测汞仪的检测原理

不吐不快----测汞仪的使用2007购买了测汞仪，使用至今，出现过很多问题，也有很多话要讲，吐槽一下。1仪器介绍上海某厂家测汞仪，测汞仪是根据原子吸收光谱分析的原理即汞原子对波长为253.7nm的共振谱线有强烈吸收作用制造的。吸收的大小与汞原子浓度的关系符合比耳定律。主要用于检测《水质总汞的测定冷原子吸收分光光度法》HJ597-2011与《土壤质量总汞的测定 冷原子吸收分光光度法》GB/T17136-1997。2 仪器使用按照以上方法对水质总汞与土壤中总汞，绘制了校准曲线，曲线如下：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/11/201411161138_523219_1645480_3.jpg土壤中总汞的标曲。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2014/11/201411161138_523220_1645480_3.jpg水质总汞的标曲。

如何利用DMA-80直接测汞仪快速检测汞触媒中汞含量　　汞触媒对于很多行业来说，大家可能会不熟悉甚至没听过这个名词，但对于氯碱行业确是个头疼的物质。它是一种催化剂，以活性炭为载体的氯化汞，用于氯碱行业中PVC、烧碱、醋酸等的生产。众所周知汞是剧毒物质，若工艺中的后续处理不完全，会严重影响环境乃至威胁人类生命；目前，无汞触媒的开发费用高，难度大，方案研发困难，PVC等生产工艺中仍然必须使用汞触媒。所以汞触媒中汞含量的测定尤为重要。　　以前的检测尝试了灼烧法、容量法以及原子吸收法等方法，这些方法都存在很多问题，普遍现象是检测结果的准确性差，方法繁琐、复杂；检测一个样品用时一小时之多。自从开始使用意大利Milestone公司的DMA-80直接测汞仪，操作方法变的简单，检测结果的准确度也有相对提高。　　那么怎么使用该仪器快速检测呢？一、首先，在利用DMA-80直接测汞仪检测样品前，只需简单三个步骤不到10min时间处理样品，具体操作步骤如下：1.称取一定量事先处理好的汞触媒样品（200-300目，水分含量低于0.3%）：2min之内完成http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/08/201508251131_562724_3024284_3.gif2.称取一定量硅胶／三氧化二铝（优级纯200-300目之内的粉末试剂）：2min之内完成http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/08/201508251131_562725_3024284_3.gif注：本次实验使用的是硅胶作为混合剂3.将上述两个样品混合后，放入离心管中，在漩涡震荡仪上震荡（5min）充分混匀待用http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/08/201508251131_562726_3024284_3.gif二、之后便可以利用DMA-80直接测汞仪检测样品，检测一个样品只需要3-5min，可以连续检测40个样品，或者更多，操作界面中英文可选。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/08/201508251131_562727_3024284_3.png　　　１、　检测原理示意图：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/08/201508251131_562728_3024284_3.png　　２、检测只需要两步：（1）.称样放入样品仓（转盘），如果仪器链接天平称量重量会自动传输到仪器上，如下图所示：http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/08/201508251131_562729_3024284_3.png（2）.设置方法，开始测量，如下图http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/08/201508251132_562730_3024284_3.pnghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/08/201508251137_562736_3024284_3.gif温度设定方法http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/08/201508251132_562731_3024284_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/08/201508251137_562736_3024284_3.gif工作曲线http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/08/201508251132_562732_3024284_3.jpg注：工作曲线仪器出场内置，无需每次实验先做标准曲线，这个很方便。三、开始实验　　取3份样品进行实验　　1.取硅胶15.6克，分两次导入离心管中，取6.13%的样品0.1380克，一次性导入离心管中，并倾斜45度置于涡旋机上涡旋5分钟，以确保样品与硅胶充分混匀。此时，样品稀释了113倍，待上机测试；　　2.取硅胶13.2克，分两次入离心管中，取6.13%的样品0.1300克，一次性导入离心管中，并倾斜45度置于涡旋机上涡旋5分钟，以确保样品与硅胶充分混匀。此时，样品稀释了101.5倍，待上机测试；　　3.取硅胶11.65克，分两次导入离心管中，取6.13%的样品0.1234克，一次性导入离心管中，并倾斜45度置于涡旋机上涡旋5分钟，以确保样品与硅胶充分混匀。此时，样品稀释了94.4倍，待上机测试。四、测试结果　样品1：531.7454mg/kg×113=60110mg/kghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/08/201508251132_562733_3024284_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/08/201508251137_562736_3024284_3.gif 样品 2：580.8954mg/kg×101.5=58983mg/kghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/08/201508251132_562734_3024284_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/08/201508251137_562736_3024284_3.gif样品3：648.3355mg/kg×94.4=61203mg/kghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/08/201508251132_562735_3024284_3.jpg五、总结　　利用DMA-80高汞直接测汞仪检测汞触媒中的汞，方法可行简单，操作方便、快速、准确，不需要任何样品前处理过程，不需要任何化学试剂，为氯碱行业检测汞触媒中的汞含量开辟了新的快速简便方法。

百病缠身的测汞仪在食品和水样检测中，测汞仪担任的角色不可忽视，但是仪器的故障也是经常出现，现就我遇到的情况做如下总结：仪器出现故障一般会有两方面原因，一是仪器使用较长时间器件出现磨损造成的，二是使用与维护不当造成的，那么当一台仪器这两方面原因都存在时，可谓百病缠身，如何使它康复呢？看看我治疗过程吧。摘要：本文针对测汞仪出现的仪器不回零、吸光度值小、标准曲线不成线性、吸光度无变化等常见故障，详细分析了故障原因及解决方法。测汞仪是根据原子吸收光谱分析的原理即汞原子对波长为253.7nm的共振谱线有强烈吸收作用制造的。吸收的大小与汞原子浓度的关系符合比耳定律。测汞仪是一种设计较简单的仪器，使用与维护并不复杂，但是如果不能正确操作，还是会给工作带来不少麻烦。1仪器介绍F732-V智能弄测汞仪是2007年购买的，用于检测《水质总汞的测定冷原子吸收分光光度法》GB7468-87与《土壤质量总汞的测定 冷原子吸收分光光度法》GB/T17136-1997。2仪器故障现象故障一：仪器的不适应性。原因：2011年6月1日实施《水质总汞的测定 冷原子吸收分光光度法》HJ597-2011代替了GB7468-87，新标准中测定水样和制作校准曲线，都需要250mL以上的还原瓶，而F732-V型测汞仪所配备的还原瓶最大容量为80mL。解决方法：为满足标准要求，同时使还原瓶又要与测汞仪匹配，我们经反复试验，用250mL的洗气瓶(这个洗气瓶是用《粮油检验 粮食中磷化物残留量的测定 分光光度法》GB/T25222-2010中的洗气瓶)，代替测汞仪上的80mL还原瓶。这种方法称之为实验室内资源共享。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/08/201308151615_457857_1645480_3.jpg改装后用一个250mL洗气瓶来代替原来的吸收瓶与还原瓶。故障二：仪器不回零。测汞仪开机预热后，按“T(0)”键，仪器自动进入透过率调零，按“A(0)”键，仪器自动进入吸光度调零，面板应该显示0000，但是调零后仪器显示0101。原因：上次测试时将汞液吸进吸收池与循环泵内，应拆开清洗。解决方法：清洗吸收池与循环泵。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/08/201308151616_457858_1645480_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/08/201308151617_457859_1645480_3.jpg卸下循环泵的四个固定螺丝。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/08/201308151619_457861_1645480_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/08/201308151619_457862_1645480_3.jpg泵体分离。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/08/201308151620_457863_1645480_3.jpg将拆卸下来的吸收池与循环泵都泡入乙醇中清洗。受污染后的硅胶管清洗时很难洗净，发黄的硅胶管最好换成新的，清洗后重新安好。故障三：吸光度小。原因：这是因为测汞仪循环泵力量小，无法抽到汞蒸汽。解决方法：查看泵体是否正常工作。将仪器重新拆开，发现黑色橡皮碗架子上的小磁铁可以拿下来，正常情况是牢牢粘在橡皮碗架子上，这可能是用的时间长了，小磁铁与铁架分离。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/08/201308151621_457864_1645480_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/08/201308151622_457865_1645480_3.jpg用哥俩好将小磁铁粘在铁架上。故障四：标准曲线不成线性。汞标准直线在绘制时，随着浓度增加，吸光度应随着浓度增加而增加，但吸光度上升副度较小，例如：吸1mL浓度为0.1mg/L汞标液，吸光度为0.033，吸2mL浓度为0.1mg/L汞标液，吸光度为0.035，吸光度变化较小。原因：这是因为测汞仪有轻微漏气造成的。解决方法：找到漏气的地方，解决它。安装好仪器，进行标准直线的绘制，吸光度比以前有所增加，但仍然不成线性，仪器还有漏气的地方，仔细检查测汞仪，将每个胶管都拧紧，发现进气口的胶管螺丝滑丝，已经拧不紧，与厂家联系，买一套内外螺丝需要100元。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/08/201308151623_457866_1645480_3.jpg内外螺丝用来连接还原瓶与吸收瓶。如何不花钱也能让它不漏气呢？观察测汞仪的管路，认为可以不通过内外螺丝来连接管路，只需将胶管延长，从瓶子上直接接到吸收瓶的进气嘴上，这样的好处是只有一根管子，中间无连接，不会出现漏气。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/08/201308151624_457867_1645480_3.jpghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/08/20130

【劳动节挂勋章】+即将退休的测汞仪　　单位的测汞仪今年要退休了，新的仪器将要替代它，在这辞旧迎新的时候，心里反而有些惆怅，能为它做的，仅仅是写一篇文章，来记念有它的日子。　　F732-V智能型测汞仪是2007年购买的，用于检测《水质总汞的测定冷原子吸收分光光度法》GB7468-87与《土壤质量总汞的测定 冷原子吸收分光光度法》GB/T17136-1997。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/05/201505211657_546952_1645480_3.jpg每年都有水样与土壤样品中汞含量的测定，看看用它做的直线。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/05/201505211657_546953_1645480_3.jpg水样的汞标液直线。这台仪器最容易出的毛病，将汞液吸进吸收池与循环泵内，仪器无法调零，需要拆开清洗吸收池与循环泵，因为拆卸它们，大大增强了动手能力。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/05/201505211657_546954_1645480_3.jpg测汞仪的维护主要是吸收池的拆卸清洁与循环泵的拆卸清洁。　　在实际工作中针对测汞仪出现的问题，总结成论文，发表在杂志上，2009年第3期《分析仪器》上发表《F732-V智能型测汞仪使用技巧及故障分析与维修》一文。2011年6月1日实施《水质总汞的测定 冷原子吸收分光光度法》HJ597-2011代替了GB7468-87，新标准中测定水样和制作校准曲线，都需要250mL以上的还原瓶，而F732-V型测汞仪所配备的还原瓶最大容量为80mL。　　为满足标准要求，同时使还原瓶又要与测汞仪匹配，我们经反复试验，用250mL的洗气瓶(这个洗气瓶是用《粮油检验 粮食中磷化物残留量的测定 分光光度法》GB/T25222-2010中的洗气瓶)，代替测汞仪上的80mL还原瓶。这种方法称之为实验室内资源共享。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/05/201505211657_546955_1645480_3.jpg改装后用一个250mL洗气瓶来代替原来的吸收瓶与还原瓶。　　改装后测汞仪又在工作中继续冲锋上阵，符合国标要求，所以在2012年第23期《农业科技与信息》杂志上发表《提高测定水中总汞含量准确度的方法》一文。2015年设备更新换代，准备买一台原子荧光来代替测汞仪，新的仪器还未到位，老测汞仪的下岗却是必然，写下此文，怀念陪伴我八年的测汞仪，怀念维修与改装的日子，怀念一起走过，伴我成长的测汞仪。

[align=center][b]解剖F732-V测汞仪并检修及题外话[/b][/align]实验室同时报修两台测汞仪，一台现象为汞灯不亮，另一台气泵输出气量不足。打算两台拼一台完好的。但将汞灯和气泵分别交换后故障依旧，显然这两台机器的故障并非仅仅交换元器件就能解决问题。这是2006年购入的比较老的产品，但目前市场上仍然有销售。据说内部电路有改进了。[img=,690,354]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/12/201812161841591315_7154_3089946_3.jpg!w690x354.jpg[/img] 图1 仪器外观先查说明书，看看正常情况是如何工作的。再找相关的资料，看看内部结构，电路组成。结果很失望，说明书[sub]②[/sub]仅仅介绍了使用，原理只提了一句“冷[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Wp][color=#3333ff]原子吸收[/color][/url]”。相关资料也仅仅找到一篇，《F732-V智能型测汞仪使用技巧及故障分析与维修》[sub]①[/sub]，只是介绍了使用和简单维护方面的内容，作者是鹤壁市农产品质量检测中心的张艳丽老师，似乎看到过她在本论坛发表的内容，大概也是本论坛的热心人。查询了“冷[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Wp][color=#3333ff]原子吸收[/color][/url]”这个名词和测汞仪简单的原理，简述如下：[color=#333333]汞灯发射的光线（就是所谓的“冷原子”，[/color][color=#333333]253.7nm[/color][color=#333333]波长在紫外线范围内的光，杀菌灯也用这个波长）照射进入吸收池的样品气体，如其中含有微量的汞，则透过的光线会被汞吸收而减弱。经过光电转换电路、微处理器分析，就可以根据光线减弱的程度，测出气体中的汞含量（显示、打印）。[/color]明白了其中原理，就可以按照它拆机检修了：首先打开左侧的盖板（标有F732-V字样），看到了汞灯（不是通常路灯用的高压汞灯）、隔膜泵、吸收池和光敏元件的黑盒子。再旋开机器背后的两个螺钉，打开后部银灰色的机壳，可以看见后仓里面的变压器、汞灯电源、主电源板、显示单元等组件。将汞灯和隔膜泵摘下来后，其上没有任何标识。汞灯（黑线）和气泵（红线）的两对电线通过机器中间隔板孔接入后部的接线架上。[b]一、[/b]汞灯是由汞灯电源点亮的，汞灯电源由电源板供电12V，并接受主控板的指令是否开启并点亮汞灯。判断汞灯电路是否故障，先查看汞灯电源是否有直流12V电源输入，再看看输出是否有电压（600V~700V）。简单判断汞灯电源的好坏方法：汞灯电源输入12V后，不接汞灯或者汞灯是坏的，汞灯电源正常情况下会发出微弱的啸叫声，反之汞灯电源有故障。若都无问题，才是汞灯自己的问题。其中将其中一台更换了汞灯，故障依旧，查汞灯电源的输入，发现没有+12V，反过来查主电源板，发现一整流桥BR3（KBPC604，400V/6A）开路，换了后，汞灯电源就有输出了，故障排除。另一台则是汞灯自身故障，厂方的售后经理说，汞灯从来没有坏的！但将新的汞灯换上，故障就排除了。[img=,690,368]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/12/201812161845046205_3752_3089946_3.jpg!w690x368.jpg[/img] 图2 后仓左侧局部[img=,213,1033]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/12/201812161846339002_5988_3089946_3.jpg!w213x1033.jpg[/img] 图3 汞灯[b]二、再说说这个“泵”，此为电磁隔膜泵。[img=,690,306]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/12/201812161847543035_2870_3089946_3.jpg!w690x306.jpg[/img][/b][align=center] 图4 电磁隔膜泵[/align]这个隔膜泵装在白色塑料盒中，打开底部的封盖，可见：左侧为电磁铁，两颗红色电线引出，为电磁铁驱动；右侧衔铁前端粘有一个磁性材料（磁钢？），衔铁中部固定一个橡胶胶碗，胶碗内部有个8mm的胶膜片，盖在胶碗的进气口，类似逆止阀，只能进气不能出气。当电源加载在电磁铁上面时，吸合衔铁左侧的磁性材料，带动衔铁和胶碗做压缩的动作，同时内部的胶膜片封住进气口—排气；当胶碗被压缩到极致，会产生反弹力，使衔铁弹起，打开进气口的胶膜片—吸气。如此循环往复产生进气排气作用。这个“泵”的驱动控制并不是在电路上处理的，我们在电路原理图（图7）上看的很清楚。加载气泵电磁铁的只是一个220V的交流电源，其上串联了一只电位器调整电压，并没有什么吸合释放的控制电路。我们调整电位器改变电磁铁的供电电压（图7），出气量并没有根本改善。考虑到隔膜泵的胶碗或胶膜片老化会造成出气量不足，后清洗这个泵的胶碗、更换了胶膜片排气量恢复正常[sub]①[/sub]。[b]三、主电源板（附原理图）[/b]后仓右侧装有变压器、噪声滤波器、泵电压电位器，变压器为主电源板提供了六组交流电压，经电源板电路输出为主控板、显示板、打印机、吸收池（光敏元件）供电。电源板为最常见的整流滤波电路，给主控板78、79系列的三端稳压器供电。这板上包含一个7824三端稳压器，大概是为光敏元件（光电倍增管？）供电，因与这部分故障无涉，没仔细查。[img=,690,503]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/12/201812161849196325_663_3089946_3.jpg!w690x503.jpg[/img] 图5 主电源板[img=,690,407]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/12/201812161850087612_4276_3089946_3.jpg!w690x407.jpg[/img] 图6 变压器[img=,690,412]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/12/201812161851099125_8571_3089946_3.jpg!w690x412.jpg[/img] 图7 电源部分原理图四、主控板打开前端左侧盖板后，在舱室右壁上可以找到主控板舱室盖板的固定螺丝，取下后，右侧盖板连同键盘、打印机一起掀起，就能看见主控板。[img=,690,509]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/12/201812161852404895_9980_3089946_3.jpg!w690x509.jpg[/img] 图8 主控板这是Z80的单片机系统，集成度比较低，这电路比较老了，远不能与今日的电子技术相比。但在八九十年代应用的非常普遍。电路比较老，而且现在应用的也不多了，原理图就没画，无非是三总线结构：地址、数据、控制……主板左上方为稳压电路78、79系列。四条扁平电缆分别接入主电源板、键盘、显示单元、打印机等。在前述查到的应用维护方面的文章中，提到主板有W1、W2、W3、W4四个电位器[sub]①[/sub]，文中只是说调整哪个电位器，并未提及它们的作用，不知它们是调什么。这主板上只有三个，分别是W1、W3、W4，而W2没装。[b]五、显示单元[/b]由四个共阳极数码管、八只LED发光二极管以及它们的驱动元件组成。最右侧的是隔膜泵的启停开关。[img=,690,111]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/12/201812161854158085_5348_3089946_3.jpg!w690x111.jpg[/img] 图9 显示面板单元[b]六、打印机[/b]打印机接受主控板的指令打印参数报表。机型就是普通的微型打印机，与超市收款机的并无二致。没什么可说的。以上为正文，只是提供一些相应资料，为同行有用途的人提供参考，少走弯路。[b]题外话：[/b]之所以将这篇文章冠以“解剖”二字，是因为我们拆修机器（任意一台）时，都是如医学上的解剖学一样，将它的各个单元拆解，认识分析它的组成、结构、功能……，然后才能针对所出现问题进行处理（治疗）。例如，我们可以将电源模块比作心脏，提供能量；CPU（MCU）中央处理器比作大脑；传感器、显示器比作五官皮肤；执行机构比作骨骼肌肉；其中连接的线路就可以说它是神经、血管……。此文中提到的“汞灯—光敏元件”就是传感器，气泵则是执行机构，主控板就是大脑了，当然这只是“大体解剖”。至于说到每个功能单元上的元器件，例如上面提到的整流桥，可以比作局解（局部解剖）中的各个器官或者细胞了。在维修（治疗）过程中通常两种方法：1、直接换功能单元，例如[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/yp][color=#3333ff]ICP-MS[/color][/url]中的主电源是由多个不同的模块组成的，为各个单元如真空泵、蠕动泵、射频、雾化器…….提供各自电源。其中任何一路电源的电压电流不正常，机器都无法正常工作。厂家或代理商的工程师就要整个换掉，而不是有针对性的检查修理这其中的某一个电路。这就相当于换肝换肾（排异反应不在此列），费用当然不菲！2、另一种则是针对有故障的单元，分析检测具体的元器件来排除故障。就等于是医学中的用药、小手术治疗。通常我们都喜欢第2种方式，省钱啊！当然这需要相当的功力，也耗费更多的时间、精力。年轻时学过一些医学解剖知识，用在这里觉得拆修机器与此道理相通。本坛中大多是搞化学、医学方面的专家，对所使用的仪器却并不一定了解，这样说了之后，专家们可能更容易理解一些，故此啰嗦几句。不当之处，欢迎指正。拍砖亦可！呵呵参考文献：1、F732-V智能型测汞仪使用技巧及故障分析与维修，《分析仪器》2009年第3期。2、F732-V智能型测汞仪使用说明书[u][b]补充修正：谢谢@WCCD先生提供的资料，判定笔形汞灯的型号应该是“GP3Hg-n”,至于到底是“GP Hg2”还是“GP Hg3”，对于这台机器来说不必纠结，他们的区别只是在于发光区的长短。它们的启辉电压、功率、电流都是一样的，光谱特性亦相同。据此汞灯的启辉电压应该是1500V，即电路图中汞灯电源的输出为1500V，而非图示 的600~700V。[/b][/u]