本发明专利技术公开了一种低碳高效的大体积水样现场快速富集分离装置及方法，属于水样预处理装置领域。本发明专利技术通过优化装置的形状结构，并结合采用磁性材料的动态收集，避开静置沉降过程，解决磁性材料沉降慢、易损失的问题，提高磁性材料的富集分离效率，并且这种低碳无能耗的运行模式，在野外尤其是长途边远地区采样过程中，具有重要的应用前景。具有重要的应用前景。具有重要的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
一种低碳高效的大体积水样现场快速富集分离装置及方法
[0001]本专利技术属于水样预处理装置领域，更具体地说，涉及一种低碳高效的大体积水样现场快速富集分离装置及方法。
技术介绍
[0002]磁性固相萃取技术是一种新兴的环境样品分析前处理技术，具有处理水量大、富集时间短、易分离回收等优点，在环境监测领域有着广泛的应用前景。然而，现有技术往往集中于磁性固相萃取填料的制备，相关材料的萃取过程通常都在实验室开展，这就大大限制了其应用推广。为此，开发以磁性固相萃取材料为核心的高效快速现场前处理装置，可减少水样从现场采集、贮存以及转运的人力物力消耗以及该过程可能产生的分析失真，进而大大提高检测效率与准确率，并节约成本。
[0003]目前，磁性固相萃取装置研究与设计还处于探索初期，经检索发现申请号201810694530.9，申请日2018年6月29日的中国专利技术专利申请公开了一种基于电磁分离的磁性纳米固相萃取装置及萃取方法，该装置采用了搅拌混合萃取
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磁场沉降收集的方式，选用了电磁铁。尽管提高了自动化程度与可操作性，但电磁铁体积大、磁性弱的缺点导致了磁性萃取剂在完成富集分离后，通过静置沉降的收集过程会因为离磁铁过远磁力偏弱而造成耗时较长，难以达到有效的萃取剂收集效果，不利于实现现场操作。同时，该专利还采用了搅拌桨进行混合，降低了装置的封闭性，容易导致水样以及磁性材料的流失，进而影响最终萃取效率。
[0004]又例如，申请号201610782755.0，申请日2016年8月29日的中国专利技术专利申请公开了一种便携式高效磁性固相萃取装置及其萃取方法，该装置采用水力搅拌，避免了向富集系统中引入额外动力部件，但该装置管路复杂，管道中有水样及磁性材料残留，且循环泵会加热水样，造成干扰。因此，开发出一种新型现场富集分离装置显得尤为重要。
技术实现思路
[0005]1.要解决的问题
[0006]针对现有技术中磁性固相萃取装置现场萃取效果差、磁性材料流失高等问题，本专利技术提供一种低碳高效的大体积水样现场快速富集分离装置及方法。本专利技术通过优化装置的形状结构，并结合采用磁性材料的动态收集，避开静置沉降过程，解决磁性材料沉降慢、易损失的问题，提高磁性材料的富集分离效率。
[0007]2.技术方案
[0008]为了解决上述问题，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0009]本专利技术的一种大体积水样现场快速富集分离装置，包括接触反应单元、收集单元和传动单元，所述接触反应单元包括接触反应装置本体、上盖和排水头，上盖位于接触反应装置本体顶部，排水头位于接触反应装置本体底部，所述排水头上设置有流量调节阀，所述接触反应装置本体中部位置处设置有固定钢圈；
[0010]所述收集单元包括收集槽和磁铁，所述磁铁位于所述收集槽下方，所述收集槽位于所述排水头下方；并且所述传动单元包括主转轴、传动齿轮组、副转轴和转柄，所述主转轴与所述固定钢圈相连接，所述传动齿轮组与所述主转轴和副转轴相连接，所述转柄与副转轴连接。
[0011]优选地，所述接触反应装置本体上设置有卡圈，所述卡圈与固定钢圈相连接。
[0012]优选地，所述固定钢圈设置在接触反应装置本体的10cm高度处。
[0013]优选地，所述排水头被设置为向下倾斜，倾斜角度α为10
°
～20
°
。
[0014]优选地，所述收集槽为下凸碟形，并且被设置为向下倾斜，倾斜角度β为5
°
～10
°
。
[0015]优选地，所述收集槽位于所述排水头下方的1cm处。
[0016]优选地，所述传动齿轮组包括小齿轮和大齿轮，所述大齿轮与小齿轮的直径比为5:1，并且所述小齿轮与主转轴相连接，所述大齿轮与副转轴相连接。
[0017]优选地，所述磁铁上部为下凸碟形，与所述收集槽的形状贴合设置。
[0018]优选地，本专利技术的一种大体积水样现场快速富集分离装置，还包括L形底座，所述主转轴、传动齿轮组和副转轴设置在L形底座的侧面。
[0019]优选地，所述磁铁设置在磁铁托盘中，所述磁铁托盘通过卡钉与L形底座的底面连接。
[0020]优选地，所述接触反应装置本体上设置有圆环，所述圆环嵌于固定钢圈内部。
[0021]优选地，所述L形底座的侧面内设置有转速表，所述转速表与主转轴相连接。
[0022]优选地，所述L形底座的底面内设置有储存间。
[0023]优选地，所述上盖与所述接触反应装置本体螺纹连接。
[0024]优选地，所述卡圈与固定钢圈螺纹连接。
[0025]优选地，所述磁铁托盘内设置有圆环形卡槽。
[0026]优选地，所述转柄与副转轴可拆卸连接。
[0027]本专利技术的一种大体积水样现场快速富集分离方法，采用上述装置进行处理，具体处理步骤包括：
[0028]S10、打开上盖，通入水样，并且向接触反应装置本体中加入磁性固相萃取材料，关闭上盖，而后通过转柄驱动传动单元，对接触反应装置本体进行间歇旋转，旋转完毕后将接触反应装置本体竖直放置，排水头向下；
[0029]S20、安装磁铁，并且放置收集槽，而后开启排水头上设置的流量调节阀进行排水，在收集槽中收集所述磁性固相萃取材料，排水完毕后使用清水冲洗接触反应装置本体。
[0030]优选地，所述间歇旋转的具体方式为以每10秒一圈的速度旋转转柄，并且每转1圈间隔30秒，旋转时间为20分钟。
[0031]3.有益效果
[0032]相比于现有技术，本专利技术的有益效果为：
[0033](1)本专利技术的一种大体积水样现场快速富集分离装置，通过采用全封闭的旋转翻覆式混匀方法，在达到充分混匀的同时，无需引入搅拌桨，保证了富集系统的封闭性，避免动力传输部件对水样、磁性材料产生干扰，并且接触反应装置本体独立设计，无需复杂的管路，保证磁性材料的回收率；
[0034](2)本专利技术的一种大体积水样现场快速富集分离装置，通过采用磁性材料的动态
收集，避开静置沉降过程，并且优化收集槽及磁铁形状，缩短磁铁与水样的距离，增强磁铁对水样中磁性材料的吸引效果，提高磁性材料的回收率和收集效率；
[0035](3)本专利技术的一种大体积水样现场快速富集分离方法，通过可拆卸转柄，实现低碳无能耗的运行方式，有效减少碳排放，配合间歇式运行模式，最大程度降低操作强度，这种低碳无能耗的运行模式，在野外尤其是长途边远地区采样过程中，具有重要的应用前景。
附图说明
[0036]图1为本专利技术的一种大体积水样现场快速富集分离装置的结构示意图；
[0037]图2为本专利技术的磁铁、磁铁托盘及卡钉的俯视图；
[0038]图中：
[0039]100、接触反应单元；110、接触反应装置本体；120、上盖；130、排水头；
[0040]131、流量调节阀；140、固定钢圈；150、卡圈；160、圆环；
[0041]200、收集本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种大体积水样现场快速富集分离装置，其特征在于：包括接触反应单元(100)、收集单元(200)和传动单元(300)，所述接触反应单元(100)包括接触反应装置本体(110)、上盖(120)和排水头(130)，上盖(120)位于接触反应装置本体(110)顶部，排水头(130)位于接触反应装置本体(110)底部，所述排水头(130)上设置有流量调节阀(131)，所述接触反应装置本体(110)中部位置处设置有固定钢圈(140)；所述收集单元(200)包括收集槽(210)和磁铁(220)，所述磁铁(220)位于所述收集槽(210)下方，所述收集槽(210)位于所述排水头(120)下方；并且所述传动单元(300)包括主转轴(310)、传动齿轮组(320)、副转轴(330)和转柄(340)，所述主转轴(310)与所述固定钢圈(140)相连接，所述传动齿轮组(320)与所述主转轴(310)和副转轴(330)相连接，所述转柄(340)与副转轴(330)连接。2.根据权利要求1所述的一种大体积水样现场快速富集分离装置，其特征在于：所述接触反应装置本体(110)上设置有卡圈(150)，所述卡圈(150)与固定钢圈(140)相连接。3.根据权利要求1所述的一种大体积水样现场快速富集分离装置，其特征在于：所述固定钢圈(140)设置在接触反应装置本体(110)的10cm高度处；或者，所述收集槽(210)位于所述排水头(120)下方的1cm处。4.根据权利要求1所述的一种大体积水样现场快速富集分离装置，其特征在于：所述排水头(130)被设置为向下倾斜，倾斜角度α为10
°
～20
°
；或者，所述收集槽(210)为下凸碟形，并且被设置为向下倾斜，倾斜角度β为5
°
～10
°
。5.根据权利要求1所述的一种大体积水样现场快速富集分离...
【专利技术属性】
技术研发人员：周庆，王星煜，张锐翔，张淳丰，徐俞茜，何歆逸，章礼斌，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：
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