[發明專利]一種毫秒內等離子體加速降解有機污染物的常壓質譜在線監測系統

有效

• 申請號: 202110400672.1
• 申請日: 2021-04-14
• 公開（公告）號: CN113176325B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發明（設計）人: 那娜;魯華;歐陽津
• 申請（專利權）人: 北京師范大學
• 主分類號: G01N27/62
• 分類號: G01N27/62
• 代理公司: 濟南泉城專利商標事務所 37218
• 代理人: 陳娟

本發明屬于分析化學領域，具體涉及一種毫秒內等離子體加速降解有機污染物的常壓質譜在線監測系統。所述系統是由液體抽提部分、等離子體降解部分及質譜在線檢測部分組成。本發明針對現有等離子降解方向中在線檢測技術領域的空缺，提供了一種毫秒內在線監測等離子體加速降解有機污染物的新方法。該方法不僅可以實現對污染物降解的在線監測，還可以通過調節在線檢測條件，實現對污染物的高效降解。同時，該技術還可以與常壓質譜檢測相結合，對降解過程進行機理研究。

技術領域

本發明屬于分析化學領域，具體涉及一種毫秒內等離子體加速降解有機污染物的常壓質譜在線監測系統。

背景技術

隨著社會和工業的不斷發展，揮發性有機物、芳香族化合物、酚類及其衍生物等污染物的多樣性使得各種有機污染物的降解成為一項艱巨而富有挑戰性的任務。傳統的污染物降解技術主要分為兩種：一是采用非破壞性手段，利用物理手段將污染物進行分離、富集和回收，比如：吸收法、吸附法、冷凝法、膜分離技術等方法。二是破壞性治理技術，如燃燒法、催化氧化法、生物法等，該技術直接通過化學或生化反應將有機物轉化為二氧化碳和水等。

等離子體是繼固體、液體和氣體之后的“第四種物質”，含有豐富的高能電子、激發態原子分子和其他活性粒子。有機污染物在等離子體場中具有強大的降解活性，如高效脫鹵或C=C鍵裂變等。所以，等離子體降解是目前氧化降解領域中的一個新發展方向，它使得等離子體降解比傳統方法更快、更簡單、更高效、更綠色。然而，目前毫秒級等離子降解反映的在線監測和控制存在很大的困難，所以等離子體降解過程還沒有得到很好的研究，仍處于初步發展階段。因此，等離子體降解的在線監測是控制低毒性中間體和降解副產物的主要決定因素，也是目前等離子體降解領域的努力方向。

傳統的污染物降解監測或表征通常采用間接光學技術，如紫外吸收法、熒光法和核磁共振波譜法，但該類方法均依據物質的結構特性進行間接分析，無法對降解中間體和產物進行在線監測，因此，急需研發一種毫秒內在線監測等離子體加速降解有機污染物的方法。

發明內容

針對現有的技術空白，本發明提供了一種毫秒內等離子體加速降解有機污染物的方法，該方法將電噴霧加速和等離子體降解相結合，構建了加速等離子體降解（APD）系統，利用AMS的實時檢測功能對APD過程中的重要物種進行觀察和監測，首次記錄了以毫秒為單位的瞬時變化，為APD機制的提出提供了重要信息。同時，將其與AMS常壓監測技術相結合，在線獲取降解過程各個物質結構變化信息，對降解進行評價和機理研究。

本發明為了實現上述目的所采用的技術方案為：

本發明提供了一種毫秒內等離子體加速有機污染物降解的常壓質譜在線監測系統，所述系統是由液體抽提部分、等離子體降解部分及質譜在線檢測部分組成。

本發明提供的液體抽提部分是由一個三層多相流系統構成，最內層是毛細管（1），一端插入到樣品瓶（7）中，樣品瓶中的污染物樣品通過電壓裝置（6）施加高壓，另一端輸送到質譜（5）進樣口附近，中間層為由進口（8）通入的N₂形成N₂霧化流和支路引入的等離子體，在高流速氮氣的作用下，使得液體自動抽提到質譜口完成樣品的抽提；所述等離子體降解部分由通過石英管（2）導入解離氣體氧氣，銅電極（3）和銅電極（4）連接到石英管（2）表面，在交流電源供電及等離子場作用下，等離子體是在兩個銅電極之間產生的，產生的等離子體被攜帶著向下輸送，參與反應；所述質譜在線檢測部分：將AMS系統及接口與質譜檢測器相結合，使得降解體系的物質被離子化，同時進入質譜進行檢測。

進一步的，所述毛細管（1）的尺寸為0.9-1.1*100?mm。

進一步的，所述高壓為3?kV。

進一步的，所述等離子體降解部分，石英管（2）的內徑為3.0?mm，外徑6.0?mm；所述交流電源為8?W。