一种水样品前处理装置及其使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种水样品前处理装置及其使用方法，该装置由进水通断阀、进水管、气管、温度传感器、压力传感器、收集池上盖、密封环、收集池、液位传感器、出水通断阀、排水管、二位五口切换阀和气泵等部件组成。通过控制阀的开合，一个气泵实现收集池在抽水状态和排水状态之间切换循环，反复循环以完成大体积水样品前处理，同时计量水样品前处理主要参数，并具有滤膜更换提醒等功能。本发明专利技术结构简单、技术成熟、省去了大量繁琐人工操作，特别适用于环境水样品过滤富集前处理过程。

Water sample pretreatment device and method of use thereof

The present invention provides a sample pretreatment device and use method thereof, the device comprises a water inlet on-off valve, water inlet pipe, pipe, temperature sensor, pressure sensor, collecting tank cover, sealing ring, water collecting tank, a liquid level sensor, on-off valve, drainage tube, two five port switching valve and pump etc. component. Through the control of valve opening and closing, an air pump to collect in the pool between state and state switching drainage pumping cycle, repeated to complete the large volume of water sample pretreatment, sample preparation and measurement of main parameters, and has replaced filter alerts and other functions. The invention has the advantages of simple structure, mature technology and tedious manual operation, and is especially suitable for the pretreatment and preconcentration process of environmental water samples.

【技术实现步骤摘要】
一种水样品前处理装置及其使用方法
本专利技术属于环境水样品中目标污染物分析领域，主要涉及诸如河流、湖泊、海洋、排放水等环境水中有机污染物的分析前处理，特别是实验室水样过滤、富集处理分析过程涉及的一种水样品前处理系统及其使用方法。
技术介绍
环境水中存在的痕量的有机污染物，尤其是多环芳烃类，多氯联苯类和有机氯农药类等，虽然绝对含量非常低，但是由于其持久性，生物富集性和长距离传输的特性，引起人们的广泛重视。为了适应各种分析手段，例如GC、LC、HPLC－MS、GC/MS等,往往需要采集大量水样到实验室进行提取和浓缩。这样不仅工作量大，而且还存在一系列不利因素，输送大体积样品的问题是可能发生化学的变化和容器表面的吸附损失。另外，可以预料到水系的连续采样将会比定时采样所得的更具有代表性的样品。所以分析工作者希望能设法有效地消除这些不利因素，以提高分析质量。一般来说，样品的前处理过程耗时占整个分析过程的60％以上，样品前处理是痕量分析的重点。目前，技术发展比较成熟、萃取效率较高和使用较多的水中痕量有机污染物的前处理方法有固相萃取(solidphaseextraction,SPE)、固相微萃取(solidphasemicro-extraction,SPME)、膜萃取(membraneextraction)、半透膜被动采样装置(semi-permeablemembranedevices,SPMD)等。一般过滤水样品总体积为20L甚至50L以上，而水样品通过过滤膜、萃取柱流速较低，采用传统的抽滤瓶实验系统过滤水样时，每隔数分钟就需要人工操作倒掉废水或更换抽滤瓶，制备一个浓缩样品往往需要十几或几十个小时，费时费力。为此提出了本专利技术装置及其使用方法，在本专利技术的水样品前处理装置驱动下，采集的水样品形成持续过滤流路：水样品经过滤膜过滤或固相萃取柱富集后，流入计量和控制装置，本装置对水样品过滤过程中的主要参数进行计量和控制，通过计算机控制可实现自动、稳定的过滤流程。
技术实现思路
本专利技术所解决的技术问题是提供一种水样品前处理参数计量和控制的方法和装置。本专利技术属于水样品中目标污染物分析领域，主要涉及诸如河流、湖泊、海洋、排放水等环境水中有机污染物的分析前处理，特别是实验室水样过滤、富集处理分析过程涉及的一种水样品前处理装置及其使用方法。本专利技术提出的一种水样品前处理参数计量和控制的系统，主要组成部分包括进水通断阀、进水管、气管、温度传感器、压力传感器、收集池上盖、密封环、收集池、液位传感器、出水通断阀、排水管、二位五口切换阀和气泵等部件组成；所述的收集池上盖、密封环与收集池配合使得收集池内部形成封闭的空间；进水管、气管、温度传感器、压力传感器安装固定于收集池上盖上；于收集池侧壁上设有液位传感器；于收集池底部安装有出水通断阀、排水管，出水通断阀未通电时处于常关状态；通过气管将收集池上盖与二位五口切换阀相连通，使得收集池内部空间气路与二位五口切换阀的P口相通。进水管底部为斜切口，安装于收集池上盖上，配合固定后进水管的切口与收集池内壁接触，水流顺着收集池内壁缓缓流入收集池内部空间。温度传感器为细长的热电阻或热电偶，安装于收集池上盖上，配合固定后下部伸入到收集池内部空间，用以探测水样品的温度。压力传感器是具有数据信号输出的压力传感器，用以探测收集池内部空间的气压。收集池，由不锈钢、有机玻璃等材质加工而成，内壁光滑，底部呈锥形，汇集的水可顺着内壁顺利流经出水通断阀、排水管而排出收集池。液位传感器是固定于收集池侧面的一种连续液位传感器，用以探测收集池内收集的水样品的高度，通过计算可以得出过滤的水样品的总体积、平均流速等参数。二位五口切换阀具有A、B、R、P、S五个气口，A口通过管路与气泵进气口相连通；二位五口切换阀的B口通过管路与气泵出气口相连通；二位五口切换阀的P口通过气管与收集池的内部空间相连通；二位五口切换阀在默认状态下二位五口切换阀内部管路P口与A口相通，B口与S口相通，气泵对收集池内部空间抽气；在通电状态下，二位五口切换阀内部管路P口与B口相通，A口与R口相通，气泵对收集池内部空间鼓气。一种水样品前处理参数计量和控制的系统的使用方法，通过控制气泵和阀门状态，实现对缓慢流速的水样品过滤参数计量，并实现一定容积内的水样品自动收集和排水，监测水样品的实时温度、平均流速、过滤总体积。流路控制系统的工作状态有抽水和排水2种状态：抽水状态下，进水通断阀内部管路开启、出水通断阀内部管路关闭、二位五口切换阀关闭，内部管路P口与A口相通，B口与S口相通，气泵对收集池内部空间抽气，形成负压水样品进入收集池并汇集；当液位传感器探测的水样品液位到达设定的上限值时，系统控制切换为排水状态，进水通断阀内部管路关闭、出水通断阀内部管路开启、二位五口切换阀开启，内部管路P口与B口相通，A口与R口相通，气泵对收集池内部空间鼓气，形成正压，切换通断阀后，水样品从收集池底部排出；当液位传感器探测的水样品液位到达设定的下限值或经过设定的一段时间后，系统切换为抽水状态，过滤的水样品总体积累加1次；反复循环以完成大体积水样品前处理。在抽水和排水一个循环周期内，系统记录过滤时间和初始标定的收集池的有效容积，换算单次循环周期内的平均水流速度。本系统具有滤膜堵塞、更换提醒功能，系统根据经验设定报警压力极限值，当压力传感器的压力值超过报警压力极限值，系统发出信号提醒用户更换滤膜。本专利技术的有益效果是：本专利技术提出的水样品前处理参数计量和控制的系统，代替了实验室抽滤瓶等传统手段浓缩制备水样的繁琐人工操作；便于程序自动控制实现水流路，完成水样品过滤富集后自动计量过滤水温、平均水流速度、总过滤水体积等参数；通过监测收集池内气压，可实现过滤膜堵塞报警等功能。本专利技术结构简单、技术成熟，特别适合于大体积环境水分析前处理制备样品过程中。附图说明图1为本专利技术的水样品前处理参数计量和控制的系统在水样制备过程中的连接示意图。采集的大体积水经过过滤膜过滤、富集单元富集后，水流进入本专利技术的水样品前处理参数计量和控制的系统；图2为本专利技术的水样品前处理参数计量和控制的系统的示意图；其中，1为进水通断阀；2为进水管；3为气管、4为温度传感器、5为压力传感器、6为收集池上盖，7为密封环，8为收集池，9为液位传感器，10为出水通断阀，11为排水管，12为二位五口切换阀，13为气泵；图3为水样品制备过程流程框图；图4为抽水状态示意图；图5为排水状态示意图。具体实施方式本专利技术提出的一种水样品前处理装置，包括进水通断阀、进水管、气管、温度传感器、压力传感器、收集池上盖、密封环、收集池、液位传感器、出水通断阀、排水管、二位五口切换阀和气泵等部件组成；所述的收集池上盖、密封环与收集池配合使得收集池内部形成封闭的空间；进水管、气管、温度传感器、压力传感器安装固定于收集池上盖上；于收集池侧壁上设有液位传感器；于收集池底部安装有出水通断阀、排水管，出水通断阀未通电时处于常关状态；通过气管将收集池上盖与二位五口切换阀相连通，使得收集池内部空间气路与二位五口切换阀的P口相通。进水管底部为斜切口，安装于收集池上盖上，配合固定后进水管的切口与收集池内壁接触，水流顺着收集池内壁缓缓流入收集池内部空间。温度传感器为细长本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水样品前处理装置，其特征在于：组成部分包括进水通断阀(1)、进水管(2)、气管(3)、温度传感器(4)、压力传感器(5)、收集池上盖(6)、密封环(7)、收集池(8)、液位传感器(9)、出水通断阀(10)、排水管(11)、二位五口切换阀(12)和气泵(13)；收集池(8)为上端开口的容器，容器开口端设有收集池上盖(6)，收集池上盖(6)与容器开口端间设有密封环(7)；所述的收集池上盖(6)、密封环(7)与收集池(8)配合使得收集池内部形成封闭的空间；进水管(2)、气管(3)、温度传感器(4)、压力传感器(5)安装固定于收集池上盖(6)上并分别与收集池(8)内腔相连通，进水管(2)上设有进水通断阀(1)；于收集池(8)侧壁上设有用于监测收集池(8)内液们高度的液位传感器(9)；于收集池(8)底部安装有排水管(11)，排水管(11)上设有出水通断阀(10)，出水通断阀(10)未通电时处于常关状态；气管(3)远离收集池上盖(6)的一端与二位五口切换阀(12)的一个端口相连通，通过气管(3)将收集池(8)内腔与二位五口切换阀(12)相连通，使得收集池(8)内部空间气路与二位五口切换阀(12)的P口相通。...

【技术特征摘要】
1.一种水样品前处理装置，其特征在于：组成部分包括进水通断阀(1)、进水管(2)、气管(3)、温度传感器(4)、压力传感器(5)、收集池上盖(6)、密封环(7)、收集池(8)、液位传感器(9)、出水通断阀(10)、排水管(11)、二位五口切换阀(12)和气泵(13)；收集池(8)为上端开口的容器，容器开口端设有收集池上盖(6)，收集池上盖(6)与容器开口端间设有密封环(7)；所述的收集池上盖(6)、密封环(7)与收集池(8)配合使得收集池内部形成封闭的空间；进水管(2)、气管(3)、温度传感器(4)、压力传感器(5)安装固定于收集池上盖(6)上并分别与收集池(8)内腔相连通，进水管(2)上设有进水通断阀(1)；于收集池(8)侧壁上设有用于监测收集池(8)内液们高度的液位传感器(9)；于收集池(8)底部安装有排水管(11)，排水管(11)上设有出水通断阀(10)，出水通断阀(10)未通电时处于常关状态；气管(3)远离收集池上盖(6)的一端与二位五口切换阀(12)的一个端口相连通，通过气管(3)将收集池(8)内腔与二位五口切换阀(12)相连通，使得收集池(8)内部空间气路与二位五口切换阀(12)的P口相通。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于：进水管(2)底部出口为楔形斜切口，安装于收集池上盖(6)上，配合固定后进水管(2)的切口与收集池(8)内壁接触，水流顺着收集池(8)内壁缓缓流入收集池(8)内部空间。3.如权利要求1所述的装置，其特征在于：温度传感器(4)为细长的热电阻或热电偶，安装于收集池上盖(6)上，配合固定后下部伸入到收集池(8)内部空间，用以探测水样品的温度；所述的压力传感器(5)，具有数据信号输出的压力传感器，用以探测收集池(8)内部空间的气压。4.如权利要求1所述的装置，其特征在于：收集池(8)由不锈钢或有机玻璃等材质加工而成，内壁光滑，底部呈锥形，汇集的水可顺着内壁顺利流经出水通断阀(10)、排水管(11)而排出收集池。5.如权利要求1所述的装置，其特征在于：液位传感器(9)是固定于收集池(8)侧面的一种连续液位传感器，用以探测收集池(8)内收集的水样品的高度，通过计算可以得出过滤的水样品的总体积、...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁和平，里东，苏凡，张海军，陈吉平，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁,21