一种用于测定地表水溶液中自由离子的原位被动采样装置的制作方法

本实用新型属于浓度测定技术领域，具体而言，涉及一种用于测定地表水溶液中自由离子的原位被动采样装置。

背景技术：

自然水体和饱和层土壤中，自由离子态是与其生物有效性和毒性密切相关的形态，硝酸盐、磷酸盐、钾、钠等离子态养分无论是截获、集流还是离子扩散都能进入植物细胞，被植物吸收利用。同样的，重金属自由离子态也能进入植物细胞造成植物损害或积累，通过食物链影响到人群健康。因此，对自由态阴阳离子的采样和分析对于自然环境中重金属形态源解析、生物毒性分析、人体健康风险评估等非常重要。

目前，已有多种测定自由态或非稳定络合态重金属的方法，如膜计时电位分析法、扩散梯度薄膜法(DGT)、整体凝胶微电极法、离子选择电极法(ISE)、阳极溶出伏安法(ASV)、渗透液相膜技术和道南膜技术。

近年发展起来的道南膜技术(DMT)能同时测定多种自由态金属离子，并且DMT由于具有对原溶液干扰小、测定范围较广且能同时测定多种重金属离子等特点而得到较快发展和广泛应用。现有DMT技术主要用于包括土壤溶液、自然水体等溶液体系中自由态重金属阳离子浓度测定，如用于水体及土壤溶液中Mg²⁺、Fe³⁺、Al³⁺形态测定，并有相应的实验室装置和原位采样装置。

技术实现要素：

本实用新型针对现有采样和测定工具中的不足，提供一种用于测定地表水溶液中自由离子的原位被动采样装置，包括：

阴离子交换膜和阳离子交换膜、圆台形被动采样腔、O型密封圈，其中：

圆台形被动采样腔包括待测液室和背景溶液室，所述背景溶液室设置有背景溶液进样口和背景溶液出样口，所述待测液室设置有待测液进样口和待测液出样口；

圆台形被动采样腔的阴离子交换膜端腔体最大端面直径大于阳离子交换膜端腔体最大端面直径。

优选的，圆台形被动采样腔的母线与轴线的夹角范围为15°～30°。

优选的，圆台形被动采样腔的阳离子端腔体一个端面的直径为61mm，阳离子端腔体另一个端面的直径为26mm；阴离子端腔体一个端面的直径为81mm，阴离子端腔体另一个端面的直径直径为46mm。

优选的，圆台形被动采样腔的厚度为20mm。

本实用新型基于已有DMT动力学方法基础原理，利用待测溶液中和背景溶液之间阴、阳离子的浓度差和离子膜的选择透过性对溶液中的待测阴、阳离子分别进行提取，可同时提取溶液中阴、阳离子的含量，通过增大阴离子提取端膜的接触面积缩短阴离子扩散平衡时间，降低吸附，扩大背景溶液测定容积，同时也可以实现自由阳离子的提取和分析测定，也可用于自然水体和土壤提取溶液中自由离子的实验室采样和测定。

附图说明

图1是本实用新型中用于测定地表水溶液中自由离子的原位被动采样装置的正视图。

图2是本实用新型中用于测定地表水溶液中自由离子的原位被动采样装置的左视图。

图3是本实用新型中用于测定地表水溶液中自由离子的原位被动采样装置的右视图。

附图标记说明：

阴离子交换膜-1、阳离子交换膜-2、圆台形被动采样腔-3、O型密封圈-4、待测液进样口-5、待测液出样口-6、背景溶液进样口-7、背景溶液出样口-8。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本实用新型进行说明，但本实用新型并不局限于此。

实施例1

本实用新型提供的一种用于测定地表水溶液中自由离子的原位被动采样装置，包括：

阴离子交换膜1和阳离子交换膜2、圆台形被动采样腔3、O型密封圈4，其中：圆台形被动采样腔3包括待测液室和背景液室，所述待测液室设置有待测液进样口5和待测液出样口6，所述背景溶液室设置有背景溶液进样口7和背景溶液出样口8；圆台形被动采样腔3的阴离子交换膜端腔体最大端面直径大于阳离子交换膜端腔体最大端面直径。

可以理解的，圆台形被动采样腔3的母线与轴线的夹角范围约为15°～30°。

作为示例，圆台形被动采样腔3的阳离子端腔体一个端面的直径为61mm，阳离子端腔体另一个端面的直径为26mm；阴离子端腔体一个端面的直径为81mm，阴离子端腔体另一个端面的直径直径为46mm。作为示例，圆台形被动采样腔3的厚度可以为20mm。

作为示例，离子交换膜可以选用杜邦公司的55165 2U阳离子交换膜和55164 2S阴离子交换膜。

使用时，圆台形被动采样腔3的背景溶液室背景溶液进样口7和背景溶液出样口8通过特氟龙软管和蠕动泵与背景溶液储存容器相连接，待测液室的待测液进样口5和待测液出样口6通过特氟龙软管和蠕动泵与待测液储存容器相连接，调节蠕动泵转速使得待测液与背景溶液在一定时间内达到平衡，背景溶液中自由离子平衡浓度即为待测液中该自由离子的浓度值，停止蠕动泵，取下装置，从已达平衡的背景溶液中取出适量背景溶液，分别用于阴阳自由离子浓度的分析测试。

使用前，上述用于测定地表水溶液中自由离子的原位被动采样装置的清洗准备步骤为：先用0.1M HNO3浸泡并振荡2次；然后使用超纯水(UPW)清洗并振荡两次；晾干备用。

配套软管的清洗准备步骤为：先用0.1mol L-1HNO3清洗2次；然后使用UPW清洗1次；然后使用背景溶液清洗2次(每次至少2小时)；使用纯水清洗2次；晾干备用。

可以理解的是，以上是为了阐述本实用新型的原理和可实施性的示例，本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。