一种基于平行电场的水样采集装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于平行电场的水样采集装置及方法，属于梯度扩散薄膜技术领域，解决了现有水下DGT装置的采样耗时久、效率低的问题。基于平行电场的水样采集装置包括平行电场发生组件和DGT采样器，其中，平行电场发生组件被配置为产生稳定的平行电场，DGT采样器置于平行电场内，所述DGT采样器包括同轴设置的第一DGT采样器与第二DGT采样器。本发明专利技术的结构简单，操作方便，通过增加电场加快了离子吸附进程，从而提高了采样效率。从而提高了采样效率。从而提高了采样效率。

【技术实现步骤摘要】
一种基于平行电场的水样采集装置及方法


[0001]本专利技术涉及梯度扩散薄膜
，尤其涉及一种基于平行电场的水样采集装置及方法。

技术介绍

[0002]梯度扩散薄膜(Diffusive Gradients in Thin
‑
films，DGT)技术主要利用Fick第一扩散定律，通过研究元素在DGT扩散层的梯度扩散及其缓冲动力学过程，获得元素在环境介质中的有效态含量与空间分布、离子态
‑ꢀ
络合态结合动力学以及固
‑
液之间交换动力学的信息。DGT技术可以应用于环境中的许多方面研究，包括：沉积物的地球化学特征、水质监测、待测离子在DGT与土壤界面的动力学过程和重金属的生物有效性等。
[0003]现有DGT装置由固定层(即固定膜)和扩散层(扩散膜和滤膜)叠加组成，目标离子以自由扩散方式穿过扩散层，随即被固定膜捕获，并在扩散层形成线性梯度分布，整个吸附过程耗时久，采集效率低，难以在短时间完成水样采集。
[0004]另外，现有DGT装置在水下的稳定性较差而且深度无法调节，在河流湖泊的投放和使用过程中，由于水流过急、水位变化过大等因素，容易丢失。

技术实现思路

[0005]鉴于上述的分析，本专利技术旨在提供一种基于平行电场的水样采集装置及方法，用以解决现有水下DGT装置的采样耗时久、效率低的问题。
[0006]本专利技术的目的主要是通过以下技术方案实现的：
[0007]一方面，提供一种基于平行电场的水样采集装置，包括：
>[0008]平行电场发生组件，被配置为产生稳定的平行电场；
[0009]DGT采样器，置于平行电场内，DGT采样器包括同轴设置的第一 DGT采样器与第二DGT采样器。
[0010]进一步地，平行电场发生组件包括阳极、阴极及直流电源，阳极与阴极平行设置，并分别与直流电源的正极和负极连接。
[0011]进一步地，阳极与阴极均采用网状铂电极板。
[0012]进一步地，DGT采样器包括外壳，外壳内同轴依次设置有过滤膜、扩散层和吸附层。
[0013]进一步地，第一DGT采样器的过滤膜与第二DGT采样器的过滤膜相对设置，第一DGT采样器的吸附层朝向阳极，第二DGT采样器的吸附层朝向阴极。
[0014]进一步地，第一DGT采样器的吸附层与第二DGT采样器的吸附层相对设置，第一DGT采样器的过滤膜朝向阳极，第二DGT采样器的过滤膜朝向阴极。
[0015]进一步地，基于平行电场的水样采集装置还包括框架，框架具有安装空间，以备安装DGT采样器和平行电场发生组件；安装空间与水体连通。
[0016]进一步地，DGT采样器通过固定套管与框架连接，固定套管的轴线平行于平行电场的电场线布置。
[0017]进一步地，第一DGT采样器和第二DGT采样器螺纹连接于固定套管的两端。
[0018]另一方面，还提供一种水样采集方法，利用上述技术方案的基于平行电场的水样采集装置。
[0019]进一步地，水样采集方法包括如下步骤：
[0020]将基于平行电场的水样采集装置固定在水体中，利用平行电场发生组件在DGT采样器所在区域产生平行电场，DGT采样器的吸附层吸附水中金属元素。
[0021]进一步地，按照以下公式计算DGT采样器的吸附层上待测金属元素吸附量M
DGT
：
[0022][0023]基于待测金属元素吸附量M
DGT
，按照以下公式计算溶液中待测离子浓度C
b
：
[0024][0025]其中，ΔU＝σ
×
U，g为扩散层厚度，C
b
为溶液中待测离子浓度，D为扩散系数，σ为电极参数，U为施加的电压，t是实验时间，A是E
‑
DGT扩散层窗口面积。
[0026]与现有技术相比，本专利技术至少具有如下有益效果之一：
[0027]1、通过在DGT采样器的吸附环境中加设平行电场中，以增加了水体中金属离子的迁移率，在相同时间内可以吸附更多的离子，加快实验进程，还能够模拟生物的某些主动吸附方式，具有广泛的应用前景。
[0028]2、通过在平行电场内设置两个DGT采样器，能够区分阴阳离子，且通过不同化学形态的元素在电场中的迁移率差异，可以对其进行区分，是一种高效的化学形态分析手段。
[0029]本专利技术中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过说明书以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。
附图说明
[0030]附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本专利技术的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。
[0031]图1为DGT原理图；
[0032]图2为实施例中基于平行电场的水样采集装置的结构示意图一；
[0033]图3为实施例中基于平行电场的水样采集装置的结构示意图二；
[0034]图4为实施例中基于平行电场的水样采集装置的结构示意图三；
[0035]图5为实施例中基于平行电场的水样采集装置的立体图；
[0036]图6为实施例中基于平行电场的水样采集装置的结构示意图四；
[0037]图7为实施例中基于平行电场的水样采集装置的吸附层元素吸附量与电压的关系示意图；
[0038]图8为实施例中具有固定机构的基于平行电场的水样采集装置的结构示意图；
[0039]图9为实施例中定位插杆的结构示意图；
[0040]图10为实施例中定位插杆的结构示意图；
[0041]图11为实施例中连接箱的结构示意图；
[0042]图12为图8中A部分的放大图；
[0043]图13为实施例中承载座和连接板的连接示意图。
[0044]附图标记：
[0045]100、DGT采样器；1001、过滤膜；1002、扩散层；1003、吸附层； 1004、外壳；200、阳极；300、阴极；400、直流电源；500、框架；5001、电极连接件；5002、固定套管；
[0046]1、承载座；2、连接箱；3、连接板；4、三脚架支腿；5、定位插杆； 6、定深浮球；7、定位浮标；8、采样器安装部；9、第一连接绳；10、第二连接绳；11、连接件；12、第一螺柱；13、导向杆；14、第一驱动装置；15、第二驱动装置；16、螺纹杆；17、空腔；18、移动件；19、转动件；20、定位齿；21、第三驱动装置；22、钻头；23、第二螺柱； 24、配重件；25、锁紧螺母；26、加长杆；27、收卷辊；28、限位盘； 29、转轴；30、第一摇柄；31、活动件；32、压紧盘；33、双向螺杆； 34、第二摇柄；35、导向槽；36、导向块；37、开口；38、抓地板。
具体实施方式
[0047]下面结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于平行电场的水样采集装置，其特征在于，包括：平行电场发生组件，被配置为产生稳定的平行电场；DGT采样器(100)，置于平行电场内，所述DGT采样器(100)包括同轴设置的第一DGT采样器与第二DGT采样器。2.根据权利要求1所述的基于平行电场的水样采集装置，其特征在于，所述平行电场发生组件包括阳极(200)、阴极(300)及直流电源(400)，所述阳极(200)与阴极(300)平行设置，并分别与所述直流电源(400)的正极和负极连接。3.根据权利要求2所述的基于平行电场的水样采集装置，其特征在于，所述阳极(200)与阴极(300)均采用网状铂电极板。4.根据权利要求2所述的基于平行电场的水样采集装置，其特征在于，所述DGT采样器(100)包括外壳(1004)，所述外壳(1004)内同轴依次设置有过滤膜(1001)、扩散层(1002)和吸附层(1003)。5.根据权利要求4所述的基于平行电场的水样采集装置，其特征在于，所述第一DGT采样器的过滤膜(1001)与所述第二DGT采样器的过滤膜(1001)相对设置，所述第一DGT采样器的吸附层(1003)朝向所述阳极(200)，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵九江，赵鸿，
申请(专利权)人：国家地质实验测试中心，
类型：发明
国别省市：