提取水中挥发性物质的装置制造方法及图纸

一种提取水中挥发性物质的装置，该装置包括曝气系统、冷凝回流系统和捕集冷阱系统，所述曝气系统、所述冷凝回流系统和所述捕集冷阱系统依次连接形成通路，所述曝气系统用于将氦气通入含有挥发性物质的水样中，将挥发性物质从水相吹脱到气相，所述冷凝回流系统用于将随氦气一并吹脱出来的水蒸气冷凝回流到所述水样中，被吹脱出来的挥发性物质则随氦气进入所述捕集冷阱系统，所述捕集冷阱系统中设置有凝结核，用于收集捕获被吹脱出来的挥发性物质。本实用新型专利技术能够有效地将水样中的挥发性物质吹脱出来并通过捕集冷阱收集这些挥发性物质。可以利用本实用新型专利技术有效地评估水样中的挥发性物质的毒性风险。

A device for extracting volatile substances from water

【技术实现步骤摘要】
提取水中挥发性物质的装置
本技术涉及水处理领域，具体是一种提取水中挥发性物质的装置。
技术介绍
工业废水、生活污水中存在多种挥发性物质。同时，为了保障饮用水供水安全、工业废水排放安全、以及降低再生水回用风险，在水处理的过程中，经常使用氧化/消毒等处理方法。然而，在处理过程中无法避免生成一些有毒的挥发性物质。目前，用于评估水样毒性，所采取的样品前处理方法，无法收集到挥发性物质。例如，固相萃取是富集水样及其经过氧化/消毒等处理后生成产物常用的前处理方法，然而，在经过固相萃取富集样品的过程中，氮吹会损失大部分挥发性的产物(三卤甲烷等)，导致水样毒性风险评估偏低。为了评估水样中挥发性物质的毒性，保障饮用水、再生水经处理后的安全性，以及降低工业废水的毒性风险，需要有适当的装置有效地收集水样中的挥发性物质，以便对其毒性风险做出评估。
技术实现思路
本技术的主要目的在于克服现有技术的不足，提供一种提取水中挥发性物质的装置。为实现上述目的，本技术采用以下技术方案：一种提取水中挥发性物质的装置，包括曝气系统、冷凝回流系统和捕集冷阱系统，所述曝气系统、所述冷凝回流系统和所述捕集冷阱系统依次连接形成通路，所述曝气系统用于将氦气通入含有挥发性物质的水样中，将挥发性物质从水相吹脱到气相，所述冷凝回流系统用于将随氦气一并吹脱出来的水蒸气冷凝回流到所述水样中，被吹脱出来的挥发性物质则随氦气进入所述捕集冷阱系统，所述捕集冷阱系统中设置有凝结核，用于收集捕获被吹脱出来的挥发性物质。优选地，所述曝气系统包括用于加热所述水样的加热装置。优选地，所述曝气系统包括用于搅拌所述水样的搅拌装置。优选地，所述搅拌装置为恒温磁力搅拌器。优选地，所述曝气系统包括用于盛放水样的三颈瓶，其中一颈用于通入氦气，另一颈用于连通所述冷凝回流系统，第三颈用于设置温度传感器。优选地，所述曝气系统包括用于监测氦气的进气流量的流量计。优选地，所述曝气系统输入的氦气流量控制在0.2L/min-1L/min，水样的搅拌控制速度在600-1000rmp，水样的温度控制在24-40℃。优选地，所述冷凝回流系统包括冷凝管、氦气传输管以及低温冷却液循环泵，所述氦气传输管的两端分别连接所述曝气系统和所述捕集冷阱系统，所述冷凝管以密封方式套在所述氦气传输管外，形成围绕所述氦气传输管的冷却液通道，所述低温冷却液循环泵用于将冷却液循环泵入所述冷却液通道中，通过所述冷却液使所述氦气传输管内的水蒸气冷凝回流到所述水样中。优选地，所述氦气传输管为螺旋形管。优选地，所述冷凝回流系统将冷却温度控制在0℃左右。优选地，所述捕集冷阱系统包括内管和以密封方式套在所述内管外的外管，所述内管和所述外管之间放置有凝结核，所述内管连通所述冷凝回流系统，所述内管在所述外管的内部与所述外管连通，所述外管设有氦气出口通路。优选地，所述内管的底部封口，且所述内管在靠近所述底部的周壁上设有均匀分布的小孔。优选地，所述外管设置在装有液氮的液氮灌中。优选地，所述凝结核为填充在所述内管和所述外管之间碎冰。本技术具有如下有益效果：本技术提供一种提取水中挥发性物质的装置，能够对水样经水处理后生成的挥发性物质进行收集，便于进行毒性评价。本技术的装置包括曝气系统、冷凝回流系统和捕集冷阱系统，所述曝气系统、所述冷凝回流系统和所述捕集冷阱系统依次连接形成通路，工作时，所述曝气系统将氦气通入含有挥发性物质的水样中，将挥发性物质从水相吹脱到气相，所述冷凝回流系统将随氦气一并吹脱出来的水蒸气冷凝回流到所述水样中，被吹脱出来的挥发性物质则随氦气进入所述捕集冷阱系统，由所述捕集冷阱系统中的凝结核收集捕获被吹脱出来的挥发性物质。由此，本技术能够有效地将水样中的挥发性物质吹脱出来并通过捕集冷阱收集这些挥发性物质。可以利用本装置有效地评估水样在处理的过程中生成的挥发性物质的毒性风险。附图说明图1为本技术一种实施例的挥发性物质提取装置的整体结构示意图。图2为本技术一种实施例中的捕集冷阱的外管、内管及其组装示意图。图3为本技术一种实施例捕集添加于水样中的挥发性物质的捕集效率图。图4为本技术一种实施例捕集添加于水样中的挥发性物质的吹脱部分占比图。图5为本技术一种实施例捕集污水经处理后生成的挥发性有毒物质，并将其进行毒性测试，得到的细胞毒性剂量-效应曲线图。主要组成部分符号说明：具体实施方式以下对本技术的实施方式作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本技术的范围及其应用。参阅图1和图2，在一种实施例中，一种提取水中挥发性物质的装置，包括曝气系统、冷凝回流系统和捕集冷阱系统，所述曝气系统、所述冷凝回流系统和所述捕集冷阱系统依次连接形成通路，所述曝气系统用于将氦气通入含有挥发性物质的水样中，将挥发性物质从水相吹脱到气相，所述冷凝回流系统用于将随氦气一并吹脱出来的水蒸气冷凝回流到所述水样中，被吹脱出来的挥发性物质则随氦气进入所述捕集冷阱系统，所述捕集冷阱系统中设置有凝结核，用于收集捕获被吹脱出来的挥发性物质。在优选的实施例中，所述曝气系统包括用于加热所述水样的加热装置。在优选的实施例中，所述曝气系统包括用于搅拌所述水样的搅拌装置。通过所述搅拌装置搅拌水样，使水样得到充分的混合和曝气。参阅图1，在更优选的实施例中，所述搅拌装置为恒温磁力搅拌器2。恒温磁力搅拌器2可用于搅拌和加热水样，使挥发性物质更容易被吹脱出来。参阅图1，在优选的实施例中，所述曝气系统包括用于盛放水样的三颈瓶4，三颈瓶4的一颈用于通入氦气，另一颈用于连通所述冷凝回流系统，第三颈用于设置温度传感器3。在优选的实施例中，所述曝气系统包括用于监测氦气的进气流量的流量计。流量计可设置在三颈瓶的氦气进气口1上，用于监测和控制进气口1的流量。在优选的实施例中，所述曝气系统输入的氦气流量控制在0.2L/min-1L/min，水样的搅拌控制速度在600-1000rmp，水样的温度控制在24-40℃。在标准大气压下，水的沸点是100℃，当水在沸点以下时，水也可以缓慢地蒸发成水蒸气。参阅图1，在优选的实施例中，所述冷凝回流系统包括冷凝管6、氦气传输管以及低温冷却液循环泵5，所述氦气传输管的两端分别连接所述曝气系统和所述捕集冷阱系统，所述冷凝管6以密封方式套在所述氦气传输管外，形成围绕所述氦气传输管的冷却液通道，所述低温冷却液循环泵5用于将冷却液循环泵入所述冷却液通道中，通过所述冷却液使所述氦气传输管内的水蒸气冷凝回流到所述水样中。参阅图1，氦气传输管通过连接管7连接捕集冷阱系统。在优选的实施例中，所述氦气传输管采用螺旋形管。在优选的实施例中，所述冷凝回流系统将冷却温度控制在0℃左右，有效冷凝回流随氦气吹出来的水蒸气。参阅图2，在优选的实施例中，所述捕集冷阱系统包括内管11和以密封方式套在所述内管11外的外管10，所述内管11和所述外管10之间放置有凝结核，所述内管11连通所述冷凝回流系统，所述内管11在所述外管10的内部与所述外管10连通，所述外管10设有氦气出口通路。参阅图2，在更优选的实施例中，所述内管11的底部封口，且所述内管11在靠近所述底部的周壁上设有均匀分布的小孔。在优选的实施例中，所述凝结核为填充在所述内管11和所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提取水中挥发性物质的装置，其特征在于,包括曝气系统、冷凝回流系统和捕集冷阱系统，所述曝气系统、所述冷凝回流系统和所述捕集冷阱系统依次连接形成通路，所述曝气系统用于将氦气通入含有挥发性物质的水样中，将挥发性物质从水相吹脱到气相，所述冷凝回流系统用于将随氦气一并吹脱出来的水蒸气冷凝回流到所述水样中，被吹脱出来的挥发性物质则随氦气进入所述捕集冷阱系统，所述捕集冷阱系统中设置有凝结核，用于收集捕获被吹脱出来的挥发性物质。

【技术特征摘要】
1.一种提取水中挥发性物质的装置，其特征在于,包括曝气系统、冷凝回流系统和捕集冷阱系统，所述曝气系统、所述冷凝回流系统和所述捕集冷阱系统依次连接形成通路，所述曝气系统用于将氦气通入含有挥发性物质的水样中，将挥发性物质从水相吹脱到气相，所述冷凝回流系统用于将随氦气一并吹脱出来的水蒸气冷凝回流到所述水样中，被吹脱出来的挥发性物质则随氦气进入所述捕集冷阱系统，所述捕集冷阱系统中设置有凝结核，用于收集捕获被吹脱出来的挥发性物质。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于,所述曝气系统包括用于加热所述水样的加热装置。3.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于,所述曝气系统包括用于搅拌所述水样的搅拌装置。4.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于,所述曝气系统包括用于盛放水样的三颈瓶，所述三颈瓶的一颈用于通入氦气，另一颈用于连通所述冷凝回流系统，第三颈用于设置温度传感器。5.如权利要求1或2所述的装置，其特征在于,所述冷凝回流系统包括冷凝管、氦气传输管以及低温冷却...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴乾元，胡洪营，梁紫帆，杜烨，周雨婷，
申请(专利权)人：清华大学深圳研究生院，
类型：新型
国别省市：广东,44