专利名称：一种扁平的离子交换模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种分析器件，具体涉及一种环境中离子含量提取装置，属于分 析技术领域。
背景技术：
工业化生产带来的环境污染包括对水体和土壤的污染，污染类型包括有机化 合物如石油，多氯联苯，二恶英类化合物等，以及重金属离子的污染等。农业生 产对环境的污染主要通过大量的化肥和农药使用造成的面源污染。过分追求高产 量和盲目施肥，使我国农业生产中的化肥用量居世界第一，2004年我国的氮磷 钾化肥用量就达3960万吨。但是，肥料的利用率却非常低，大量的肥料流失不 仅浪费资源，而且带来了严重的环境污染。为了遏制盲目施肥带来的问题，我国 农业部制订了宏伟的"沃土工程"计划，核心是通过检测环境中离子含量，推荐 施肥达到有效利用肥料的目的。
目前，我国的土壤中离子含量检测技术包括田间取样、室内风干、称重、化 学方法提取、仪器分析等程序，耗时费力、周期长。而且，这种传统方法测得的 结果仅能代表田间土壤中离子含量的储量，由于土壤颗粒对营养元素的吸附作 用，测得的结果并不能表示这些就是植物能吸收的有效供应量。因此，这种传统 测试方法测定的结果并不能真实反映土壤中的有效养分含量。
各国科学家都在寻求一种能模拟作物根系吸收养分规律，免除样品采集及制
备的环境中离子含量提取方法，使土壤中离子含量分析快速、简捷、准确、低耗。 一种新的土壤测试技术已在发达国家展开，即用离子交换作用来提取土壤中
离子含量，其过程模拟了作物根系吸收养分的原理，更能实际表达土壤中能被植
物利用的有效含量。
美国的一项专利U.S. Pat. No. 4,816,161将包装成球状或半球状的离子交换树脂埋
于土中，通过离子交换一次就能提取多种环境中离子含量。这种方法的缺点在于
球状的离子交换树脂不能充分与待测界面接触，在交换中会出现次级扩散交换，除了科研使用外，生产上还没有大量使用。
美国的另一项专利U.S. Pat. No. 6, 242， 261改进后将离子交换树脂压成膜片固定 在一种框架上，使膜可以直接插入土中提取土壤中的养分。缺点在于固定在框架 上的膜在框架插入土中时与土壤间有空隙，要求操作人员要非常小心仔细地将膜 框架旁的土壤踩实，使土壤与膜紧密接触，同时，膜片的离子交换容量大大低于 微球状的离子交换树脂。
许多科学家用这两种专利产品或类似产品作出的研究报告证明用离子交换 法测得的土壤中氮磷钾硫的含量与植物吸收呈显著相关，但是目前现有技术产品 的共同缺点是不同操作人员或不同场地测定所得结果重现性差，在生产上的实际 应用受到一定限制。
发明内容
本发明的目的，是提供一种可方便应用于环境中提取检测离子含量的便携式装置。
本实用发明的目的是通过以下技术方案实现的。
将一种或多种组合的离子交换树脂微球交错平行排列在透水的膜网中制成 的扁平离子交换模块，将上述的离子交换模块放置在能提供均匀压力的含有饱和 水的待测环境盒中，离子交换树脂微球上携带的离子通过与待测环境中的离子交 换将待测环境中的离子提取出来，交换到离子交换模块上的离子用一种或多种组 合的无机酸，碱或无机盐制成的解析剂洗脱后用于检测分析。
本发明提供的离子交换树脂微球交错平行排列构成的扁平离子交换模块使 离子交换树脂微球能最大面积地与待侧环境充分均匀接触，在较短时间内实现对 环境中离子含量的提取，获得了比现有技术产品更为稳定和重现性更好的效果。 采用此技术制成的离子交换模块还能快速提取环境中的微量元素和重金属离子， 免去了传统方法采用王水等强酸提取重金属离子的危险操作过程。同时，采用本 发明的技术可以在测土室里方便快速地将离子提取出来，免去了传统环境中离子 含量提取的繁琐过程，使完成提取的离子交换树脂更能方便的直接用于分析检 测。本发明开发的离子交换模块还可以方便地应用在环境污染检测或植物营养分 析方面，具有非常好的应用前景。
图l为离子交换模块的示意图；图中l为包覆离子交换树脂微球的膜网， 2为交错平行排列的离子交换树脂微球。
图2为能够提供均匀压力的待侧环境盒，1为突起的盒盖内侧。
具体实施方式
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将透水的尼龙膜网作成一个扁平的小袋，阴离子和阳离子交换树脂微球按
3: 2的比例混合，将两种均匀混合的离子交换树脂微球填入到膜网小袋中，在
一定压力下平行挤压小袋内的离子交换树脂微球，使微球成2层交错平行排列， 将小袋封口，制成扁平离子交换模块，模块的厚度为2毫米。
具体操作时，将待侧土壤装满待侧环境盒,将环境离子交换模块埋入土壤中， 加水至土壤饱和，盖上待侧环境盒盖，突起的盒盖内侧给加满到待测盒中的土壤 均匀加压使待侧土壤与离子交换模块充分接触。将含有环境离子交换模块的测土 室放置于2(TC下2小时，取出离子交换模块，用去离子水洗净模块后用0.5M的 盐酸作为解析剂将待测离子洗脱制成待侧液，用比色法测定分析土壤中的氮磷， 用火焰光度计测钾，同时与传统的土壤提取分析方法作对比，结果如下表。
样品编号 _^ppm_ _ 氮ppm 钾ppm
埋置法传统法埋置法传统法埋置法传统法
5115.719.81831447987
5210.813.81981654555
5315.412.11211384641
549.910.31301484457
558.46.81491623437
565.48.22021814945
采用本发明的离子交换模块测得的土壤养分含量与传统方法的测定结果有 很好的相关性，对指导生产应用有很好的实用价值。
权利要求
1. 一种扁平的离子交换模块和离子含量的提取方法。其特征在于该方法包括下述步骤将一种或多种组合的离子交换树脂微球交错平行排列在透水的膜网中制成的扁平离子交换模块，将上述的离子交换模块放置在能提供均匀压力的含有水的待测环境盒中，离子交换树脂微球上携带的离子通过与含水待测环境中的离子交换将待测环境中的离子提取出来，交换到离子交换模块上的离子用一种或多种组合的无机酸，碱或无机盐制成的解析剂洗脱后用于检测分析。
2. 根据权利要求l所述的离子交换模块，其特征在于所述的一种或多种组合的 离子交换树脂微球包括但不局限于阳离子，阴离子或非离子型的交换树脂制 成的微球，所述离子交换树脂微球的直径为O. 001毫米到2毫米，更为优选的 为O. 5毫米。
3. 根据权利要求l所述的离子交换模块，其特征在于所述的多种组合的离子交 换树脂微球是阴离子和阳离子按l: l的比例混合的，更为优选的是阴离子和 阳离子按3: 2的比例混合的。
4. 根据权利要求l所述的离子交换模块，其特征在于所述的透水的膜网选用但 不局限于尼龙，涤纶，晴纶等，膜网的孔径为0.0001到2毫米，更为优选的为 0. 3毫米。
5. 根据权利要求l所述的离子交换模块，其特征在于所述的扁平离子交换模块 的厚度为O. l到5毫米，更为优选的为2毫米。
6. 根据权利要求l所述的离子交换模块，其特征在于所述的含水待测环境,更为优选的含水待测环境是水饱和的。
7. 根据权利要求l所述的解析剂，其特征在于所述的解析剂包括但不局限于一种或多种组合的盐酸，碳酸，草酸，乙酸，高氯酸，柠檬酸，碳酸钠，碳酸 氢钠，碳酸二氢钠，碳酸氢二钠，氯化钠，氯化钾，碳酸氢钾，碳酸二氢钾， 碳酸氢二钾，碳酸钾，氯化钙等。
8. 根据权利要求l所述的解析剂，其特征在于所述的解析剂的使用浓度为O. 1至U3摩尔，更为优选的为0.5摩尔。
全文摘要
本发明涉及一种扁平的离子交换模块，是采用离子交换树脂微球作交错平行排列制成的扁平离子交换模块，将上述的离子交换模块放置在能提供均匀压力的含有水的待测环境中，离子交换树脂微球上携带的离子通过与含水待测环境中的离子交换将待测环境中的离子提取出来，交换到离子交换模块上的离子用一种或多种组合的无机酸，碱或无机盐制成的解析剂洗脱后即可用于检测分析。采用本发明的离子交换模块测得的土壤养分含量与传统方法的测定结果有很好的相关性，对指导生产应用有很好的实用价值。最大的优点是环境中的离子含量可以方便快速地提取出来，免去了传统方法的繁琐过程，具有良好的应用前景。
文档编号G01N33/24GK101533002SQ20081004491
公开日2009年9月16日 申请日期2008年3月10日 优先权日2008年3月10日
发明者钱佩源, 永 黄 申请人:永 黄