专利名称：一种水中离子吸附装置的制作方法
技术领域：
本发明属于测试分析技术领域，尤其涉及一种吸附水中阴、阳离子，用于同位素组
成测试的安装简便、便于携带的前处理装置。
背景技术：
测试分析水中各种阴、阳离子的元素同位素组成，是确定这些阴、阳离子来源和变化最直接和有效的手段，可以为水环境变化和水污染研究提供必要的科学依据。铵根离子氮同位素组成、硝酸根离子氮及氧同位素组成、铬酸根离子铬同位素组成、硼酸中硼同位素组成等测试分析，通常需要采用阴或阳离子交换树脂从水中吸附这些离子，而后进行相应同位素组成测试。为防止水样中阴、阳离子在运输过程中发生变化，影响其中的元素同位素组成，需要在野外现场进行离子吸附处理水样。目前，适于野外现场吸附提取水中阴、阳离子，用于同位素组成测试的前处理装置主要由分液漏斗、离子交换柱和抽滤瓶通过橡皮塞串联而成(Silva et al. ，2000)*。水样在分液漏斗阀门的控制下，流入离子交换柱中，阴或阳离子吸附于树脂上，废水样流入抽滤瓶中。
现有技术中存在如下的技术问题 (1)很多研究条件下所取水样量有限，但是，需要同时吸附其中的多种离子。现有的吸附装置由于采用橡皮塞连接，不能解决方便处理多个离子交换柱同时连接的问题。
(2)由于现有的吸附装置每次实验仅能处理单一离子，不同的离子需要重复多次实验，增加了实验的复杂程度和操作人员的劳动强度。
(3)实验过程中树脂很容易残留在交换柱中，不易清除，从而影响后续实验精度。
Garten(1992广曾提出阴、阳离子交换柱连接，同时吸附大气降水中的铵根离子和硝酸根离子，用于测试分析其中的氮同位素组成。但是，其装置中交换柱采用橡皮塞和胶管连接，不易连接和拆卸；更值得指出的是，该装置为野外定点长期观测而设计，每一个样点需要一套装置，且不具有便于携带的灵活性。 Chang et al. (1999)***也曾提出阴、阳离子交换柱连接，用于硝酸根离子氮和氧同位素组成测试。但是，其装置主要基于Silva et al. (2000)所述装置研制而成，仅在阴离子交换柱前连接一个阳离子交换柱(连接方法文中未给出)；其装置连接阳离子交换柱用于去除水中的溶解有机碳，目的不是阳离子中元素同位素组成测试，所以，整个装置主要用于单一离子(硝酸根离子)的吸附。 因此，需要研制一种方便携带的适用于野外操作的水中离子吸附装置。 一方面，能方便处理多个离子交换柱同时简易连接，单次实验吸附多种离子，降低实验操作人员的劳动强度，同时，需要克服残留树脂清除方面的不足。 *文献来源Silva S R， Ging P B， Lee R W， ZieglerA C， Chang C C Y， andAvanzino R J. 2000. A new method forcollection of nitrate from fresh water and theanalysis of nitrogen and oxygen isotope ratios. Journal of Hydrology, 228 :22—36
**文献来源Garten C T. 1992. Nitrogen isotope composition of ammoniumand nitrate in bulk precipitation肌dforest throughfall. International Journalof Environment Analytical Chemistry,47 :33_45 ***文献来源Chang C C Y，Langston J，Riggs M，Campbell D H，Silva S R andKendall C. 1999. A method fornitrate collection for S 15N and S 180 analysis fromwaters with low nitrate concentrations. Canadian Journal ofFisheries and AquaticSciences,56 :1856-186
发明内容
针对上述现有技术中存在的技术问题，本发明提供一种装置，该装置不仅能有效解决多个离子交换柱同时简易连接的问题，而且能解决交换柱中树脂残留清除问题。
具体的技术方案如下 —种水中离子吸附装置由布氏漏斗、单个或多个离子交换柱和抽滤瓶依次连接组成； 所述连接是指布氏漏斗、离子交换柱和抽滤瓶采用标准磨口连接，拆卸只需简单的插、拔，即可完成； 所述布氏漏斗抽气口带有阀门、下端具有标准磨口 ； 所述离子交换柱上、下端均带有标准磨口，内部O. 5 lcm处安装筛板存放离子交换树脂； 所述抽滤瓶瓶口带有标准磨口 ，抽气口带有阀门；
所述布氏漏斗、离子交换柱和抽滤瓶的磨口标准一致，便于连接。
当需要吸附水样中的离子时，依次连接布氏漏斗、单个或多个离子交换杵和抽滤瓶，关闭布氏漏斗抽气阀门，将水样倒入布氏漏斗中，自然流入单个或多个离子交换柱中，打开抽滤瓶抽气阀门，通过抽真空调节水样流速，达到满意流速(1升水2 4小时)后关闭抽滤瓶抽气阀门。如果连接两个交换柱分别装有氢型阳离子交换树脂(比如，国产的强酸性阳离子交换树脂，规格001X7(732)，氢型，粒度100 200目)和氯型阴离子交换树脂(比如，国产的强碱性阴离子交换树脂，规格201X7(717)，氯型，粒度100 200目)，水样通过两个交换柱后可以分别吸附其中的铵根离子(NH4+)和硝酸根离子(N03—)，用于测试分析铵根15N/14N同位素组成和硝酸根"N/ 及180/160同位素组成。再连接装有铬酸和硼离子等选择型树脂交换柱，还可以同时选择吸附这些离子，用于铬酸53Cr/52Cr和硼酸"B/10等相应的同位素组成测试分析。 当需要清除残留于夺换杵中的树脂时,关闭抽滤瓶的抽气阀门，依次连接单个需
要清除残留树脂的离子交换柱和布氏漏斗，在布氏漏斗中加水，抽滤瓶装满水并且交换柱中水柱高于筛板lcm后，用橡皮塞封闭布氏漏斗上端，打开布氏漏斗抽气阀门，反复抽真空，即可除去离子交换柱中残留的树脂。 本发明的有益效果是，可以方便的解决实验装置各部件连接问题，便于同时吸附水中多种离子问题，以及交换柱残留树脂清除问题。
图1现有的水中离子吸附装置结构示意图。
图2本发明装置结构示意图(吸附水中单一离子)。 图3本发明装置结构示意图(同时吸附水中多种离子，以两种为例) 图4图2和图3中的布氏漏斗结构示意图。 图5图2和图3中的离子交换柱结构示意图。 图6图2和图3中的抽滤瓶结构示意图。 图1中11.分液漏斗，12.橡皮塞，13.离子交换柱，14.抽滤瓶。 图2中1.布氏漏斗，2.离子交换柱，3抽滤瓶。 图3中1.布氏漏斗，2.离子交换柱，3抽滤瓶。 图4中41.抽气口阀门，42.标准磨口 。 图5中51.上端标准磨口 ， 52.下端标准磨口 ， 53.筛板。 图6中61.瓶口标准磨口，62.抽气口阀门。
具体实施例方式
在图2中，布氏漏斗(1)、离子交换柱(2)、抽滤瓶(3)之间采用标准磨口连接。
在图3中，两个离子交换柱(2)磨口串联，同时吸附水中两种离子(以两种为例)。
在图4中，布氏漏斗为中间带有抽气阀门(41)、下端带有标准磨口 (42)。
在图5中，离子交换柱为上(51)下(52)端带有标准磨口 。
在图6中，抽滤瓶瓶口带有标准磨口 (61)、抽气口带有阀门(62)。
当需要吸附水样中的离子时，依次连接布氏漏斗(1)、单个或多个离子交换柱(2)和抽滤瓶(3)，关闭布氏漏斗抽气阀门(41)，将水样倒入布氏漏斗(1)中，自然流入单个或多个离子交换柱(2)中，打开抽滤瓶抽气阀门(62)，通过抽真空调节水样流速，达到满意流速(l升水2 4小时)后关闭抽滤瓶抽气阀门(62)。如果连接两个交换柱(2)筛板(53)上分别装有氢型阳离子交换树脂(比如，国产的强酸性阳离子交换树脂，规格001 X 7 (732)，氢型，粒度100 200目)和氯型阴离子交换树脂(比如，国产的强碱性阴离子交换树脂，规格201X7(717)，氯型，粒度100 200目)，水样通过两个交换柱(2)后可以分别吸附其中的铵根离子(NH4+)和硝酸根离子(N03—)，用于测试分析铵根"N/"N同位素组成和硝酸根"N/"N及180/160同位素组成。再连接装有铬酸和硼离子等选择型树脂交换柱，还可以同时选择吸附这些离子，用于铬酸53Cr/52Cr和硼酸"B/、等相应的同位素组成测试分析。
当需要清除残留于交换杵中的树脂时，关闭抽滤瓶的抽气阀门(62)，依次连接单个需要清除残留树脂的离子交换柱(2)和布氏漏斗(l)，在布氏漏斗(1)中加水，抽滤瓶(3)装满水并且交换柱(2)中水柱高于筛板(53)lcm后，用橡皮塞封闭布氏漏斗(1)上端，打开布氏漏斗抽气阀门(41)，反复抽真空，即可除去离子交换柱(2)中残留的树脂。
整套装置安装和拆卸简单，只需要通过磨口 ((42)， (51)， (52)， (61))简单插拔即
可；部件((l)， (2)， (3))少便于携带，非常适合野外现场操作。
权利要求
一种水中离子吸附装置，由布氏漏斗、离子交换柱、抽滤瓶依次连接，其特征在于布氏漏斗、离子交换柱和抽滤瓶采用标准磨口连接。
2. 根据权利要求l所述的水中离子吸附装置，其特征在于布氏漏斗带有抽气阀门，下端带有标准磨口 ；离子交换柱上端、下端均带有标准磨口 ；抽滤瓶带有标准磨口和抽气阀门。
3. 根据权利要求1所述的水中离子吸附装置，其特征在于所连接的离子交换柱为单个或多个。
4. 根据权利要求l所述的水中离子吸附装置，其特征在于关闭布氏漏斗抽气阀，打开抽滤瓶抽气阀抽气为吸附水中离子过程；关闭抽滤瓶抽气阀，打开布氏漏斗抽气阀抽气为清除离子交换柱残留树脂过程。
全文摘要
本发明属于测试分析技术领域，尤其涉及一种吸附水中阴、阳离子，用于同位素组成测试的前处理实验装置。本发明由布氏漏斗、单个或多个离子交换柱和抽滤瓶依次标准磨口连接组成。本发明能够连接多个离子交换柱，同时吸附水中多种阴阳离子，降低了实验操作的劳动强度。本发明还能够有效解决树脂残留在交换柱中的树脂不易清除的难题。本发明安装简单、便于携带，尤其适合野外现场处理水样。
文档编号G01N1/02GK101776536SQ20091007692
公开日2010年7月14日 申请日期2009年1月14日 优先权日2009年1月14日
发明者王志民 申请人:中国科学院地理科学与资源研究所;中国科学院地质与地球物理研究所