本发明专利技术公开了一种用于原位富集水体中磷酸盐的采样装置及采样方法，采样装置包括圆筒形采样容器，采样容器内填充有大孔型强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂，采样容器的筒顶和筒底上均形成有筛孔型通道；采样容器的进水端连接有进水仓，进水仓通过进水接头连接有蠕动泵。采样方法基于前述的采样装置实施，并将采样装置置于岸上实施，并能实现24小时连续富集超过1000L水样的磷酸盐。本发明专利技术的有益效果是，采样装置磷酸盐富集能力强、结构紧凑、重量轻，且可置于岸上使用，采样操作方便。采样方法基于前述采样装置执行，可获得高浓度、较高纯度的磷酸盐溶液样本，再经过后续的纯化处理可以实现高纯度Ag3PO4的制备，为氧同位素检测结果的准确性提供了保障。确性提供了保障。确性提供了保障。
A sampling device and method for in-situ enrichment of phosphate in water
【技术实现步骤摘要】
一种用于原位富集水体中磷酸盐的采样装置及采样方法
[0001]本专利技术涉及一种水体中磷酸盐采样技术，具体涉及一种用于原位富集水体中磷酸盐的采样装置及采样方法。
技术介绍
[0002]20世纪以来，伴随着经济、工农业迅猛发展，人类活动使水环境资源遇到一系列的问题，其中水体富营养化问题尤为突出。其中，磷酸盐是引起湖泊、河流、水库等区域水体富营养化的关键性污染物质。水体磷酸盐来源既包含工农业废水、生活污水、地表径流以及大气干湿沉降等外源性输入，也包含内源性的生物残体降解、沉积物磷释放等。磷酸盐输入进湖泊水体后，发生一系列的迁移转化如吸附/解吸、沉淀/溶解、动植物吸收/转移/释放等，又通过出湖河流径流输出以及人工捕捞、植物收割等途径输出。不同磷酸盐来源种类与输入输出量的年际动态变化会产生不同的环境效应。受限于合适的研究手段，依靠水化学特征分析、水文模型或放射性同位素示踪存在一定局限性，目前磷的溯源及迁移研究仍十分薄弱。而磷酸盐氧同位素作为一种新型有效的指纹示踪工具已逐渐受到广泛关注，并应用到水环境磷的来源解析及其生物地球化学循环研究中。
[0003]为了监测水体中的磷酸盐氧同位素，必须先将待测水体中的磷酸盐富集、分离、提纯进而转化成高纯度、稳定且足量的Ag3PO4固样，然后再利用高温热解
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同位素比值质谱仪来测试Ag3PO4中的磷酸盐氧同位素。现有方法通常是利用容器在某一时间点集中采集几十到几百升的原水，以便富集到测试所需的PO4量，集中采集存在一定的随机性，难以准确反映原水中磷酸盐动态变化信息；富集方法普遍采用Mg(OH)2‑
PO4共沉淀法，需要对采集回的原水进行过滤、添加试剂材料等，其操作过程繁琐，并且沉淀时还会吸附较多溶解性有机质等干扰因素，容易造成磷酸盐回收率低，也会加大氧同位素分馏，从而影响δ
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测试结果的准确性。为此，本领域技术人员经过努力，研发了一种原位富集水体磷酸盐连续采样装置，该装置通过在由孔板构成的箱子中设置夹在两个孔板中间的吸附膜片，并在将箱子置于流动水体后，在水体流经膜片的过程中，磷酸盐富集在膜片上。但由于吸附膜片呈片状结构，其富集能力有限，采集所需时间长，在需要采集满足氧同位素检测所需磷酸盐总量时，只能增大膜片面积或采用多个采样装置，从而导致结构笨重，且采样时，必须置于被采样水体中，造成采样操作不方便。为此，需要对采样方法和相关装置继续改进。
技术实现思路
[0004]本专利技术的第一目的就是针对现有原位富集水体磷酸盐连续采样装置因富集能力受限，采集所需时间长，在满足氧同位素检测的磷酸盐总量需求时，采样装置笨重，且必须置于被采样水体中，导致采样操作不方便的不足，提供一种用于原位富集水体中磷酸盐的采样装置，该装置通过将采样容器设置为圆筒形，并在容器内填充内大孔型强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂，使其形成吸附柱结构，显著增加了富集能力；同时，通过设置水泵使水体强制流经采样装置，极大地增加了样本水量，利用吸附柱吸附能力显著增大的特性，能够
富集到氧同位素检测所需磷酸盐总量，其结构紧凑，重量轻，且采样时，无需置入被采水样中，操作方便。本专利技术的第二目的就是提供一种利用前述采样装置的原位富集水体磷酸盐连续采样方法。
[0005]为实现第一目的，本专利技术采用如下技术方案。
[0006]一种用于原位富集水体中磷酸盐的采样装置，包括采样容器，所述采样容器呈圆筒形，采样容器内填充有大孔型强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂，采样容器的筒顶和筒底上均形成有筛孔型通道；采样容器的进水端连接有进水仓，进水仓通过进水接头连接有水泵。
[0007]采用前述技术方案的采样装置，通过将采样容器设置为圆筒形，并在容器内填充由大孔型强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂构成的吸附材料，使其形成吸附柱结构，显著增加了富集能力；同时，通过设置水泵使水体强制流经采样容器，极大地增加了样本水量，有效缩短了采样时间，并利用吸附柱吸附能力显著增大的特性，能够富集到氧同位素检测所需磷酸盐总量，其结构紧凑，重量轻；且可置于岸上采样，只需将水泵的吸水口没入采样点的水中即可，可有效防止锈蚀，更是大大地提高了采样操作方便。当然，由于强制水流并不影响采样结果，也适用于置于水中的采样形式。其中，进水仓最好具有形成螺旋上升水流的结构，以便使大孔型强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂的吸附材料悬浮并充盈容器，以充分发挥其富集特性。其中，水泵可以是现有技术中的普遍水泵，如抽水泵、潜水泵等，也可以是定量泵、蠕动泵等。
[0008]优选的，所述水泵由蠕动泵构成。以通过一根蠕动管形成水样管道，蠕动管一端与进水接头连接，另一端没入水中，蠕动泵在蠕动管中间对蠕动管形成间歇式滚动碾压，从而将水按断续柱状强制挤压到进水仓中。
[0009]优选的，所述进水接头的进水端或水泵的进水端设有前置过滤器。以避免颗粒物或悬浮物进入采样装置堵塞通道，确保流道畅通。其中，前置过滤器可以是家用或实验室用的自来水前置过滤器，滤孔孔径采用40微米～90微米的规格，也可以是由包裹在软管进水口的筛绢构成。
[0010]优选的，所述进水接头的轴线偏离圆形进水仓的圆心，且进水接头的管壁与圆形进水仓的仓内壁相切；和/或，进水接头呈由外向内的上翘式倾斜。以通过偏心的设置使进水水流避免正射在圆形壁面上，可沿仓壁在仓内形成涡旋，进而螺旋上升，螺旋上升的水流使有机高分子吸附材料悬浮并充盈在容器中。其中，进水接头的管壁与圆形进水仓的仓内壁相切时可形成最好的螺旋效果；进水接头呈上翘式倾斜时，增强上升趋势，二者结合能够形成最好的螺旋上升效果。
[0011]优选的，所述采样容器的出水端连接有出水仓，出水仓的壳体上设有出水接头；构成筛孔型通道的筛孔分别设在进水仓的仓顶和出水仓的仓底；所述进水仓和所述出水仓均呈两端封孔的圆形容器结构，进水仓的仓底由直径大于进水仓仓身直径的圆盘形底座形成；进水仓与采样容器之间，以及出水仓与采样容器之间均采用法兰连接结构。利用出水仓形成出水缓冲，降低流动水的冲击能量，确保有机高分子吸附材料对磷酸盐的吸附效果；圆盘形底座形成对采样容器的稳定性支撑，适用于采样时，将本装置放在岸上；并法兰连接结构的连接方便性，提高采样装置装填和回收吸附材料时的拆装方便性。
[0012]进一步优选的，所述出水仓由缓冲主仓和缓流管道组成，缓流管道下端与所述采
样容器连接，缓流管道上端由缓冲主仓的仓底插入缓冲主仓内，缓流管道的出口端高于缓冲主仓的仓底设定高度，且缓流管道的出口端在的管壁圆周方向呈锯齿状或波浪形。以通过延伸出水通道，减缓出水流速；其中，锯齿状或波浪形出口端可形成出水的高低差，更进一步减缓水流。
[0013]进一步优选的，所述采样容器的两端筒壁外周均焊接固定有构成所述法兰连接结构的法兰；所述出水仓的仓底，以及进水仓的仓顶均呈圆形孔板结构，圆形孔板上分布有多个所述筛孔；出水仓和进水仓上构成所述法兰连接结构的法兰位于对应仓顶或仓底外部，并分别与对应出水仓或进水仓外壁连接；或者，出水仓和进水仓上构成所述法兰连接结本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于原位富集水体中磷酸盐的采样装置，包括采样容器（1），其特征在于，所述采样容器（1）呈圆筒形，采样容器（1）内填充有大孔型强碱性苯乙烯系阴离子交换树脂（2），采样容器（1）的筒顶和筒底上均形成有筛孔型通道；采样容器（1）的进水端连接有进水仓（3），进水仓（3）通过进水接头（4）连接有水泵。2.根据权利要求1所述的用于原位富集水体中磷酸盐的采样装置，其特征在于，所述水泵由蠕动泵构成。3.根据权利要求1所述的用于原位富集水体中磷酸盐的采样装置，其特征在于，所述进水接头（4）的进水端或水泵的进水端设有前置过滤器。4.根据权利要求1所述的用于原位富集水体中磷酸盐的采样装置，其特征在于，所述进水接头（4）的轴线偏离圆形进水仓（3）的圆心，且进水接头（4）的管壁与圆形进水仓（3）的仓内壁相切；和/或，进水接头（4）呈由外向内的上翘式倾斜。5.根据权利要求1～4中任意一项所述的用于原位富集水体中磷酸盐的采样装置，其特征在于，所述采样容器（1）的出水端连接有出水仓（5），出水仓（5）的壳体上设有出水接头（6）；构成筛孔型通道的筛孔分别设在进水仓（3）的仓顶和出水仓（5）的仓底；所述进水仓（3）和所述出水仓（5）均呈两端封孔的圆形容器结构，进水仓（3）的仓底由直径大于进水仓（3）仓身直径的圆盘形底座（7）形成；进水仓（3）与采样容器（1）之间，以及出水仓（5）与采样容器（1）之间均采用法兰连接结构。6.根据权利要求5所述的用于原位富集水体中磷酸盐的采样装置，其特征在于，所述出水仓（5）由缓冲主仓（5a）和缓流管道（5b）组成，缓流管道（5b）下端与所述采样容器（1）连接，缓流管道（5b）上端由缓冲主仓（5a）的仓底插入缓冲主仓（5a）内，缓流管道（5b）的出口端高于缓冲主仓（5a）的仓底设定高度，且缓流管道（5b）的出口端在的管壁圆周方向呈锯齿状或波浪形。7.根据权利要求5所述的用于原位富集水体中磷酸盐的采样装置，其特征在于，所...
【专利技术属性】
技术研发人员：易容，高逊，杜超，陈学礼，纪玲玲，钟小平，胡家伟，
申请(专利权)人：赣南师范大学，
类型：发明
国别省市：
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