專利名稱：測定液體樣品中重金屬的含量的裝置、方法及應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)保領(lǐng)域。具體地，本發(fā)明涉及測定液體樣品中重金屬的含量的裝置、方法及應(yīng)用。
背景技術(shù)：
隨著工業(yè)、能源以及交通需求的增長，環(huán)境中重金屬污染愈發(fā)嚴(yán)重。尤其是水質(zhì)中的重金屬，可以隨著水體的流動不斷擴(kuò)散，甚至擴(kuò)散到飲用水中，對于人體健康造成極大危害。目前對于水中重金屬的檢測方法主要有分光光度法，原子吸收光譜法，原子發(fā)射光譜法，電化學(xué)方法等。這些方法中，分光光度法，原子吸收法，電化學(xué)方法一次只能測定一種金屬，而原子發(fā)射光譜法需要復(fù)雜的前處理過程，測定周期長，容易造成人為誤差。然而，目前對重金屬的檢測方法仍有待改進(jìn)。本方法可以一次富集水中的多種重金屬離子，并且與X射線熒光光譜儀配合可以快速實現(xiàn)水中的多種重金屬檢測。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的一個目的在于提出一種具有能夠快速對液體樣品中的重金屬進(jìn)行檢測的方法。根據(jù)本發(fā)明的實施例，本發(fā)明提出了一種測定液體樣品中重金屬的含量的方法，其特征在于，包括以下步驟:利用高分子膜對所述液體樣品進(jìn)行過濾，所述高分子膜對于所述重金屬是不透的，以便使得所述液體樣品中的重金屬被截留在所述高分子膜上，并且獲得附著重金屬的高分子膜；利用X射線熒光光譜儀對所述附著重金屬的高分子膜進(jìn)行檢測，以便獲得X射線熒光光譜數(shù)據(jù)；以及基于所述X射線熒光光譜數(shù)據(jù)，確定所述液體樣品中重金屬的含量。根據(jù)本發(fā)明的實施例，由于高分子膜對于重金屬是不透的，而對于液體是可透的，因而，當(dāng)利用高分子膜對液體樣品進(jìn)行過濾時，液體樣品中的重金屬會被截留在高分子膜上。從而，可以通過對附著重金屬的高分子膜上所附著重金屬的含量進(jìn)行檢測，有效地推導(dǎo)出液體樣品中的重金屬含量。另外，根據(jù)本發(fā)明的實施例，通過采用X射線熒光光譜儀，可以快速有效地對附著重金屬的高分子膜上的重金屬進(jìn)行檢測。另外，X射線熒光光譜儀可以同時對多種重金屬進(jìn)行檢測，進(jìn)一步提高了測定液體樣品中重金屬含量的效率。根據(jù)本發(fā)明的實施例，上述測定液體樣品中重金屬的含量的方法還可以具有下列附加技術(shù)特征:根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述液體樣品為含有重金屬的水樣品。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述重金屬為選自原子序數(shù)從20到92的重金屬的至少一種，優(yōu)選為選自 Sc、T1、V、Cr、Mn、Fe、Co、N1、Cu、Zn、As、Se、Sr、Y、Zr、Mo、Rh、Pd、Ag、Cd、Sn、Sb、Te、Ba、Pt、Au、Hg、Tl 和 Pb 的至少一種。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述高分子膜為對水可透、對重金屬不透的反滲透膜，優(yōu)選為選自聚砜膜、三炳醋烯脂膜、四炳醋烯脂膜、醋酸纖維素膜、芳香族聚酰肼膜和芳香族聚酰胺膜的至少一種。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述X射線熒光光譜儀為選自臺式X射線熒光光譜儀、便攜式X射線熒光光譜儀、手持式X射線熒光光譜儀、和在線式X射線熒光光譜儀的至少一種。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，基于所述X射線熒光光譜數(shù)據(jù)，確定所述液體樣品中重金屬的含量進(jìn)一步包括:基于所述X射線熒光光譜，確定所述附著重金屬的高分子膜上重金屬的強(qiáng)度；基于所述重金屬的強(qiáng)度，確定所述附著重金屬的高分子膜上重金屬的含量；以及基于所述附著重金屬的高分子膜上重金屬的含量，確定所述液體樣品中重金屬的含量。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，進(jìn)一步包括基于標(biāo)準(zhǔn)樣品，確定重金屬含量標(biāo)準(zhǔn)曲線的步驟。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，本發(fā)明提出了一種用于測定液體樣品中重金屬的含量的系統(tǒng)，其特征在于，包括:液體樣品過濾裝置，所述液體樣品過濾裝置具有高分子膜，所述高分子膜對于所述重金屬是不透的，并且所述液體樣品過濾裝置用于對所述液體樣品進(jìn)行過濾，以便獲得附著重金屬的高分子膜；X射線熒光光譜儀，所述X射線熒光光譜儀用于對所述附著重金屬的高分子膜進(jìn)行檢測，以便獲得X射線熒光光譜數(shù)據(jù)；以及分析裝置，所述分析裝置與所述X射線熒光光譜儀相連，以便從所述X射線熒光光譜儀接收所述X射線熒光光譜數(shù)據(jù)，并且基于所述X射線熒光光譜數(shù)據(jù)，確定所述液體樣品中重金屬的含量。利用根據(jù)本發(fā)明實施例的用于測定液體樣品中重金屬的含量的系統(tǒng)可以有效地實施測定液體樣品中重金屬的方法。從而，能夠快速對液體樣品中的重金屬進(jìn)行檢測的方法根據(jù)本發(fā)明實施例，上述用于測定液體樣品中重金屬的含量的系統(tǒng)還可以具有下列附加技術(shù)特征:根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述高分子膜為對水可透、對重金屬不透的反滲透膜，優(yōu)選為選自聚砜膜、三炳醋烯脂膜、四炳醋烯脂膜、醋酸纖維素膜、芳香族聚酰肼膜和芳香族聚酰胺膜的至少一種。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述X射線熒光光譜儀為選自臺式X射線熒光光譜儀、便攜式X射線熒光光譜儀、手持式X射線熒光光譜儀、和在線式X射線熒光光譜儀的至少一種。根據(jù)本發(fā)明的又一方面，還提出了一種篩選制劑的方法，所述制劑具有降低液體樣品中重金屬含量的活性，其特征在于，所述方法包括下列步驟:根據(jù)前面所述的方法，確定液體樣品中重金屬的含量，以便獲得第一重金屬含量;將所述液體樣品與候選物接觸，以便獲得經(jīng)過處理的液體樣品；根據(jù)前面所述的方法，確定所述經(jīng)過處理的液體樣品中重金屬的含量，以便獲得
第二重金屬含量；基于所述第二重金屬含量低于所述第一重金屬含量，確定所述候選物具有降低液體樣品中重金屬含量的活性。利用該方法，可以快速地通過確定重金屬含量的變化，篩選可以用于降低液體樣品中重金屬含量的制劑。本發(fā)明的附加方面和優(yōu)點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實踐了解到。


本發(fā)明的上述和/或附加的方面和優(yōu)點從結(jié)合下面附圖對實施例的描述中將變得明顯和容易理解，其中:圖1:根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，X射線熒光光譜儀測試Zn元素標(biāo)準(zhǔn)樣品示意2:根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，對水體進(jìn)行定量并富集水中重金屬的裝置示意圖。圖3:根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，測定不同濃度水質(zhì)中鋅離子含量線性相關(guān)性。圖4:根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，測定富集了不同體積水樣，水中重金屬總量與膜表面測試含量的線性相關(guān)性。圖5:根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，一種用于測定液體樣品中重金屬的含量的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標(biāo)號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的描述中，除非另有規(guī)定和限定，需要說明的是，術(shù)語"安裝"、"相連"、"連接"應(yīng)做廣義理解，例如，可以是機(jī)械連接或電連接，也可以是兩個元件內(nèi)部的連通，可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語的具體含義。此外，術(shù)語"第一"、"第二"僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。根據(jù)本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明提出了一種測定液體樣品中重金屬的含量的方法。根據(jù)本發(fā)明的實施例，該方法包括以下步驟:首先，利用高分子膜對液體樣品進(jìn)行過濾。根據(jù)本發(fā)明的實施例，該高分子膜對于重金屬是不透的，而對于液體是可透的。因而，當(dāng)利用高分子膜對液體樣品進(jìn)行過濾時，液體樣品中的重金屬會被截留在高分子膜上，由此，可以獲得附著重金屬的高分子膜。從而，可以通過后續(xù)對附著重金屬的高分子膜上所附著重金屬的含量進(jìn)行檢測，有效地推導(dǎo)出液體樣品中的重金屬含量。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，可以利用本發(fā)明的方法進(jìn)行測定的液體樣品的類型不受特別限制，只要能夠透過高分子膜即可。根據(jù)本發(fā)明的一些示例，可以采用含有重金屬的水樣品，例如可以采用選自河水、湖水、農(nóng)田灌溉水、地下水、飲用水、廢水、回收水以及沉積水的至少一種。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，根據(jù)本發(fā)明實施例的方法，尤其適用于對含有重金屬的水樣品進(jìn)行測定。根據(jù)本發(fā)明的實施例，可以采用的高分子膜的類型并不受特別限制。根據(jù)本發(fā)明的一些實施例，可以對水可透、對重金屬不透的反滲透膜，優(yōu)選可以采用選自聚砜膜、三炳醋烯脂膜、四炳醋烯脂膜、醋酸纖維素膜、芳香族聚酰肼膜和芳香族聚酰胺膜的至少一種，更優(yōu)選可以為選自醋酸纖維素膜、芳香族聚酰肼膜和芳香族聚酰胺膜高分子膜的至少一種。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，這些高分子膜能夠?qū)崿F(xiàn)液體與重金屬分離，尤其是能夠僅允許水分子通過，而不允許重金屬離子通過。另外，根據(jù)本發(fā)明的實施例,在對液體樣品進(jìn)行過濾時,可以進(jìn)一步包括確定液體樣品的體積，由此，可以方便后續(xù)對重金屬含量進(jìn)行計算。根據(jù)本發(fā)明的具體示例，可以選自量筒、移液器、流量計、流量控制器、注射泵的至少一種來確定液體樣品的體積。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，在對液體樣品進(jìn)行過濾時，可以通過施加一定的壓力實現(xiàn)快速過濾。圖2中顯示了根據(jù)本發(fā)明一個實施例，對水體進(jìn)行定量并富集水中重金屬的裝置示意圖。如圖2所示，將含有重金屬的液體樣品I例如水，加入到含有高分子膜5的體積定量裝置4中，沿著箭頭3所示的方向進(jìn)行加壓過濾，使得液體樣品I中的液體通過高分子膜，得到不含有重金屬的液體樣品2例如水，而重金屬則被截留在高分子膜5上。根據(jù)本發(fā)明的實施例，能夠利用本發(fā)明方法富集和檢測的重金屬的類型也不受特別限制。根據(jù)本發(fā)明的具體示例，重金屬為選自原子序數(shù)從20到92的重金屬的至少一種，優(yōu)選地為選自 Sc、T1、V、Cr、Mn、Fe、Co、N1、Cu、Zn、As、Se、Sr、Y、Zr、Mo、Rh、Pd、Ag、Cd、Sn、Sb、Te、Ba、Pt、Au、Hg、Tl和Pb的至少一種。更優(yōu)選地，重金屬可以為選自T1、V、Cr、Mn、Fe、Co、N1、Cu、Zn、As、Se、Ag、Cd、Sn、Sb、Ba、Hg、Tl 和 Pb 的至少一種。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，利用根據(jù)本發(fā)明的實施例，可以有效地對這些重金屬進(jìn)行檢測。在得到附著重金屬的高分子膜之后，可以利用X射線熒光光譜儀對所述附著重金屬的高分子膜進(jìn)行檢測，以便獲得X射線熒光光譜數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明的實施例，通過采用X射線熒光光譜儀，可以快速有效地對附著重金屬的高分子膜上的重金屬進(jìn)行檢測。另外，X射線熒光光譜儀可以同時對多種重金屬進(jìn)行檢測，進(jìn)一步提高了測定液體樣品中重金屬含量的效率。根據(jù)本發(fā)明的實施例，可以采用的X射線熒光光譜儀的類型并不受特別限制。根據(jù)本發(fā)明的具體示例，可以采用選自臺式X射線熒光光譜儀、便攜式X射線熒光光譜儀、手持式X射線熒光光譜儀、和在線式X射線熒光光譜儀的至少一種。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，這些設(shè)備能夠方便快捷地對高分子膜上截留的重金屬進(jìn)行檢測。在本發(fā)明中對X射線熒光光譜儀進(jìn)行標(biāo)定的方法不受特別限制，可以為選自單點標(biāo)定、兩點標(biāo)定、多點標(biāo)定的一種標(biāo)定方法。 最后，在通過X射線熒光光譜儀對高分子膜進(jìn)行檢測之后，可以基于所述X射線熒光光譜數(shù)據(jù)，確定所述液體樣品中重金屬的含量。由于高分子膜將液體樣品中的重金屬截留在其上，因而，可以通過對附著重金屬的高分子膜上所附著重金屬的含量進(jìn)行檢測，有效地推導(dǎo)出液體樣品中的重金屬含量。通常而言，利用X射線熒光光譜儀對高分子膜進(jìn)行檢測，所得到的數(shù)據(jù)為高分子膜表面重金屬的含量，其單位是微克/平方厘米。根據(jù)本發(fā)明的實施例,可以通過下列方法(以水溶液為例,本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解,其他液體樣品也能夠如此操作)，將高分子膜表面的重金屬含量換算成液體樣品中的重金屬離子濃度，其單位為微克/升:首先，首先建立測定高分子膜上重金屬的標(biāo)準(zhǔn)曲線，將含有已知重金屬例如Sc、T1、V、Cr、Mn、Fe、Co、N1、Cu、Zn、As、Se、Sr、Y、Zr、Mo、Rh、Pd、Ag、Cd、Sn、Sb、Te、Ba、Pt、Au、Hg、Tl和Pb的已知體積的標(biāo)準(zhǔn)溶液(重金屬含量是已知的)，過濾高分子膜，獲得已知重金屬含量的高分子膜，每種重金屬制備至少兩張不同濃度的高分子膜標(biāo)準(zhǔn)樣品。利用X射線熒光光譜儀測得制備的標(biāo)準(zhǔn)樣品，將計數(shù)率作圖，如圖1所示，定出樣品峰左右邊界，得到樣品強(qiáng)度，利用樣品強(qiáng)度和含量(yg/cm2)建立一系列標(biāo)準(zhǔn)曲線，最后獲得檢測水中多種重金屬的標(biāo)準(zhǔn)曲線。最后，對于實際采集樣品，假設(shè)通過高分子膜的水體積為V(單位為L)，高分子膜的總面積為S(單位為cm2)，利用X射線熒光光譜儀測得的高分子膜表面重金屬含量為η μ g/cm2，那么此時水中的重金屬的濃度為:
權(quán)利要求
1.一種測定液體樣品中重金屬的含量的方法，其特征在于，包括以下步驟: 利用高分子膜對所述液體樣品進(jìn)行過濾，所述高分子膜對于所述重金屬是不透的，以便使得所述液體樣品中的重金屬被截留在所述高分子膜上，并且獲得附著重金屬的高分子膜； 利用X射線熒光光譜儀對所述附著重金屬的高分子膜進(jìn)行檢測，以便獲得X射線熒光光譜數(shù)據(jù)；以及 基于所述X射線熒光光譜數(shù)據(jù)，確定所述液體樣品中重金屬的含量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述液體樣品為含有重金屬的水樣品。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述重金屬為選自原子序數(shù)從20到92的重金屬的至少一種，優(yōu)選為選自 Sc、T1、V、Cr、Mn、Fe、Co、N1、Cu、Zn、As、Se、Sr、Y、Zr、Mo、Rh、Pd、Ag、Cd、Sn、Sb、Te、Ba、Pt、Au、Hg、Tl 和 Pb 的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述高分子膜為對水可透、對重金屬不透的反滲透膜，優(yōu)選為選自聚砜膜、三炳醋烯脂膜、四炳醋烯脂膜、醋酸纖維素膜、芳香族聚酰肼膜和芳香族聚酰胺膜的至少一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述X射線熒光光譜儀為選自臺式X射線熒光光譜儀、便攜式X射線熒光光譜儀、手持式X射線熒光光譜儀、和在線式X射線熒光光譜儀的至少一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述X射線熒光光譜數(shù)據(jù)，確定所述液體樣品中重金屬的含量進(jìn)一步包括: 基于所述X射線熒光光譜，確定所述附著重金屬的高分子膜上重金屬的強(qiáng)度；` 基于所述重金屬的強(qiáng)度，確定所述附著重金屬的高分子膜上重金屬的含量；以及 基于所述附著重金屬的高分子膜上重金屬的含量，確定所述液體樣品中重金屬的含量。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括基于標(biāo)準(zhǔn)樣品，確定重金屬含量標(biāo)準(zhǔn)曲線的步驟。
8.一種用于測定液體樣品中重金屬的含量的系統(tǒng)，其特征在于，包括: 液體樣品過濾裝置，所述液體樣品過濾裝置具有高分子膜，所述高分子膜對于所述重金屬是不透的，并且所述液體樣品過濾裝置用于對所述液體樣品進(jìn)行過濾，以便獲得附著重金屬的高分子膜； X射線熒光光譜儀，所述X射線熒光光譜儀用于對所述附著重金屬的高分子膜進(jìn)行檢測，以便獲得X射線熒光光譜數(shù)據(jù)，優(yōu)選，所述X射線熒光光譜儀為選自臺式X射線熒光光譜儀、便攜式X射線熒光光譜儀、手持式X射線熒光光譜儀、和在線式X射線熒光光譜儀的至少一種；以及 分析裝置，所述分析裝置與所述X射線熒光光譜儀相連，以便從所述X射線熒光光譜儀接收所述X射線熒光光譜數(shù)據(jù)，并且基于所述X射線熒光光譜數(shù)據(jù)，確定所述液體樣品中重金屬的含量。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述高分子膜為對水可透、對重金屬不透的反滲透膜，優(yōu)選為選自聚砜膜、三炳醋烯脂膜、四炳醋烯脂膜、醋酸纖維素膜、芳香族聚酰肼膜和芳香族聚酰胺膜的至少一種。
10.一種篩選制劑的方法，所述制劑具有降低液體樣品中重金屬含量的活性，其特征在于，所述方法包括下列步驟: 根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項所述的方法，確定液體樣品中重金屬的含量，以便獲得第一重金屬含量； 將所述液體樣品與候選物接觸，以便獲得經(jīng)過處理的液體樣品； 根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項所述的方法，確定所述經(jīng)過處理的液體樣品中重金屬的含量，以便獲得第二重金屬含量； 基于所述第二重金屬含量低于所述第一重金屬含量，確定所述候選物具有降低液體樣品中重金屬含量的活 性。
全文摘要
本發(fā)明公開了測定液體樣品中重金屬的含量的裝置、方法及應(yīng)用。一種測定液體樣品中重金屬的含量的方法，包括以下步驟利用高分子膜對所述液體樣品進(jìn)行過濾，所述高分子膜對于所述重金屬是不透的，以便使得所述液體樣品中的重金屬被截留在所述高分子膜上，并且獲得附著重金屬的高分子膜；利用X射線熒光光譜儀對所述附著重金屬的高分子膜進(jìn)行檢測，以便獲得X射線熒光光譜數(shù)據(jù)；以及基于所述X射線熒光光譜數(shù)據(jù)，確定所述液體樣品中重金屬的含量。利用該方法能夠有效地對液體樣品中的重金屬進(jìn)行測定。
文檔編號G01N23/223GK103105407SQ20111036232
公開日2013年5月15日 申請日期2011年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月15日
發(fā)明者欒旭東, 劉召貴, 吳升海 申請人:江蘇天瑞儀器股份有限公司