论文部分内容阅读
随着现代工农业的迅速发展,重金属污染问题日渐突出,所以,对重金属元素进行实时、在线、快速监测显得尤为重要。传统的分析方法虽可有效的检测金属元素,但存在设备体积大、价格昂贵、能耗高以及操作环境要求高等缺点,不能用于实时、现场的连续分析。近年来,液体放电微等离子体激发源由于具有设备小型便携、成本低廉、操作简单、功率低等优点,在重金属的现场在线监测方面引起广泛关注。本论文主要基于电解液阴极辉光放电（ELCAD）的原理,通过改进进样系统和激发源系统,建立了一种微型液体阴极辉光放电-原子发射光谱（LCGD-AES）技术,并将其用于实际样品中金属元素的测定,具体研究内容如下:1.设计了一种新型液体阴极辉光放电（LCGD）作为原子发射光谱（AES）的微等离子体激发源,并用于测定矿石样品中的Pb,Cu和Cd。详细研究了LCGD-AES的操作参数和稳定性。用t-检验分析了LCGD-AES和电感耦合等离子体原子发射光谱（ICP-AES）检测矿石样品的准确性。结果表明,最优的分析条件为650 V放电电压,4.5 mL min-1溶液流速,pH=1.0 HNO3作为支持电解质。Pb,Cu和Cd的检出限分别为0.019,0.47和0.37 mg L-1。Pb,Cu和Cd的相关系数和相对标准偏差分别为0.9985,0.9868,0.9960和1.19%,2.37%,3.98%,功耗低于65W,回收率为79.1%115.1%。此外,LCGD-AES对矿石样品中的Pb,Cu和Cd的测量结果与ICP-AES测试值相当。因此,LCGD-AES可以开发为便携式分析仪器,用于直接测定痕量重金属。2.在已构建的LCGD装置的基础上,进一步改进装置的进样系统,并将其用于土壤样品中Cd,Ni和Fe的测定。详细研究了改进的LCGD-AES的操作参数和表面活性剂与小分子有机物对信号强度的影响。计算了LCGD在不同放电电压下的电子温度（Te）和电子密度（Ne）。此外,将ICP-AES与LCGD-AES对实际样品的测量结果进行了验证。优化结果显示,最佳的分析条件:放电电压为650V,溶液流速2.5 mL min-1,pH=1.0的HNO3作为支持电解质。Cd,Ni和Fe的检出限分别为0.17,226和203μg L-1。Cd,Ni和Fe的R2和RSD分别为0.98830.9963和2.5%13.9%。土壤样品中Cd和Ni的回收率为97.69%106.53%,而Fe的回收率仅为32.61%65.82%。此外,LCGD-AES测量土壤样品的结果与ICP-AES得到的结果基本一致。结果表明,改进后的LCGD-AES稳定性更高,测试样品消耗量更少,分析速度和精度显著提高。3.采用改进进样系统后的LCGD-AES装置检测经过前处理的蔬菜-土壤样品中的Pb,Zn,Cu,Ni,Co和Mn。详细研究了放电电压及其稳定性、溶液流速、支持电解质及溶液pH,以及干扰物质对发射强度的影响。同时用ICP-AES对测试结果进行评估。结果表明,在650 V放电电压,溶液流速2.4 mL min-1和支持电解质为pH=1.0的HNO3下,高浓度的离子会干扰金属元素的检测,添加小分子有机物甲酸（4%V/V）后,各元素的发射强度显著增加。Pb,Zn,Cu,Ni,Co和Mn的检出限分别为0.32,0.06,0.07,0.55,0.28和0.22 mg L-1。LCGD的测量结果与ICP-AES的测量值有较高的一致性,样品回收率在85.2%125.4%。用t-检验分析LCGD-AES和ICP-AES检测样品的结果,显示两种方法基本无显著性差异。所有结果表明,改进后的LCGD-AES在金属元素的现场连续监测方面具有潜在的应用前景。