本發(fā)明涉及離子色譜的發(fā)生裝置領域，尤其涉及一種用于離子色譜檢測中產(chǎn)生穩(wěn)定淋洗液的方法及發(fā)生裝置。
背景技術：
離子色譜是一種用于分析離子型化合物的特殊液相色譜技術。區(qū)別于液相色譜使用的有機相淋洗液，離子色譜通常使用強堿或強酸溶液作為淋洗液。人工配制這些淋洗液時易出現(xiàn)操作誤差，特別是配制強堿溶液(如KOH)時，易吸收空氣中的CO2，變成洗脫強度遠大于OH-的-，影響后續(xù)的分離和檢測。
電致淋洗液發(fā)生器(ElectrodialyticEluentGenerator，EDG)技術的出現(xiàn)從根本上克服了上述缺陷。它是基于電滲析原理，通過電解純水實現(xiàn)淋洗液的在線產(chǎn)生，從而消除了人工配制淋洗液所帶來的誤差和可能的空氣污染，還提高了整機的自動化程度、系統(tǒng)的重現(xiàn)性和靈敏度。
美國賽默飛公司(原戴安公司)于1998年推出了商品化EDG，它作為該公司離子色譜系統(tǒng)的核心部件，近年來一直占據(jù)著絕大部分中高端離子色譜市場。盡管從20世紀80年代國內(nèi)就開始研制離子色譜整機，但對這一關鍵技術的研究尚屬空白，以致相關技術一直被國外公司壟斷。
陰離子淋洗液發(fā)生器由高壓KOH發(fā)生室和低壓K+電解槽組成。KOH發(fā)生室裝有一個穿孔的Pt陰極，K+電解槽裝有一個Pt陽極。KOH發(fā)生室裝通過陽離子交換膜與K+電解槽連接。離子交換連接器允許來自K+電解槽的K+通過并進入高壓KOH發(fā)生室。離子交換連接器將高壓KOH發(fā)生室與低壓K+電解槽隔開。泵驅(qū)動去離子水通過KOH發(fā)生室，在正負極之間加上直流電壓，水在正極和負極發(fā)生電解。在正極產(chǎn)生的H+代替電解質(zhì)溶液中的K+，被置換出的K+跨過陽離子交換連接器進入KOH發(fā)生室。這些K+與陰極產(chǎn)生的OH-結(jié)合生成KOH，即用于陰離子交換色譜的淋洗液。所產(chǎn)生的KOH溶液的濃度由加到K+電解槽和KOH發(fā)生室上的電流和通過KOH發(fā)生室的水的流速決定。因此，以給定的流速精確地控制施加電流就能精密而在線地產(chǎn)生所需濃度的KOH淋洗液。施加電流和所產(chǎn)生的KOH濃度之間存在非常好的線性關系。同理，將K+電解槽換成甲烷磺酸根(MSA)電解槽，陽離子交換連接器換成陰離子交換連接器，在電解槽裝入Pt陰極，發(fā)生室裝Pt陽極，可構成用于陽離子分析的淋洗液發(fā)生器。
但是，在利用上述電致淋洗液發(fā)生器配制淋洗液時，會產(chǎn)生多余的CO2氣體，從而使配置出來的淋洗液需要經(jīng)過脫氣處理才能進行使用，并且在使用電滲析方法配制淋洗液時，還需要通入外加電流對溶液進行電解，從而導致整機結(jié)構較為復雜，成本較高。
技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種用于離子色譜檢測中產(chǎn)生穩(wěn)定淋洗液的方法及發(fā)生裝置，能夠在配制淋洗液時，不產(chǎn)生多余氣體，不需要外加電流進行溶液的電解，從而使得整機結(jié)構更加簡單，成本更低。
本發(fā)明的一方面提供了一種用于離子色譜檢測中產(chǎn)生穩(wěn)定淋洗液的方法，包括：
將純水泵入淋洗液產(chǎn)生通道；
將離子溶液通過分支循環(huán)通道分別泵入第一腔室和第二腔室；
根據(jù)離子溶液與純水之間的濃度差，第一腔室內(nèi)的離子溶液中的陰離子經(jīng)由陰離子交換膜進入淋洗液產(chǎn)生通道，第二腔室內(nèi)的離子溶液中的陽離子經(jīng)由陽離子交換膜進入淋洗液產(chǎn)生通道，以在淋洗液產(chǎn)生通道內(nèi)反應生成淋洗液；
將生成的淋洗液滴入緩沖單元，待形成穩(wěn)定濃度的淋洗液后提供到離子色譜系統(tǒng)中。
離子溶液以0.8-1.8mL/min的泵流速泵入第一腔室和第二腔室。
離子溶液在泵入第一腔室和第二腔室后以0.8mL/min的恒流泵流速泵入。
離子溶液泵入第一腔室和第二腔室的方向與純水泵入淋洗液產(chǎn)生通道的方向相反。
離子溶液為飽和溶液或過飽和溶液。
陰離子交換膜和陽離子交換膜的有效擴散面積與從淋洗液產(chǎn)生通道內(nèi)輸出的淋洗液的濃度成正比。
利用液位調(diào)節(jié)單元對緩沖單元內(nèi)的淋洗液的液位高度進行調(diào)節(jié)。
液位調(diào)節(jié)單元內(nèi)充滿有淋洗液，液位調(diào)節(jié)單元的一端伸入緩沖單元內(nèi)，另一端通過濾膜與大氣相連。
緩沖單元內(nèi)淋洗液體積占緩沖單元體積的50％-70％。
本發(fā)明的另一方面提供了一種用于離子色譜檢測中產(chǎn)生穩(wěn)定淋洗液的發(fā)生裝置，包括：
第一腔室和第二腔室，所述第一腔室和第二腔室相互獨立；
分支循環(huán)通道，所述分支循環(huán)通道包括第一分支循環(huán)通道和第二分支循環(huán)通道，其中，所述第一分支循環(huán)通道和第二分支循環(huán)通道分別與第一腔室、第二腔室流體連通；
淋洗液產(chǎn)生通道，所述淋洗液產(chǎn)生通道設置在所述第一腔室與第二腔室之間，其中，淋洗液產(chǎn)生通道通過陰離子交換膜與第一腔室相分隔，淋洗液產(chǎn)生通道通過陽離子交換膜與第二腔室相分隔；所述淋洗液產(chǎn)生通道包括注入端和流出端，所述注入端用于向淋洗液產(chǎn)生通道注入純水，所述流出端用于輸出淋洗液產(chǎn)生通道生成的淋洗液；
緩沖單元，緩沖單元用于接收從流出端輸出的、滴入到緩沖單元內(nèi)的淋洗液，并對其進行緩沖混勻，使其形成穩(wěn)定濃度的淋洗液以提供給離子色譜系統(tǒng)；
儲液罐，儲液罐經(jīng)由第一導管與第一分支循環(huán)通道流體連通，并經(jīng)由第二導管與第二分支循環(huán)通道流體連通。
發(fā)生裝置還包括液位調(diào)節(jié)單元，液位調(diào)節(jié)單元的一端伸入緩沖單元內(nèi)，另一端通過濾膜與大氣相連。
液位調(diào)節(jié)單元呈圓柱形，液位調(diào)節(jié)單元的內(nèi)徑為2-3cm，高度為3-5cm。
緩沖單元呈圓柱形，緩沖單元的內(nèi)徑為4.5-5.5cm，高度為5-8cm。
注入端和流出端相互互換。
淋洗液產(chǎn)生通道的面積為18-22mm2，第一腔室和第二腔室的面積分別為22-26mm2。
發(fā)生裝置的材料采用有機玻璃。
本發(fā)明提供了一種用于離子色譜檢測中產(chǎn)生穩(wěn)定淋洗液的方法及發(fā)生裝置，相比于現(xiàn)有的生成淋洗液的方法，該方法采用自由擴散法，利用離子溶液與純水之間的濃度差，使得離子溶液分別經(jīng)由陰離子交換膜和陽離子交換膜交換進入淋洗液產(chǎn)生通道，并在淋洗液產(chǎn)生通道內(nèi)反應生成淋洗液，該淋洗液后續(xù)通過緩沖單元緩沖混合，從而可向離子色譜系統(tǒng)以提供穩(wěn)定濃度的淋洗液。該方法克服了現(xiàn)有的電滲析方法在配制淋洗液時需要通入外加電流對溶液進行電解的繁瑣步驟，且在配制淋洗液時，還避免了產(chǎn)生多余氣體，從而使得該方法更加便捷，相應的，利用該方法的發(fā)生裝置的整機結(jié)構也更加簡單，成本更低。
附圖說明
圖1為本發(fā)明實施例所提供的用于離子色譜檢測中產(chǎn)生穩(wěn)定淋洗液的發(fā)生裝置的結(jié)構示意圖。
具體實施方式
下面將對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。
本發(fā)明一方面的實施例提供了一種用于離子色譜檢測中產(chǎn)生穩(wěn)定淋洗液的方法，包括：
S1：將純水泵入淋洗液產(chǎn)生通道；
S2：將離子溶液通過分支循環(huán)通道分別泵入第一腔室和第二腔室；
S3：根據(jù)離子溶液與純水之間的濃度差，第一腔室內(nèi)的離子溶液中的陰離子經(jīng)由陰離子交換膜進入淋洗液產(chǎn)生通道，第二腔室內(nèi)的離子溶液中的陽離子經(jīng)由陽離子交換膜進入淋洗液產(chǎn)生通道，以在淋洗液產(chǎn)生通道內(nèi)反應生成淋洗液；
S4：將生成的淋洗液滴入緩沖單元，待形成穩(wěn)定的淋洗液后提供到離子色譜系統(tǒng)中。
在上述實施例中，分別將離子溶液泵入到兩個腔室中，即第一腔室和第二腔室，需要說明的是，第一腔室和第二腔室的位置、陰離子交換膜和陽離子交換膜的位置并不局限于圖1中所示出的，均可以互換位置，只要確保其中的一個腔室與陰離子交換膜相接觸，另一個腔室與陽離子交換膜相接觸即可。并且，在上述實施例中，離子溶液與純水之間的濃度差應理解為離子溶液的濃度大于純水的濃度，以便根據(jù)自由擴散原理通過交換膜進行擴散。
可以理解的是，為了避免在淋洗液的制備中引入雜質(zhì)，向淋洗液產(chǎn)生通道內(nèi)泵入的應是純水，泵入速度在本實施例中并不做具體限定，只需在整個過程中根據(jù)實際操作條件將泵入速度維持在一定的、合理的速度即可。還可以理解的是，在本實施例中并不限定離子溶液的具體構成，只要適合用于該方法的離子溶液均應落在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
在本發(fā)明的一實施例中，離子溶液以0.8-1.8mL/min的泵流速泵入第一腔室和第二腔室。在本實施例中，具體限定了離子溶液的泵入速度，這里主要是為了使離子溶液能夠在短時間內(nèi)充滿各腔室，以減少離子溶液在初始階段未充滿各腔室時、陰陽離子擴散到淋洗液產(chǎn)生通道內(nèi)所生成的淋洗液的濃度變化差異?？梢岳斫獾氖?，泵流速可1.0mL/min、1.2mL/min、1.4mL/min、1.6mL/min等。
在本發(fā)明的一實施例中，離子溶液在泵入第一腔室和第二腔室后以0.8mL/min的恒流泵流速泵入。在本實施例中，對離子溶液在充滿各腔室后的泵流速也進行了限定，可為0.8mL/min，需要說明的是，該泵流速僅為優(yōu)選泵流速，是根據(jù)本實施例所使用的發(fā)生裝置的尺寸大小所限定的，本領域技術人員可根據(jù)該泵流速、結(jié)合所使用的發(fā)生裝置的尺寸進行調(diào)整。
在本發(fā)明的一實施例中，離子溶液泵入第一腔室和第二腔室的方向與純水泵入淋洗液產(chǎn)生通道的方向相反。在本實施例中，具體說明了離子溶液的流動方向與純水的流動方向是相反的，這主要是為了離子溶液和純水在自由擴散過程中能夠進行地更加充分。可以理解的是，離子溶液的流動方向與純水的流動方向也可為相同方向，這并不會影響自由擴散效果。
在本發(fā)明的一實施例中，離子溶液為飽和溶液或過飽和溶液。在本實施例中，進一步限定了離子溶液為飽和溶液或過飽和溶?？梢岳斫獾氖牵谏鲜鰧嵤├?，雖并未對離子溶液的濃度進行限定，但本領域技術人員可以理解的是，為了能夠保證從淋洗液產(chǎn)生通道內(nèi)流出的淋洗液的濃度是穩(wěn)定的，那么進入的離子溶液的濃度需保持穩(wěn)定，具體濃度可根據(jù)實際操作中所需的淋洗液濃度而設定。在本實施例中，優(yōu)選離子溶液為飽和溶液或過飽和溶液，這樣可更直接地控制進入腔室的離子溶液的濃度，更優(yōu)地保證其濃度的穩(wěn)定性。
在本發(fā)明的一實施例中，陰離子交換膜和陽離子交換膜的有效擴散面積與從淋洗液產(chǎn)生通道內(nèi)輸出的淋洗液的濃度成正比。在本實施例中，最終所得到的淋洗液的濃度可與陰離子交換膜和陽離子交換膜的有效擴散面積，以及泵流速等成正比，這樣根據(jù)所需的淋洗液的濃度，可以對有效擴散面積、泵流速等進行調(diào)整。
在本發(fā)明的一實施例中，利用液位調(diào)節(jié)單元14對緩沖單元12內(nèi)的淋洗液的液位高度進行調(diào)節(jié)。在本實施例中，為了能夠使緩沖單元內(nèi)淋洗液的液位高度保持在穩(wěn)定高度范圍內(nèi)，本實施例中利用液位調(diào)節(jié)單元對其進行調(diào)節(jié)，這樣可有效避免淋洗液在滴落至緩沖單元內(nèi)時由于氣泡產(chǎn)生或其它外界因素所導致的淋洗液的液位高度降低的現(xiàn)象。
在本發(fā)明的一實施例中，液位調(diào)節(jié)單元14內(nèi)充滿有淋洗液，液位調(diào)節(jié)單元14的一端伸入緩沖單元內(nèi)，另一端通過濾膜與大氣相連。在本實施例中，液位調(diào)節(jié)單元在設置時，其內(nèi)充滿有濃度與提供給離子色譜系統(tǒng)所需濃度等同的淋洗液作為補充液，這樣在大氣壓的作用下，通過壓力作用，以向緩沖單元內(nèi)及時補充淋洗液?？梢岳斫獾氖?，在生成離子色譜系統(tǒng)所需的一定量的淋洗液的整個過程中，所加入的補充液的量是很少的，這樣可避免額外配制大量補充液的繁瑣步驟。一旦出現(xiàn)補充液不夠的現(xiàn)象，則可通過將過濾膜打開向液位調(diào)節(jié)單元內(nèi)補充淋洗液即可。
在本發(fā)明的一實施例中，緩沖單元內(nèi)12淋洗液體積占緩沖單元12體積的50％-70％。在本實施例中，具體說明了緩沖單元內(nèi)的淋洗液體積比，這主要是為了起到使生成的淋洗液在滴入緩沖單元內(nèi)后能夠?qū)崿F(xiàn)快速混合以及快速提供給離子色譜系統(tǒng)的目的，從而保證能夠穩(wěn)定給與提供淋洗液。可以理解的是，緩沖單元內(nèi)淋洗液的體積還可為55％、60％、65％等，本領域技術人員可根據(jù)實際情況進行選擇調(diào)節(jié)。
本發(fā)明另一方面的實施例提供了一種用于離子色譜檢測中產(chǎn)生穩(wěn)定淋洗液的發(fā)生裝置，如圖1所示，包括：
第一腔室1和第二腔室2，第一腔室1和第二腔室2相互獨立；
分支循環(huán)通道，分支循環(huán)通道包括第一分支循環(huán)通道6和第二分支循環(huán)通道7，其中，第一分支循環(huán)通道6和第二分支循環(huán)通道7分別與第一腔室1、第二腔室2流體連通；
淋洗液產(chǎn)生通道5，淋洗液產(chǎn)生通道5設置在第一腔室1與第二腔室2之間，其中，淋洗液產(chǎn)生通道5通過陰離子交換膜3與第一腔室1相分隔，淋洗液產(chǎn)生通道5通過陽離子交換膜4與第二腔室2相分隔；淋洗液產(chǎn)生通道5包括注入端8和流出端9，注入端8用于向淋洗液產(chǎn)生通道5注入純水，流出端9用于輸出淋洗液產(chǎn)生通道5生成的淋洗液；
緩沖單元12，緩沖單元12用于接收從流出端9輸出的、滴入到緩沖單元12內(nèi)的淋洗液，并對其進行緩沖混勻，使其形成穩(wěn)定的淋洗液以提供給離子色譜系統(tǒng)；
儲液罐13，儲液罐13經(jīng)由第一導管10與第一分支循環(huán)通道6流體連通，并經(jīng)由第二導管11與第二分支循環(huán)通道7流體連通。
在本實施例中，提供了一種用于離子色譜檢測中產(chǎn)生穩(wěn)定淋洗液的發(fā)生裝置，相比于現(xiàn)有的發(fā)生裝置而言，本發(fā)明提供的發(fā)生裝置結(jié)構更為簡單，成本更低。可以理解的是，在本實施例中，第一腔室1和第二腔室2的位置、陰離子交換膜3和陽離子交換膜4的位置以及注入端8和流出端9的位置并不局限于圖1中所示出的，均可以互換位置，只要確保腔室中的一個與陰離子交換膜3相接觸，腔室中的另一個與陽離子交換膜4相接觸，且一端注入用于向淋洗液產(chǎn)生通道5注入純水，另一端用于輸出淋洗液產(chǎn)生通道5生成的淋洗液即可。還可以理解的是，本實施例中所使用的陰離子交換膜3和陽離子交換膜4為專用的陰陽離子半透膜。在本發(fā)明的上述實施例中，發(fā)生裝置還包括液位調(diào)節(jié)單元14，液位調(diào)節(jié)單元14的一端伸入緩沖單元內(nèi)，另一端通過濾膜與大氣相連。在本實施例中，發(fā)生裝置還包括液位調(diào)節(jié)單元，通過壓力調(diào)節(jié)以保證緩沖單元內(nèi)的淋洗液的液位高度保持在穩(wěn)定的范圍內(nèi)?？梢岳斫獾氖?，在本發(fā)明的一實施例中，緩沖單元在除了連有滴入淋洗液的管道、以及從緩沖單元內(nèi)吸取淋洗液的管道、以及與液位調(diào)節(jié)單元相連接的管道外，優(yōu)選是密閉的，這樣可確保對于液位高度的有效調(diào)節(jié)，而液位調(diào)節(jié)單元則頂端設有過濾膜，這樣可確保在保證壓力的同時，避免外界雜質(zhì)對淋洗液的干擾。
在本發(fā)明的上述任一實施例中，液位調(diào)節(jié)單元14呈圓柱形，液位調(diào)節(jié)單元14的內(nèi)徑為2-3cm，高度為3-5cm。在本發(fā)明的上述任一實施例中，緩沖單元12呈圓柱形，緩沖單元12的內(nèi)徑為4.5-5.5cm，高度為5-8cm。在上述實施例中，還對液位調(diào)節(jié)單元和緩沖單元的形狀和尺寸進行了限定，其中，關于尺寸是結(jié)合前述實施例中淋洗液產(chǎn)生通過的面積以及第一腔室、第二腔室的面積進行設計的，這樣在考慮流速以及混合情況的條件下，將其設計為上述尺寸可有效確保滴入的淋洗液的快速混合和快速供給?？梢岳斫獾氖?，本實施例并不局限于上述形狀及尺寸，本領域技術人員還可對其進行調(diào)整，只要能滿足上述需要即可。
在本發(fā)明的上述任一實施例中，注入端8和流出端9相互互換。在本實施例中，本領域技術人員可根據(jù)實際操作將注入端8和流出端9相互調(diào)整，即互換位置。
在本發(fā)明的上述任一實施例中，淋洗液產(chǎn)生通道5的面積為18-22mm2，第一腔室1和第二腔室2的面積分別為22-26mm2。在本實施例中，對淋洗液產(chǎn)生通道5的面積和第一腔室1、第二腔室2的面積進行了限定，該規(guī)格尺寸得到的發(fā)生裝置可滿足現(xiàn)商品化使用的發(fā)生裝置的需要。但可以理解的是，本發(fā)明實施例所提供的發(fā)生裝置并局限于上述所限定的尺寸，本領域技術人員還可根據(jù)實際需要同比例的放大或縮小該發(fā)生裝置，在不脫離本發(fā)明所保護的范圍的條件下，本領域技術人員對于細節(jié)所做出的相應變化和調(diào)整均應屬于本發(fā)明的保護范圍。
在本發(fā)明的上述任一實施例中，發(fā)生裝置的材料采用鋼化玻璃。在本實施例中，具體列舉了發(fā)生裝置所使用的材料，為了能夠更好地耐腐蝕、耐酸堿，本實施例中所使用的材料為有機玻璃。
為了更清楚詳細地介紹本發(fā)明實施例所提供的用于離子色譜檢測中產(chǎn)生穩(wěn)定淋洗液的方法及發(fā)生裝置，下面將以Na2CO3飽和溶液為例具體進行說明。
實施例1
將Na2CO3飽和溶液以0.8mL/min的泵流速通過第一分支循環(huán)通道分別泵入第一腔室和第二腔室，然后以0.8mL/min的恒流泵流速泵入；與此同時，將純水泵入淋洗液產(chǎn)生通道；根據(jù)Na2CO3飽和溶液與純水之間的濃度差，第一腔室內(nèi)的Na2CO3飽和溶液中的CO32-離子經(jīng)由陰離子交換膜進入淋洗液產(chǎn)生通道，第二腔室內(nèi)的Na2CO3飽和溶液中的Na+離子經(jīng)由陽離子交換膜進入淋洗液產(chǎn)生通道，進入到淋洗液產(chǎn)生通道內(nèi)的CO32-離子和Na+離子發(fā)生反應生成淋洗液；隨后，淋洗液經(jīng)由導管等流體流通裝置緩慢滴入緩沖單元內(nèi)，并在緩沖單元內(nèi)充分混勻，以向離子色譜系統(tǒng)提供穩(wěn)定的淋洗液。
實施例2
將Na2CO3飽和溶液以1.2mL/min的泵流速通過第一分支循環(huán)通道分別泵入第一腔室和第二腔室，然后以0.8mL/min的恒流泵流速泵入；與此同時，將純水泵入淋洗液產(chǎn)生通道；根據(jù)Na2CO3飽和溶液與純水之間的濃度差，第一腔室內(nèi)的Na2CO3飽和溶液中的CO32-離子經(jīng)由陰離子交換膜進入淋洗液產(chǎn)生通道，第二腔室內(nèi)的Na2CO3飽和溶液中的Na+離子經(jīng)由陽離子交換膜進入淋洗液產(chǎn)生通道，進入到淋洗液產(chǎn)生通道內(nèi)的CO32-離子和Na+離子發(fā)生反應生成淋洗液；隨后，淋洗液經(jīng)由導管等流體流通裝置緩慢滴入緩沖單元內(nèi)，并在緩沖單元內(nèi)充分混勻，以向離子色譜系統(tǒng)提供穩(wěn)定的淋洗液。
實施例3
將Na2CO3飽和溶液以1.8mL/min的泵流速通過第一分支循環(huán)通道分別泵入第一腔室和第二腔室，然后以0.8mL/min的恒流泵流速泵入；與此同時，將純水泵入淋洗液產(chǎn)生通道；根據(jù)Na2CO3飽和溶液與純水之間的濃度差，第一腔室內(nèi)的Na2CO3飽和溶液中的CO32-離子經(jīng)由陰離子交換膜進入淋洗液產(chǎn)生通道，第二腔室內(nèi)的Na2CO3飽和溶液中的Na+離子經(jīng)由陽離子交換膜進入淋洗液產(chǎn)生通道，進入到淋洗液產(chǎn)生通道內(nèi)的CO32-離子和Na+離子發(fā)生反應生成淋洗液；隨后，淋洗液經(jīng)由導管等流體流通裝置緩慢滴入緩沖單元內(nèi)，并在緩沖單元內(nèi)充分混勻，以向離子色譜系統(tǒng)提供穩(wěn)定的淋洗液。