融合进样系统及其与紫外光电离飞行时间质谱仪联用装置的制作方法

本发明属于分析仪器，具体涉及一种融合进样系统及其与紫外光电离飞行时间质谱仪联用装置。

背景技术：

1、水安全一直是人们关注的问题。水中的污染物种类有很多，其中，挥发性有机物(vocs)和重金属离子已经逐渐成为了水质监测的重点。对人类来说，暴露于这些污染物的损害包括神经损伤、视力衰退、皮肤腐蚀和肺部损伤等。此外，对于环境来说，这些污染物的负面影响包括生物体内重金属的积累以及对生态系统的破坏等。因此，为了快速对水质进行检测和监控，本领域需要一种快速、同时检测水样中vocs和重金属的方法。

2、目前，检测水中vocs和重金属离子的传统方法有气相色谱-质谱(gc-ms)、电感耦合等离子体原子发射光谱(icp-ms)和原子发射光谱(aes)。虽然这些方法作为金标准仍被广泛的使用，但其存在耗时长和样品预处理过程复杂的缺点，这使得这些现有方法难以满足实时监测的需要。作为替代方案，人们陆续开发了一些新的技术。

3、喷雾进样质子转移反应质谱(si-ptr-ms)用于检测水中的苯，具有检测限(lod)低，响应时间短等优点。该方法提出了一种喷雾进样系统，以实现在短时间内从水中有效提取苯。与传统的膜进样相比，该方法大大缩短了响应时间。为了检测水样中的重金属，研究人员开发了仿生阵列激光诱导击穿光谱(ba-libs)，该方法使lod处于亚ppb水平。该方法通过简单的预处理，成功地实现了水中九种金属元素的同时检测。然而，目前这些现有技术都未能实现同时检测水样中的vocs和重金属离子。

4、随着质谱技术的迅速发展，一种结合了两种电离模式的紫外电离(uvi)离子源被提出用于检测范围广泛的vocs分子(journal of chromatography a2019,1608,460406.)。由于uvi离子源具有很强的电离能力和两种电离模式之间的快速切换，结合两种电离模式的tof-ms技术为同时检测水中的vocs和重金属提供了一种可能。

5、然而，uvi离子源只能检测到气态分析物。现有的喷雾进样装置能够将水样转化为喷雾，进而使得水样中的vocs转化为气态，实现其分析。然而，喷雾进样装置无法将重金属转化为气态分析物。

6、水中的重金属离子可以通过氢化物发生被提取到气相。经过氢化物发生反应后，水中的重金属离子被还原为气态金属氢化物。为了检测硒(iv)，xiong及其同事(analytical chemistry 2019,91(9),6141-6148.)创造性地将氢化物发生和基于aunc的荧光分析相结合。提出了一种简单、灵敏的硒目视检测分析方法，该方法使用固定在纸上的量子点将氢化物发生与顶空固相萃取耦合起来。

7、然而，目前的氢化物发生方法基于液相的化学反应生成气相的金属或者金属氢化物，反应速度不够迅速，气相液相的平衡时间长，无法实现与质谱联用进行实时在线的水中重金属检测。此外，光电离质谱无论哪种模式，要求样品处于气态进样，现有的装置无法满足高效率，高浓度的的氢化物/气态金属的高速转换。因此，如何将水样中的vocs分子和重金属离子同时转化为浓度满足检测需求的气态分析物仍然是目前亟需解决的问题。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种融合进样系统及其与紫外光电离飞行时间质谱仪联用装置，目的在于同时将水样中的vocs分子和重金属离子同时转化为气态分析物，从而实现水样中vocs分子和重金属离子的快速、同时的检测分析。

2、一种融合进样系统，包括雾化室、水样供给装置、酸供给装置和kbh4溶液供给装置；所述雾化室中设置有第一雾化装置和第二雾化装置，所述第一雾化装置通过一个三通接头分别与水样供给装置和酸供给装置连接，所述第二雾化装置与kbh4溶液供给装置连接；所述雾化室顶部设置有分析物出口。

3、优选的，所述第一雾化装置和第二雾化装置的喷雾方向偏离所述分析物出口的轴线。

4、优选的，所述第一雾化装置和第二雾化装置的喷雾方向以所述分析物出口的轴线为旋转轴，呈顺时针或逆时针的旋转关系。

5、优选的，所述雾化室的顶部空间的形状为锥形，所述分析物出口位于所述顶部空间的最高点。

6、优选的，所述水样供给装置与所述三通接头之间通过一根水样供给管连接，所述水样供给管上设置有第一蠕动泵。

7、优选的，所述酸供给装置与所述三通接头之间通过一根酸供给管连接，所述酸供给管上设置有第二蠕动泵。

8、优选的，所述kbh4溶液供给装置与所述第二雾化装置之间通过一根kbh4溶液供给管连接，所述kbh4溶液供给管上设置有第三蠕动泵。

9、优选的，所述第一雾化装置上连接有第一载气供给管，所述第一载气供给管上设置有第一流量计；

10、所述第二雾化装置上连接有第二载气供给管，所述第二载气供给管上设置有第二流量计。

11、本发明还提供包括上述融合进样系统的装置，它还包括检测装置，所述检测装置与所述融合进样系统的分析物出口连接。

12、优选的，所述检测装置为紫外光电离飞行时间质谱仪。

13、本发明提供的融合进样系统能够同时将水样中的vocs分子和重金属离子转化为气态分析物，从而实现vocs分子和重金属离子的同时检测。将融合进样系统与紫外光电离飞行时间质谱仪等装置联用后，在vocs和重金属离子检测之间切换的唯一参数调整是源电压和液体流量，这使得采用本发明的装置检测水样中的vocs分子和重金属离子时具有快速、简单的优势。实验表明，采用本发明的装置进行vocs分子和重金属离子的同时检测时具有良好的回收率。此外，该方法只需2ml/min的小样本流速，大大拓展了应用前景。由于操作简单，成本相对较低，本发明在水质在线监测等实际应用中显示出很大的潜力。

14、显然，根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更。

15、以下通过实施例形式的具体实施方式，对本发明的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本发明上述内容所实现的技术均属于本发明的范围。

技术特征：

1.一种融合进样系统，其特征在于：包括雾化室(10)、水样供给装置(1)、酸供给装置(3)和kbh4溶液供给装置(16)；所述雾化室(10)中设置有第一雾化装置(8)和第二雾化装置(14)，所述第一雾化装置(8)通过一个三通接头(7)分别与水样供给装置(1)和酸供给装置(3)连接，所述第二雾化装置(14)与kbh4溶液供给装置(16)连接；所述雾化室(10)顶部设置有分析物出口(11)。

2.按照权利要求1所述的融合进样系统，其特征在于：所述第一雾化装置(8)和第二雾化装置(14)的喷雾方向偏离所述分析物出口(11)的轴线。

3.按照权利要求2所述的融合进样系统，其特征在于：所述第一雾化装置(8)和第二雾化装置(14)的喷雾方向以所述分析物出口(11)的轴线为旋转轴，呈顺时针或逆时针的旋转关系。

4.按照权利要求1所述的融合进样系统，其特征在于：所述雾化室(10)的顶部空间的形状为锥形，所述分析物出口(11)位于所述顶部空间的最高点。

5.按照权利要求1所述的融合进样系统，其特征在于：所述水样供给装置(1)与所述三通接头(7)之间通过一根水样供给管(2)连接，所述水样供给管(2)上设置有第一蠕动泵(5)。

6.按照权利要求1所述的融合进样系统，其特征在于：所述酸供给装置(3)与所述三通接头(7)之间通过一根酸供给管(4)连接，所述酸供给管(4)上设置有第二蠕动泵(6)。

7.按照权利要求1所述的融合进样系统，其特征在于：所述kbh4溶液供给装置(16)与所述第二雾化装置(14)之间通过一根kbh4溶液供给管(15)连接，所述kbh4溶液供给管(15)上设置有第三蠕动泵。

8.按照权利要求1所述的融合进样系统，其特征在于：所述第一雾化装置(8)上连接有第一载气供给管(17)，所述第一载气供给管(17)上设置有第一流量计(19)；

9.一种包括权利要求1-8任一项所述融合进样系统的装置，其特征在于：它还包括检测装置(13)，所述检测装置(13)与所述融合进样系统的分析物出口(11)连接。

10.按照权利要求9所述的装置，其特征在于：所述检测装置(13)为紫外光电离飞行时间质谱仪。

技术总结
本发明属于分析仪器技术领域，具体涉及一种融合进样系统及其与紫外光电离飞行时间质谱仪联用装置。该融合进样系统包括雾化室、水样供给装置、酸供给装置和KBH<subgt;4</subgt;溶液供给装置；所述雾化室中设置有第一雾化装置和第二雾化装置，所述第一雾化装置通过一个三通接头分别与水样供给装置和酸供给装置连接，所述第二雾化装置与KBH<subgt;4</subgt;溶液供给装置连接；所述雾化室顶部设置有分析物出口。本发明还提供包括该融合进样系统的装置。本发明的装置能够同时将水样中的VOCs分子和重金属离子转化为气态分析物，从而实现VOCs分子和重金属离子的同时检测，在水质在线监测等实际应用中显示出很大的潜力。

技术研发人员：赵忠俊,杨燕婷,段忆翔,吕炎瞳
受保护的技术使用者：成都艾立本科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/1