全自動流動注射分析儀的常見原理基于流動注射分析(FIA)技術(shù),通過將樣品注入連續(xù)流動的載流中,實(shí)現(xiàn)樣品與試劑的混合、反應(yīng)及檢測自動化,其核心原理涵蓋樣品注入、受控分散、時(shí)序控制及光學(xué)/電化學(xué)檢測,結(jié)合模塊化設(shè)計(jì)與軟件控制,可快速、精準(zhǔn)地完成多參數(shù)分析。以下從原理基礎(chǔ)、儀器結(jié)構(gòu)、工作流程、檢測方法、技術(shù)優(yōu)勢五個(gè)方面展開介紹:
原理基礎(chǔ)
流動注射分析(FlowInjectionAnalysis,FIA)由丹麥學(xué)者Ruzicka和Hansen于1975年提出,其核心是在非平衡狀態(tài)下,通過控制液流中樣品與試劑的分散和混合過程實(shí)現(xiàn)定量分析。該技術(shù)將樣品以“試樣塞”形式注入連續(xù)流動的載流(如試劑溶液或水)中,樣品在流動過程中與載流中的試劑混合、反應(yīng),形成可檢測的物質(zhì),最終通過檢測器測量信號變化(如吸光度、電極電位等),結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)曲線法計(jì)算樣品濃度。
儀器結(jié)構(gòu)
全自動流動注射分析儀通常由以下模塊組成:
輸液系統(tǒng):采用蠕動泵或注射泵推動載流和試劑流動。蠕動泵通過滾輪擠壓彈性泵管產(chǎn)生負(fù)壓吸液,流速由泵頭轉(zhuǎn)速、泵管內(nèi)徑和壓緊程度決定;注射泵則通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動螺旋桿,實(shí)現(xiàn)更穩(wěn)定的流速控制,適用于高精度需求場景。
進(jìn)樣系統(tǒng):使用旋轉(zhuǎn)進(jìn)樣閥(如六通閥)將一定體積的樣品精確注入載流。進(jìn)樣閥通過旋轉(zhuǎn)切換采樣環(huán)與載流/試劑流路的連通狀態(tài),完成樣品定量采集和注入。
反應(yīng)系統(tǒng):樣品與試劑在反應(yīng)盤管(通常為聚四氟乙烯管)中混合并發(fā)生反應(yīng)。盤管設(shè)計(jì)通過增加徑向擴(kuò)散、減少軸向擴(kuò)散來優(yōu)化混合效果,同時(shí)避免樣品過度分散,確保反應(yīng)重現(xiàn)性。
檢測系統(tǒng):配備光學(xué)檢測器(如分光光度計(jì))或電化學(xué)檢測器(如離子選擇電極)。光學(xué)檢測器通過流通池測量樣品吸光度變化,電化學(xué)檢測器則通過電極電位變化實(shí)現(xiàn)定量分析。
控制系統(tǒng):由計(jì)算機(jī)和專用軟件實(shí)現(xiàn)儀器自動化控制,包括流路切換、參數(shù)設(shè)置、數(shù)據(jù)采集與處理等功能。
工作流程
載流推動:蠕動泵或注射泵將載流(如水或試劑溶液)以恒定流速泵入系統(tǒng)。
樣品注入:進(jìn)樣閥將定量樣品以“試樣塞”形式注入載流,形成樣品帶。
混合反應(yīng):樣品帶在反應(yīng)盤管中與載流中的試劑混合,發(fā)生顯色反應(yīng)或其他化學(xué)反應(yīng)。
信號檢測:反應(yīng)后的溶液流入流通池,檢測器測量吸光度、電極電位等信號變化。
數(shù)據(jù)處理:計(jì)算機(jī)根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線法計(jì)算樣品濃度,并輸出分析報(bào)告。
檢測方法
光學(xué)檢測:
吸光光度法:通過測量樣品對特定波長光的吸收程度(吸光度)實(shí)現(xiàn)定量分析,廣泛應(yīng)用于總磷、總氮、氨氮等參數(shù)檢測。
熒光法:利用樣品受激發(fā)后發(fā)射的熒光強(qiáng)度進(jìn)行檢測,適用于痕量物質(zhì)分析。
化學(xué)發(fā)光法:通過測量化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的光信號強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)檢測,具有高靈敏度特點(diǎn)。
電化學(xué)檢測:
離子選擇電極法:利用電極對特定離子的選擇性響應(yīng)測量電位變化,適用于氟化物等參數(shù)檢測。
伏安法:通過控制電極電位并測量電流變化實(shí)現(xiàn)檢測,常用于重金屬離子分析。
技術(shù)優(yōu)勢
分析速度快:每小時(shí)可分析60-120個(gè)樣品,特殊場景下(如廢水S²?檢測)可達(dá)720個(gè)樣品/小時(shí)。
精密度高:相對標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)通常低于1%,重現(xiàn)性優(yōu)異。
試劑消耗低:每次分析僅需數(shù)十至數(shù)百微升試劑,顯著降低檢測成本。
自動化程度高:模塊化設(shè)計(jì)支持多通道獨(dú)立運(yùn)行,可同步檢測總磷、總氮、氨氮、揮發(fā)酚等多項(xiàng)參數(shù),符合國家標(biāo)準(zhǔn)方法。
應(yīng)用廣泛:適用于水質(zhì)監(jiān)測、土壤分析、食品檢測、環(huán)境應(yīng)急監(jiān)測等領(lǐng)域,便攜式型號(如iFIA5+)可裝備于應(yīng)急監(jiān)測車,滿足現(xiàn)場快速檢測需求。