一種還原性硫化物檢測的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種快速，靈敏地檢測還原性硫化物的方法。本發(fā)明以光電發(fā)射電離源的離子遷移譜為基本的檢測技術(shù)，凈化空氣作載氣和漂氣，利用空氣在紫外光照射下發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)形成具有氧化性的試劑離子，對還原性硫化物進(jìn)行測定。該方法利用氧化反應(yīng)可以將還原性硫化物氧化，實(shí)現(xiàn)還原性硫化物的特征檢測，以及高靈敏度和寬線性范圍的定量分析。
【專利說明】一種還原性硫化物檢測的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種還原性硫化物檢測的方法，該方法以光電發(fā)射電離源的離子遷移譜為基本的檢測技術(shù)，凈化空氣作載氣和漂氣，利用空氣在紫外光照射下發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)形成具有氧化性的試劑離子，實(shí)現(xiàn)了還原性硫化物的準(zhǔn)確定性分析以及高靈敏度和寬線性范圍的定量分析。
【背景技術(shù)】
[0002]近些年來，隨著人們環(huán)境意識的日漸增強(qiáng)，大氣中還原性硫化物(RSCs)的測定日益受到人們的重視。還原性硫化物是一類環(huán)境惡臭類污染物，主要包括硫化氫(H2S)，羰基硫(C0S)，二甲硫醚(CH3SCH3)，二甲二硫(CH3SSCH3)，2-巰基乙醇，I, 2-乙二硫醇，二硫化碳(CS2)等。大氣中的RSCs主要來源于自然的污染或人為的排放，惡臭的氣味給人們的生活造成了困擾，也會對人的呼吸系統(tǒng)，消化和神經(jīng)系統(tǒng)造成直接的損害。同時由于RSCs的強(qiáng)還原性，會影響大氣中的臭氧含量和輻射層分布。
[0003]目前，對還原性硫化物的測定方法主要有氣相色譜法，氣相色譜質(zhì)譜法，液相色譜法，紫外-可見分光光度法，電子鼻以及傳感器法。其中氣相色譜由于其良好的分離能力以及定量準(zhǔn)確性，在RSCs的測定中使用的最多。但是由于檢測靈敏度的限制，通常需要采用濃縮預(yù)富集手段來滿足物質(zhì)檢出限的要求，這樣就增加了分析的復(fù)雜性和分析時間。
[0004]離子遷移譜(ion mobility spectrometry, IMS)技術(shù)主要通過氣相離子遷移率來表征各種不同的化學(xué)物質(zhì)，以達(dá)到對各種化學(xué)物質(zhì)分析檢測的目的。在弱電場(E/N < 2Td，lTd=10-7Vcm2)的范圍內(nèi)，離子的運(yùn)動速度正比于電場強(qiáng)度，v =KE,這里v為離子的遷移速率，E為電場強(qiáng)度，K為離子遷移率。離子的遷移率在低電場的范圍內(nèi)為常數(shù)，其數(shù)值主要取決于離子的結(jié)構(gòu)、質(zhì)量、電荷數(shù)等因數(shù)。對溫度和壓力進(jìn)行校正即可得到離子的折合遷移率KO=K (P/101) (273/T)。IMS由于靈敏度高，檢測速度快，結(jié)構(gòu)簡單，易于便攜等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于爆炸物、毒品以及環(huán)境污染物的檢測當(dāng)中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明涉及一種還原性硫化物檢測的方法。
[0006]該方法以光電發(fā)射電離源的離子遷移譜為基本的檢測技術(shù)，凈化空氣作載氣和漂氣，利用空氣在紫外光照射下發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)形成具有氧化性的試劑離子，實(shí)現(xiàn)了還原性硫化物的準(zhǔn)確定性分析以及高靈敏度和寬線性范圍的定量分析。
[0007]光電發(fā)射電離源的離子遷移譜中的光電發(fā)射電離源由真空紫外燈、二極管、氙燈、汞燈或紫外激光器等能夠產(chǎn)生紫外光的設(shè)備和電子逸出功小于紫外光光子能量的金屬柵網(wǎng)組成。
[0008]光電發(fā)射電離源的離子遷移譜以經(jīng)過活性炭、硅膠和分子篩凈化的空氣作為載氣和尾吹氣，利用空氣在紫外光照射下發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)形成具有氧化性的試劑離子，實(shí)現(xiàn)了還原性硫化物的準(zhǔn)確定性分析以及高靈敏度和寬線性范圍的定量分析。[0009]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)為:該方法實(shí)現(xiàn)了還原性硫化物準(zhǔn)確的定性檢測，以及高靈敏度和寬線性范圍的定量分析。
[0010]和其他的檢測方法相比，離子遷移譜的便攜性可以實(shí)現(xiàn)還原性硫化物現(xiàn)場、實(shí)時在線的監(jiān)測。同時，光電發(fā)射電離源的使用避免了傳統(tǒng)離子遷移譜中放射性電離源的放射性。
[0011]本發(fā)明快速、靈敏。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明:
[0013]圖1光電發(fā)射電離源離子遷移譜結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖2凈化空氣作載氣和漂氣條件下光電發(fā)射電離源離子遷移譜的背景譜圖；
[0015]圖3 二硫化碳，二甲硫醚和二甲二硫的光電發(fā)射離子遷移譜圖；
[0016]圖41，2-乙二硫醇和2-巰基乙醇的光電發(fā)射離子遷移譜圖；
[0017]圖5 二硫化碳的定量曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0018]本發(fā)明涉及一種還原性硫化物檢測的新方法，該方法以光電發(fā)射電離源的離子遷移譜為基本的檢測技術(shù)，凈化空氣作載氣和漂氣，利用空氣在紫外光照射下發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)形成具有氧化性的 試劑離子，實(shí)現(xiàn)了還原性硫化物的準(zhǔn)確定性分析以及高靈敏度和寬線性范圍的定量分析。
[0019]光電發(fā)射離子遷移譜儀結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由光電發(fā)射電離源，反應(yīng)區(qū)3、離子門6、反應(yīng)區(qū)4和法拉第盤檢測器5組成，其中光電發(fā)射電離源由紫外光設(shè)備I和金屬柵網(wǎng)2組成，反應(yīng)區(qū)和遷移區(qū)由金屬環(huán)7和絕緣環(huán)8組成。凈化空氣9作為載氣10和尾吹氣11，最后由排氣口 12排空。載氣在紫外光照射下發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)形成大量的臭氧,臭氧和光電發(fā)射產(chǎn)生的電子結(jié)合形成臭氧離子03_，臭氧離子03_可以和空氣中的二氧化碳CO2發(fā)生進(jìn)一步的反應(yīng)形成光電發(fā)射離子遷移譜的試劑離子CO3'還原性硫化物隨載氣進(jìn)入光電發(fā)射離子遷移譜中，在反應(yīng)區(qū)和試劑離子反應(yīng)形成產(chǎn)物離子；產(chǎn)物離子在離子門的脈沖作用下進(jìn)入遷移區(qū)進(jìn)行進(jìn)一步的分離，最后到達(dá)法拉第盤形成電流信號；電流信號經(jīng)過放電器13放大到達(dá)數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)14。
[0020]圖2-5給出一些實(shí)驗(yàn)譜圖對本發(fā)明給與說明。這些譜圖的實(shí)驗(yàn)條件均為:實(shí)驗(yàn)時遷移管溫度保持在30°C，載氣和漂氣的濕度保持在IOppm以下，流速分別為400mL/min和BOOmT ,/mi η η
[0021]實(shí)施例1
[0022]光電發(fā)射離子遷移譜負(fù)離子模式對還原性硫化物的定性分析。圖2為光電發(fā)射離子遷移譜在負(fù)離子模式下的背景譜圖，主要形成折合遷移率為2.SlcmVs-1的峰。
[0023]圖3為2ppm的二硫化碳,5ppm的二甲硫醚和2ppm的二甲二硫醚的離子遷移譜圖。從圖中可以看出三種還原性硫化物的產(chǎn)物離子的折合遷移率均為2.27^8-1,即形成相同的產(chǎn)物離子。原因可能為在紫外光的照射下，氧氣發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)形成臭氧，臭氧的強(qiáng)氧化性將二硫化碳和硫醚類化合物最終氧化成二氧化硫。二氧化硫和αν的水和離子發(fā)生進(jìn)一步的反應(yīng)形成SO5-的水和離子，即折合遷移率2.27^8-1的產(chǎn)物離子，
[0024]圖4為光電發(fā)射離子遷移譜負(fù)離子模式下對2ppm的1，2_乙二硫醇和2ppm的2-巰基乙醇的光電發(fā)射離子遷移譜圖，從圖中可以看出，這兩種硫醇類化合物的主峰折合遷移率仍然為2.27^8-1,除此之外，還形成折合遷移率為2.STcmV-1S-1的離子。其中2-巰基乙醇還形成折合遷移率為2.(Mcmr1iT1的離子。原因可能是硫醇類還原性硫化物除了被氧化成二氧化硫外，還有其他的產(chǎn)物形成，或者形成的SO3-水和離子和其他物質(zhì)結(jié)合形成絡(luò)合離子。
[0025]實(shí)施例2
[0026]光電發(fā)射離子遷移譜負(fù)離子模式對還原性硫化物的定量分析。圖5是光電發(fā)射離子遷移譜負(fù)離子模式對二硫化碳的定量曲線，二硫化碳在50ppb到200ppm的范圍內(nèi)折合遷移率為2.27^^8-1處的離子峰強(qiáng)度隨濃度呈現(xiàn)良好的線性，而且只形成這此一個產(chǎn)物離子峰。利用光電發(fā)射離子遷移譜對二硫化碳進(jìn)行測定，在將近四個量級范圍能夠進(jìn)行準(zhǔn)確的定量，檢測限能夠達(dá)到20ppb。```
【權(quán)利要求】
1.一種還原性硫化物檢測的方法，其特征在于:以光電發(fā)射電離源作為電離源的離子遷移譜進(jìn)行還原性硫化物的檢測，采用凈化空氣作載氣和漂氣，利用空氣在紫外光照射下發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)形成具有氧化性的試劑離子，對還原性硫化物樣品進(jìn)行測定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述的離子遷移譜以光電發(fā)射離子源為電離源； 光電發(fā)射電離源由能夠產(chǎn)生紫外光的設(shè)備和電子逸出功小于紫外光光子能量的金屬柵網(wǎng)組成；金屬柵網(wǎng)置于能夠產(chǎn)生紫外光設(shè)備的出光口的光路上；所述能夠產(chǎn)生紫外光的設(shè)備為真空紫外燈、二極管、氙燈、汞燈或紫外激光器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述的離子遷移譜的載氣和漂氣為依次經(jīng)過活性炭、硅膠和分子篩過濾的凈化空氣。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于: 該方法利用空氣在紫外光照射下發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)形成具有氧化性的試劑離子，對還原性硫化物進(jìn)行測定； 該方法利用氧化還原反應(yīng)實(shí)現(xiàn)還原性硫化物的特征檢測，以及高靈敏度和寬線性范圍的定量分析。
【文檔編號】G01N27/64GK103868979SQ201210536337
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2012年12月12日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月12日
【發(fā)明者】李海洋, 程沙沙, 陳創(chuàng), 王衛(wèi)國, 周慶華, 溫萌 申請人:中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所