[發明專利]一種水中重金屬的檢測系統及方法

有效

• 申請號: 201810586116.6
• 申請日: 2018-06-08
• 公開（公告）號: CN108872075B
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 田宏武;董大明;趙賢德;矯雷子;邢振;李傳霞
• 申請（專利權）人: 北京農業智能裝備技術研究中心
• 主分類號: G01N21/01
• 分類號: G01N21/01;G01N21/71
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩;吳歡燕

本發明涉及環境保護污染物監測技術領域，尤其涉及一種水中重金屬的檢測系統及方法，包括艙體以及位于所述艙體內的樣品臺、激光激發裝置、光譜收集分析裝置和富集基體組件，富集基體組件包括基底與附著于基底表面的螯合樹脂顆粒，已完成待檢測水體樣本中重金屬吸附的富集基體組件置于樣品臺上，激光激發裝置位于樣品臺上方，以產生激光束打擊燒灼富集基體組件的螯合樹脂顆粒表面，光譜收集分析裝置對由富集基體組件的表面氣化后的等離子體信號光譜進行采集和在線分析。本發明利用螯合樹脂顆粒構成的重金屬離子富集基體組件對水中的重金屬離子進行高效富集，結合激光誘導擊穿光譜技術，實現對水體重金屬離子的在線、快速、高靈敏檢測。

技術領域

本發明涉及環境保護污染物監測技術領域，尤其涉及一種水中重金屬的檢測系統及方法。

背景技術

目前隨著現代工業和農業的發展，重金屬已經成為生態環境中最主要的微量污染物之一。工業生產和農業農藥化肥使用產生的廢水中的重金屬可以通過地表徑流和淋洗作用污染地表水和地下水，具有不可降解、生物富集、低含量高危害的特點，可以通過食物鏈途徑嚴重危害人體健康，被稱為水污染中最危險的污染源。所以，實現對飲用水中重金屬的快速檢測和定量分析對國民健康和國家水安全具有重要意義。

常規檢測流程包括現場取樣和實驗室分析，主要方法包括紫外－可見光分光光度、原子吸收光譜法、電感耦合等離子體－質譜法、電感耦合等離子體發射光譜法、X射線熒光法以及中子活化分析等，部分方法已經作為標準方法使用并可以達到飛摩爾級的檢測限，但上述檢測方法對應設備均為實驗室儀器，價格昂貴，需要專業技術人員操作，技術流程繁瑣，同時存在樣品制備周期長，存在存儲移動過程樣本變化以及二次污染等問題，無法用于現場檢測。

目前最常用的方法是進行液體－固體轉換，如通過多孔基體吸附后再進行固相檢測。但溶液處理和基體處理環節較多，只適用于實驗室分析檢測，同時需要試劑、干燥、壓片的輔助試驗工具以及納米粒子材料，采用石墨烯為富集基體，其主要利用物理吸附機理進行重金屬離子富集，富集后石墨烯基體無法再次使用，同時需要自動進行控制系統和精確滴定控制裝置，裝置組成和操作復雜。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本發明要解決的技術問題是解決現有的水中重金屬的檢測系統組成結構復雜，操作困難，且富集基體無法反復利用的問題。

(二)技術方案

為了解決上述技術問題，本發明提供了一種水中重金屬的檢測系統，包括艙體以及位于所述艙體內的樣品臺、激光激發裝置、光譜收集分析裝置和富集基體組件，所述富集基體組件包括基底與附著于所述基底表面的螯合樹脂顆粒，已完成待檢測水體樣本中重金屬吸附的所述富集基體組件置于所述樣品臺上，所述激光激發裝置位于所述樣品臺上方，以產生激光束打擊燒灼所述富集基體組件的所述螯合樹脂顆粒表面，所述光譜收集分析裝置對由所述富集基體組件的表面氣化后的等離子體信號光譜進行采集和在線分析。

其中，所述螯合樹脂顆粒采用大孔結構的苯乙烯骨架上帶有亞胺二乙酸功能基的螯合樹脂。

其中，所述激光激發裝置包括依次連接的激光器、聚焦鏡、光纖耦合器和出射光纖。

其中，所述光譜收集分析裝置包括光譜收集組件和光譜分析組件，所述光譜收集組件包括收集光纖，所述收集光纖位于所述樣品臺的上方且與水平面呈預設角度，以對等離子態光信號進行收集；所述光譜分析組件包括凹面光柵和面陣CCD，所述收集光纖、所述凹面光柵和所述面陣CCD依次連接。

其中，還包括驅動裝置，所述驅動裝置包括橫軸驅動器、縱軸驅動器和傳動組件，所述橫軸驅動器與所述縱軸驅動器均通過所述傳動組件與所述樣品臺連接，所述橫軸驅動器控制所述樣品臺在水平面上移動，所述縱軸驅動器控制所述樣品臺在豎直方向上移動。

其中，所述樣品臺上設有至少一個用于放置所述富集基體組件的凹槽。