢化物导出步骤c是指，在步骤b完成后，将瓶体正放，静置后，生成的过渡性金属氢化物xh、金属原子蒸汽x0、氢气h2均匀分布在反应罐体液面之上，此时，管内压力大于1个大气压，当连接光谱/质谱类仪器c-3进样针9通过硅胶垫扎入反应罐，在正压的驱动下，处于平衡态的xh、x0、h2等通过9进入光谱/质谱类仪器，完成一次xh、x0检测，c-2是指在c-1的基础上，通过10向反应罐充入连续的氩气气流，迫使xh、x0、h2等完全吹扫出反应罐体，送入光谱/质谱类检测器c-3完成检测；d为吹扫后的密闭反应罐体。
[0059]
c-3以原子荧光检测器为例，具体的，原子荧光检测器为商品原子荧光检测器，其原子化器为氩氢扩散火焰或者具备雾化器进样结构的火焰原子化器，当采用氩氢扩散火焰原子化器时，具体的实施效果如表1所示。
[0060]
表1原子荧光检测器实施效果展示
[0061][0062]
c-3以原子吸收检测器为例，具体的，原子吸收原子化器为电热t型石英管原子化器，原子化器温度为850摄氏度，具体的实施效果如表2所示。
[0063]
表2原子吸收检测器实施效果展示
[0064][0065]
注：表1与表2中，反应完全后，静置时间为1min，氩气吹扫为20s。