本發(fā)明涉及分析化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種采用離子交換柱串聯(lián)在戶(hù)外對(duì)砷元素的不同形態(tài)物質(zhì)分離的方法及裝置。

背景技術(shù)：

砷是一種有毒金屬元素，人體長(zhǎng)期飲用或接觸會(huì)產(chǎn)生糖尿病、神經(jīng)病變、心血管疾病和癌癥等疾病，對(duì)健康造成不利影響。砷在自然界中通常以as(iii)、as(v)、一甲基砷和二甲基砷的混合物形式出現(xiàn)，四種形態(tài)在化學(xué)性質(zhì)、生物活性和毒性水平上都有著顯著的差異。例如，as(iii)和as(v)具有劇毒性，而一甲基砷和二甲基砷毒性相對(duì)較小。相關(guān)技術(shù)中，采用強(qiáng)陰離子交換柱對(duì)無(wú)機(jī)砷形態(tài)進(jìn)行分離、洗脫時(shí)有機(jī)砷形態(tài)會(huì)同時(shí)洗脫，造成測(cè)得的無(wú)機(jī)砷的含量偏大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種在野外可將as(iii)、as(v)、一甲基砷和二甲基砷分離的方法及其裝置。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種砷形態(tài)野外分離方法，包括以下步驟：

(1)預(yù)處理，采用活化溶液分別對(duì)第一離子交換柱和第二離子交換柱進(jìn)行活化；

(2)活化后的所述第一離子交換柱和所述第二離子交換柱通過(guò)未污染的連接頭連接形成串聯(lián)離子交換柱；

(3)所述串聯(lián)離子交換柱通過(guò)未污染的連接頭與注射器連接，取樣品至所述注射器中，將所述樣品注入所述串聯(lián)離子交換柱中，收集洗脫的三價(jià)砷溶液于接收杯中；

(4)將上述洗脫后的串聯(lián)離子交換柱分開(kāi)，將第一離子交換柱通過(guò)未污染的連接頭與注射器連接，取第一淋洗液至所述注射器，將所述第一淋洗液注入分開(kāi)后的所述第一離子交換柱中，收集洗脫的二甲基砷酸溶液于接收杯中；

(5)將分開(kāi)后的所述第二離子交換柱通過(guò)未污染的連接頭與注射器連接，取第二淋洗液至所述注射器，將所述第二淋洗液注入分開(kāi)后的所述第二離子交換柱中，收集洗脫的一甲基砷酸溶液于接收杯中；

(6)將步驟(5)中洗脫后的所述第二離子交換柱再次通過(guò)未污染的連接頭與注射器連接，取第一淋洗液至所述注射器，將所述第一淋洗液注入洗脫后的所述第二離子交換柱中，收集洗脫的五價(jià)砷溶液于接收杯中。

優(yōu)選地，所述活化溶液為h2so4溶液和去離子水，所述h2so4溶液濃度為5.0％～20％(v/v)；活化時(shí)間為1h～24h。

優(yōu)選地，所述第一淋洗液、第二淋洗液分別為hcl溶液、ch3cooh溶液；所述hcl溶液、ch3cooh溶液的濃度分別為5.0％～15％、0.1％～1.0％；所述第一淋洗液、第二淋洗液的用量為樣品量的3～4倍。

優(yōu)選地，所述h2so4溶液濃度為10％(v/v)、15％(v/v)；活化時(shí)間為6h、12h。

優(yōu)選地，所述hcl溶液濃度為8％、12％；所述ch3cooh溶液的濃度為0.5％、0.8％。

本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種砷形態(tài)野外分離裝置，包括注射器、連接頭、第一離子交換柱、第二離子交換柱、接收杯；所述注射器與所述第一離子交換柱或所述第二離子交換柱均分別通過(guò)所述連接頭連接；所述第一離子交換柱和第二離子交換柱通過(guò)所述連接頭連接形成串聯(lián)離子交換柱；所述接收杯位于所述第一離子交換柱或第二離子交換柱的下方。

優(yōu)選地，所述連接頭包括進(jìn)口端和出口端，所述進(jìn)口端與所述注射器的出口、第一離子交換柱的出口或第二離子交換柱的出口連接；所述出口端與所述第一離子交換柱的進(jìn)口或第二離子交換柱的進(jìn)口連接。

優(yōu)選地，所述第一離子交換柱和第二離子交換柱的柱容量為1ml～10ml；所述第一離子交換柱的填料為鍵合磺酸基的高純硅膠基質(zhì)，所述第二離子交換柱的填料為鍵合季胺基的高純硅膠基質(zhì)。

優(yōu)選地，所述注射器的量程為10ml～20ml。

優(yōu)選地，所述接收杯包括杯體和可密封蓋合所述杯體的杯蓋。

與相關(guān)技術(shù)比較，本發(fā)明的實(shí)施例提供的技術(shù)方案帶來(lái)的有益效果是：本發(fā)明的砷形態(tài)野外分離方法步驟簡(jiǎn)單，洗脫過(guò)程中不同形態(tài)的砷均可有效分離，不造成任一形態(tài)砷的含量偏高。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例的串聯(lián)離子交換柱示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例的連接頭示意圖；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例的方法流程示意圖；

其中：注射器1、連接頭2、進(jìn)口端21、出口端22、第一離子交換柱3、第二離子交換柱4、接收杯5、杯體51、杯蓋52、串聯(lián)離子交換柱6。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施方式作進(jìn)一步地描述。

實(shí)施例一

參照附圖1、2，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種砷形態(tài)野外分離方法的裝置，包括注射器1、連接頭2、第一離子交換柱3、第二離子交換柱4、接收杯5；所述注射器1與所述第一離子交換柱3或所述第二離子交換柱4均分別通過(guò)所述連接頭2連接；所述第一離子交換柱3和第二離子交換柱4通過(guò)所述連接頭2連接形成串聯(lián)離子交換柱6；所述接收杯5位于所述第一離子交換柱3或第二離子交換柱4的下方。本發(fā)明實(shí)施例的裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于攜帶，易組裝，采用的離子交換柱生產(chǎn)成本低，易規(guī)模化生產(chǎn)和商品化，預(yù)處理后可重復(fù)使用，可降低成本。

進(jìn)一步地，參照附圖2、3，所述連接頭2包括進(jìn)口端21和出口端22，所述進(jìn)口端21與所述注射器1的出口、第一離子交換柱3的出口或第二離子交換柱4的出口連接；所述出口端22與所述第一離子交換柱3的進(jìn)口或第二離子交換柱4的進(jìn)口連接。

進(jìn)一步地，所述第一離子交換柱3和第二離子交換柱4的柱容量為1ml～10ml。

進(jìn)一步地，所述注射器1的量程為10ml～20ml。

進(jìn)一步地，所述接收杯5包括杯體51和可密封蓋合所述杯體51的杯蓋52；收集洗脫液后所述杯蓋52密封蓋合所述杯體51。

參照附圖1、4，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種砷形態(tài)野外分離裝置實(shí)施的方法，包括以下步驟：

(1)預(yù)處理，采用活化溶液分別對(duì)第一離子交換柱3和第二離子交換柱4進(jìn)行活化；

所述活化溶液為濃度5.0％～20％(v/v)的h2so4溶液和去離子水，活化時(shí)間為1h～24h；所述第一離子交換柱3和第二離子交換柱4的柱容量為1ml～10ml；所述第一離子交換柱3填料為鍵合磺酸基的高純硅膠基質(zhì)，所述第二離子交換柱4的填料為鍵合季胺基的高純硅膠基質(zhì)，填料高度根據(jù)樣品量確定；活化溶液對(duì)所述第一離子交換柱3和第二離子交換柱4活化過(guò)程中將填料中附著的污染物溶解在h2so4溶液去除，采用去離子水中將所述第一離子交換柱3和第二離子交換柱4中附著的h2so4溶液洗滌干凈；

(2)活化后的所述第一離子交換柱3和所述第二離子交換柱4通過(guò)未污染的連接頭2連接形成串聯(lián)離子交換柱6；所述連接頭2包括進(jìn)口端21和出口端22，所述進(jìn)口端21與第一離子交換柱3的出口連接，所述出口端22與所述第第二離子交換柱4的進(jìn)口連接；

(3)所述串聯(lián)離子交換柱6通過(guò)未污染的連接頭2與注射器1連接，取樣品至所述注射器1中，將所述樣品注入所述串聯(lián)離子交換柱6中，收集洗脫的三價(jià)砷溶液于接收杯5中；連接頭2的進(jìn)口端21與所述注射器1的出口連接、出口端22與所述串聯(lián)離子交換柱6的進(jìn)口連接；所述樣品用量為1ml～3ml，樣品經(jīng)所述串聯(lián)離子交換柱6后，樣品中的其他物質(zhì)均附著在所述串聯(lián)離子交換柱6的填料中，三價(jià)砷物質(zhì)隨樣品經(jīng)所述串聯(lián)離子交換柱6流出；

(4)將上述洗脫后的串聯(lián)離子交換柱6分開(kāi)，將第一離子交換柱3通過(guò)未污染的連接頭2與注射器1連接，所述連接頭2的出口端22與所述第一離子交換柱3的進(jìn)口連接，取第一淋洗液至所述注射器1中，將所述第一淋洗液注入所述第一離子交換柱3中，收集洗脫的二甲基砷酸溶液于接收杯5中；所述第一淋洗液為濃度5.0％～15％的hcl溶液，上述樣品經(jīng)所述串聯(lián)離子交換柱6后，二甲基砷酸附著于第一離子交換柱3的填料中，溶于所述hcl溶液中而流出；

(5)將分開(kāi)后的所述第二離子交換柱4通過(guò)未污染的連接頭2與注射器1連接，連接頭2的出口端22與所述第二離子交換柱4的進(jìn)口連接，取第二淋洗液至所述注射器1中，將所述第二淋洗液注入所述第二離子交換柱4中，收集洗脫的一甲基砷酸溶液于接收杯5中；所述第二淋洗液為濃度0.1％～1.0％的ch3cooh溶液；上述樣品經(jīng)所述串聯(lián)離子交換柱6后，一甲基砷酸附著于第二離子交換柱4的填料中，溶于所述ch3cooh溶液中而流出；

(6)將步驟(5)中洗脫后的所述第二離子交換柱4再次通過(guò)未污染的連接頭2與注射器1連接，取第一淋洗液至所述注射器1，將所述第一淋洗液注入洗脫后的所述第二離子交換柱4中，收集洗脫的五價(jià)砷溶液于接收杯5中；在步驟(3)中，上述樣品經(jīng)所述串聯(lián)離子交換柱6后，五價(jià)砷物質(zhì)和一甲基砷酸均附著于所述第二離子交換柱4中，經(jīng)第二淋洗液ch3cooh溶液淋洗之后一甲基砷酸已被洗脫，再采用第一淋洗液hcl溶液淋洗第二離子交換柱4即可得到五價(jià)砷溶液。

本發(fā)明實(shí)施例采用注射器野外現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)樣，利用離子交換柱高效、快速分離樣品中as(iii)、as(v)、一甲基砷和二甲基砷形態(tài)，并進(jìn)行密封保存，避免了樣品在運(yùn)輸過(guò)程中易產(chǎn)生的污染和變質(zhì)問(wèn)題。

進(jìn)一步地，所述第一淋洗液、第二淋洗液的用量為樣品量的3～4倍。

實(shí)施例二

參照附圖1、4，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種砷形態(tài)野外分離方法，包括以下步驟：

(1)預(yù)處理，采用活化溶液分別對(duì)第一離子交換柱3和第二離子交換柱4進(jìn)行活化；

所述活化溶液為濃度5.0％的h2so4溶液和去離子水；所述活化時(shí)間為24h；所述第一離子交換柱3和第二離子交換柱4的柱容量為3ml；

(2)活化后的所述第一離子交換柱3和所述第二離子交換柱4通過(guò)未污染的連接頭2連接形成串聯(lián)離子交換柱6；

(3)所述串聯(lián)離子交換柱6通過(guò)未污染的連接頭2與注射器1連接，取1.0ml地表樣品至所述注射器1中，將所述樣品注入所述串聯(lián)離子交換柱6中，收集洗脫的三價(jià)砷溶液于接收杯5中；

(4)將上述洗脫后的串聯(lián)離子交換柱6分開(kāi)，將第一離子交換柱3通過(guò)未污染的連接頭2與注射器1連接，取第一淋洗液至所述注射器1中，將所述第一淋洗液注入第一離子交換柱3中，收集洗脫的二甲基砷酸溶液于接收杯5中；所述第一淋洗液為濃度5.0％的hcl溶液；

(5)將分開(kāi)后的第二離子交換柱4通過(guò)未污染的連接頭2與注射器1連接，取第二淋洗液至所述注射器1中，將所述第二淋洗液注入所述第二離子交換柱4中，收集洗脫的一甲基砷酸溶液于接收杯5中；所述第二淋洗液為濃度0.5％的ch3cooh溶液；

(6)將步驟(5)中洗脫后的所述第二離子交換柱4再次通過(guò)未污染的連接頭2與注射器1連接，取第一淋洗液至所述注射器1，將所述第一淋洗液注入洗脫后的所述第二離子交換柱4中，收集洗脫的五價(jià)砷溶液于接收杯5中。

其余同實(shí)施例一。

實(shí)施例三

參照附圖1、4，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種砷形態(tài)野外分離方法，包括以下步驟：

(1)預(yù)處理，采用活化溶液分別對(duì)第一離子交換柱3和第二離子交換柱4進(jìn)行活化；

所述活化溶液為濃度10％的h2so4溶液和去離子水；所述活化時(shí)間為12h；所述第一離子交換柱3和第二離子交換柱4的柱容量為3ml；

(2)活化后的所述第一離子交換柱3和所述第二離子交換柱4通過(guò)未污染的連接頭2連接形成串聯(lián)離子交換柱6；

(3)所述串聯(lián)離子交換柱6通過(guò)未污染的連接頭2與注射器1連接，取2.0ml地表樣品至所述注射器1中，將所述樣品注入所述串聯(lián)離子交換柱6中，收集洗脫的三價(jià)砷溶液于接收杯5中；

(4)將上述洗脫后的串聯(lián)離子交換柱6分開(kāi)，將第一離子交換柱3通過(guò)未污染的連接頭2與注射器1連接，取第一淋洗液至所述注射器1中，將所述第一淋洗液注入所述第一離子交換柱3中，收集洗脫的二甲基砷酸溶液于接收杯5中；所述第一淋洗液為濃度15％的hcl溶液；

(5)將分開(kāi)后的所述第二離子交換柱4通過(guò)未污染的連接頭2與注射器1連接，取第二淋洗液至所述注射器1中，將所述第二淋洗液注入分開(kāi)后的所述第二離子交換柱4中，收集洗脫的一甲基砷酸溶液于接收杯5中；所述第二淋洗液為濃度0.1％的ch3cooh溶液；

(6)將步驟(5)中洗脫后的所述第二離子交換柱4再次通過(guò)未污染的連接頭2與注射器1連接，取第一淋洗液至所述注射器1，將所述第一淋洗液注入洗脫后的所述第二離子交換柱4中，收集洗脫的五價(jià)砷溶液于接收杯5中。

其余同實(shí)施例一。

實(shí)施例四

參照附圖1、4，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種砷形態(tài)野外分離方法，包括以下步驟：

(1)預(yù)處理，采用活化溶液分別對(duì)第一離子交換柱3和第二離子交換柱4進(jìn)行活化；

所述活化溶液為濃度20％(v/v)的h2so4溶液和去離子水；所述活化時(shí)間為1h；所述第一離子交換柱3和第二離子交換柱4的柱容量為6ml；

(2)活化后的所述第一離子交換柱3和所述第二離子交換柱4通過(guò)未污染的連接頭2連接形成串聯(lián)離子交換柱6；

(3)所述串聯(lián)離子交換柱6通過(guò)未污染的連接頭2與注射器1連接，取3.0ml地表樣品至所述注射器1中，將所述樣品注入所述串聯(lián)離子交換柱6中，收集洗脫的三價(jià)砷溶液于接收杯5中；

(4)將上述洗脫后的串聯(lián)離子交換柱6分開(kāi)，將第一離子交換柱3通過(guò)未污染的連接頭2與注射器1連接，取第一淋洗液至所述注射器1中，將所述第一淋洗液注入所述第一離子交換柱3中，收集洗脫的二甲基砷酸溶液于接收杯5中；所述第一淋洗液為濃度8％的hcl溶液；

(5)將分開(kāi)后的所述第二離子交換柱4通過(guò)未污染的連接頭2與注射器1連接，取第二淋洗液至所述注射器1中，將所述第二淋洗液注入所述第二離子交換柱4中，收集洗脫的一甲基砷酸溶液于接收杯5中；所述第二淋洗液為濃度1％的ch3cooh溶液；

(6)將步驟(5)中洗脫后的第二離子交換柱4再次通過(guò)未污染的連接頭2與注射器1連接，取第一淋洗液至所述注射器1，將所述第一淋洗液注入洗脫后的所述第二離子交換柱4中，收集洗脫的五價(jià)砷溶液于接收杯5中。

其余同實(shí)施例一。

實(shí)施例五

參照附圖1、4，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種砷形態(tài)野外分離方法，包括以下步驟：

(1)預(yù)處理，采用活化溶液分別對(duì)第一離子交換柱3和第二離子交換柱4進(jìn)行活化；

所述活化溶液為15％的h2so4溶液和去離子水；所述活化時(shí)間為6h；所述第一離子交換柱3和第二離子交換柱4的柱容量為6ml；

(2)活化后的所述第一離子交換柱3和所述第二離子交換柱4通過(guò)未污染的連接頭2連接形成串聯(lián)離子交換柱6；

(3)所述串聯(lián)離子交換柱6通過(guò)未污染的連接頭2與注射器1連接，取2.0ml地表樣品至所述注射器1中，將所述樣品注入所述串聯(lián)離子交換柱6中，收集洗脫的三價(jià)砷溶液于接收杯5中；

(4)將上述洗脫后的串聯(lián)離子交換柱6分開(kāi)，將第一離子交換柱3通過(guò)未污染的連接頭2與注射器1連接，取第一淋洗液至所述注射器1中，將所述第一淋洗液注入分開(kāi)后的所述第一離子交換柱3中，收集洗脫的二甲基砷酸溶液于接收杯5中；所述第一淋洗液為12％的hcl溶液；

(5)將分開(kāi)后的所述第二離子交換柱4通過(guò)未污染的連接頭2與注射器1連接，取第二淋洗液至所述注射器1中，將所述第二淋洗液注入分開(kāi)后的所述第二離子交換柱4中，收集洗脫的一甲基砷酸溶液于接收杯5中；所述第二淋洗液為0.8％的ch3cooh溶液；

(6)將步驟(5)中洗脫后的所述第二離子交換柱4再次通過(guò)未污染的連接頭2與注射器1連接，取第一淋洗液至所述注射器1，將所述第一淋洗液注入洗脫后的所述第二離子交換柱4中，收集洗脫的五價(jià)砷溶液于接收杯5中。

實(shí)施例六

按上述實(shí)施例二～五的方法分離的溶液分別送至實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行電感耦合等離子體質(zhì)譜(icp-ms)檢測(cè)分離的各物質(zhì)的含量，并做回收率實(shí)驗(yàn)；各實(shí)施例中三價(jià)砷、五價(jià)砷、一甲基砷酸、二甲基砷酸的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分別如表1、表2、表3、表4所示：

表1三價(jià)砷含量及回收率測(cè)定

表2五價(jià)砷含量及回收率測(cè)定

表3一甲基砷酸含量及回收率測(cè)定

表4二甲基砷酸含量及回收率測(cè)定

由表2～4中測(cè)定的回收率分別為93％～98％、94％～97％、93％～98％、

95％～101％，表明本發(fā)明實(shí)施例的方法可有效分離樣品中的三價(jià)砷、五價(jià)砷、一甲基砷酸、二甲基砷酸，分離準(zhǔn)確度高；方法步驟簡(jiǎn)單，采用的裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)便，便于野外取樣。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位詞是以附圖中零部件位于圖中以及零部件相互之間的位置來(lái)定義的，只是為了表達(dá)技術(shù)方案的清楚及方便。應(yīng)當(dāng)理解，所述方位詞的使用不應(yīng)限制本申請(qǐng)請(qǐng)求保護(hù)的范圍。

在不沖突的情況下，本文中上述實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互結(jié)合。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。