全自动连续速测仪中的流动注射分析技术和装置

　　流动注射分析(FIA)技术非常适用于长期无人值守的全自动连续快速分析,目前这一工作的研究已成热门。本文是基于研制化学耗氧量(CODCr)全自动连续速测仪工作中遇到的问题和解决的方法,介绍用于长期无人值守全自动连续速测仪(以下简称自动速测仪)的FIA技术和新装置。这些技术和装置也适合于其它项目的全自动在线测定仪和普通FIA分析仪器上。

　　1　耐腐蚀高压恒流连续注射泵

　　CODCr的测定在FIA中较为特殊,①消解反应必须达到95%以上,即需达到大致的反应平衡才能进行测定,这一平衡在标准方法中是以加热回流消解2 h来实现的。在自动速测仪中,为了加快测定速度,使反应时间缩短为3~4 min,则必须通过高温、高压、催化来加快反应速度。高温会使反应管内压力增大,且要通过加长反压管道来解决高温产生的气泡,这都大大增加了反应系统的压力。②分析用的K2Cr2O7_H2SO4试剂,具有强烈的氧化性和腐蚀性,常用材料中只有很少的几种不与它起反应,即使是很好的耐腐蚀蠕动泵管也难以用于长期无人值守的仪器。在研制中对各种泵做了试验,但都因压力或腐蚀的原因不能用于CODCr自动速测仪上,唯有液相色谱用的宝石泵能达到恒压要求。但是宝石泵价格太高,难以普及使用,且泵中的宝石单向阀对试液的纯净度要求很高,对液体中的不洁物太敏感,在实际运行中易因沾污而泄漏,致使泵压降低和流量不恒定;另外不锈钢部件会与试剂发生反应。笔者研制成功的耐腐蚀高压恒流连续注射泵(中国专利ZL 94 226909.8),可满足CODCr全自动速测仪的各种要求,且工艺较为简单、造价低廉。

　　该泵的关键部件活塞和套缸是由聚四氟乙烯塑料制作,其后部呈波纹管状,并通过波纹管底端的翻边与套缸底端的翻边密封连接的活塞(图1)和一多通道无限位旋转单向阀(图2)。泵的波纹管型活塞与套缸密封连接,保证在前置压力大的情况下进入套缸的液体不会由泵的尾部渗漏,制造中不需考虑活塞与套缸壁之间的配合精度,大大降低对制造工艺的要求;且由于选用聚四氟乙烯塑料制作活塞和套缸,可输送具有腐蚀性的液体。这种活塞由于进退距离小于其可动距离的1/2,并且进退速度很慢,不易形成材料疲劳,故使用寿命较长。由于塑料波纹管的可伸缩性,活塞杆后退时,活塞向后压缩,波纹管收缩,体积变小套缸内产生负压吸收液体;活塞杆前进时,活塞向前膨大,产生挤压将液体压出。通过泵套上下两个进口和单向阀连接,可使下口只吸入液体,而上口只推出液体。

　　单向阀是泵中最敏感的部件,在研制中做了各式各样的单向阀,这些阀加工要求很精密,成品率低,价格很高,往往新装上去还好,用一阵子就泄漏,不能满足高压的要求。为此试制了多通道无限位旋转单向阀,该阀与工作中使用的采样阀类似,只是阀的滑片表面刻有数条导流槽,且滑片可以无限位地转动,在阀片的表面有与不同半径沟槽相对应的两个为一单元的流通窗口,当一单元的流通窗口全部进入相对应的导流槽接通时,另一单元的一个流通窗口离开相应的沟槽对应于滑片的覆盖面,这时流路开始阻断;转过180°后阻断的单元接通,原接通的单元阻断,这两个单元为一组和一个活塞泵体组合,泵中的泵体数目是阀中的单元通道数的1/2。将阀和泵的凸轮装在一根轴上,并将活塞的推进始点和阀中相应的接通始点严格叠合,则活塞周期的进退推吸,阀中相应的一组单元跟随开关通断,从而起到单向阀的作用。这种单向阀的加工比通常的单向阀加工要求低,价格也低,而且克服了一般单向阀有压力不灵敏区和对不洁物敏感的缺陷。该泵凡与试剂接触部分均为聚四氟乙烯材料,耐各种腐蚀,耐压较高,流速恒定。