海水中有机污染物富集装置及富集方法_2

文档序号:9450894阅读:来源:国知局
,可实现待测海水进样以及目标污染物萃取富集过程的全程自动控制,特别适合对大体积水样中各类痕量有机污染物的萃取富集。通过并行设计多路取样、搅拌、洗脱系统,一次处理可生成多个待测样,不仅成倍地提升了海水样品的前处理效率,而且每两个待测样作为平行样,可分别用来对有机污染物进行定性定量检测,例如针对水体样本中不同种类痕量有机物(如PAHs,PCBs, OCPs等)的定性定量检测。此外,通过采用永磁铁配合玻璃管的设计方式对磁性萃取介质进行吸附和脱离,可以有效解决电磁铁由于剩磁导致萃取介质脱离不完全而造成的检测误差,提高了检测精度。
[0017]结合附图阅读本发明实施方式的详细描述后,本发明的其他特点和优点将变得更加清楚。
【附图说明】
[0018]图1是本发明所提出的海水中有机污染物富集装置的一种实施例的整体结构示意图;
图2是图1的前视图;
图3和图4是图1中搅拌转移系统的两个不同方向的结构示意图;
图5是图1中涡旋系统的一种实施例的结构示意图;
图6是图5的纵向剖视图;
图7是本发明所提出的有机污染物富集方法的一种实施例的工作流程图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】进行详细地描述。
[0020]在本实施例的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本实施例和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
[0021]本实施例为了加快海水中持久性有机污染物的萃取富集速度,提高样品的处理通量,避免水样在运输过程中潜在的污染和性质改变等问题,提出了一种采用磁性纳米粒子萃取富集海水中持久性有机污染物的方法,通过搅拌、永磁铁吸附、转移、涡旋洗脱等一系列处理手段实现对目标有机污染物的快速富集。
[0022]为实现上述设计目的,本实施例首先设计了一种用于富集海水中有机污染物的装置,真正实现了从进样到萃取富集处理的完全自动化。
[0023]参见图1所示,本实施例的海水中有机污染物富集装置(以下简称富集装置)主要由基座100、自动进样系统200、涡旋系统600、样品瓶平移系统300、搅拌转移系统400和运动系统500等部分组成。其中,基座100作为整个装置的承载平台,支撑并承载所述的自动进样系统200、样品瓶平移系统300、搅拌转移系统400、运动系统500和涡旋系统600,使装置形成一个整体,便于搬运。为了提高海水样品的富集效率,本实施例采用平行处理-直线排布的方式设计整个装置,把部件按照进样-样品瓶平移-搅拌萃取-涡旋洗脱的顺序直线式布设,并可根据具体用途和对设备体积的限制拓展成N行,所述N为大于I的正整数,优选设计成2~6行,从而可以在一次富集过程同时生成N个待测样,不仅使得富集效率N倍提升,而且可将每两个待测样作为一组平行样对有机污染物进行定性定量检测,例如针对水体样本中不同种类痕量有机物(如PAHs,PCBs, OCPs等)的定性定量检测,进而有助于提高检测结果的准确性。
[0024]将所述自动进样系统200和涡旋系统600分设在基座100的相对两侧,例如,将自动进样系统200布设在基座的左侧,将涡旋系统600布设在基座的右侧,样品瓶平移系统300布设在中间,如图1、图2所示,形成直线排布方式。在所述自动进样系统200中设置进样管201、过滤器202、蠕动栗203、电磁阀204和出样管205,各部件可以直接安装在基座100上(如图1所示),也可以首先安装在一个独立的壳体上,然后再装配到所述的基座100上。将所述进样管201从基座100上向外伸出,以能够伸入到待测的海水样品溶液中吸取海水样品。将所述进样管201、过滤器202、蠕动栗203、电磁阀204和出样管205通过管道顺次连通,在需要吸取海水样品时,首先打开电磁阀204将进样管路连通,然后启动蠕动栗203提供抽吸力。待测的海水样品在蠕动栗203的抽吸力的作用下,经进样管201进入过滤器202,通过过滤器202过滤掉其中的杂质后,经由蠕动栗203、电磁阀204和出样管205注入到样品瓶平移系统300中的样品瓶301中,完成自动进样过程。为了提高富集效率,本实施例在所述自动进样系统200中设计了 N个出样管205,图1以N=2为例进行了图示。将N个出样管205前后并行排布,并与样品瓶平移系统300中的N个样品瓶301的瓶口一一相对,以实现准确注射。
[0025]在本实施例中,所述过滤器202的过滤孔径优选为0.45微米,以有效过滤杂质,避免管路阻塞。进样容积的控制可以由所述蠕动栗203的栗速和所述电磁阀204的通电时长(所述电磁阀204的阀芯通电打开、断电闭合)加以调节。当然,所述蠕动栗203也可以采用其他水栗加以替换,本实施例对此不进行具体限制。
[0026]在所述样品瓶平移系统300中设置有样品瓶301、承载板302和动力部。所述样品瓶301设置有N个,前后并行排放在承载板302上,图1以并排放置两个样品瓶301为例进行了图示。由于有机污染物在海水样品中的含量很低,因此,所述样品瓶301的容积以IL为宜。为了避免样品瓶301在平移过程中发生倾倒,本实施例优选在承载板302上开设凹槽,以形成样品瓶301的底座,对样品瓶301进行限位。将承载板302安装在动力部上,通过动力部驱动承载板302携带样品瓶301平移。
[0027]在所述动力部中设置有作为动力源的步进电机303,结合图1、图2所示,所述步进电机303通过联轴器304连接丝杆311,驱动丝杆311转动,丝杆311上套装有丝杆螺母306,将承载板302固装在所述的丝杆螺母306上,在步进电机303驱动丝杆311转动时,丝杆螺母306带动承载板302平移。为了实现对所述丝杆311的支撑,本实施例在所述基座100上安装了左、右两个轴承座307、305,所述轴承座307、305可以采用首先安装在一块底板310上,然后再将所述底板310安装到基座100上的方式进行设计。将所述丝杆311的一端伸入轴承座307中,并通过弹簧卡子卡牢限位;另一端设计成三段阶梯状,从头部向内依次为光轴段、外螺纹段和光轴段,且直径逐段变大。将轴承座305套装在位于内侧的光轴段上,并用带止位销钉的螺母旋于所述的外螺纹段,加以调整固定。然后,将位于丝杆311头部的所述光轴段与联轴器304的一端相连,联轴器304的另一端连接步进电机303的输出轴,实现传动。
[0028]优选的,本实施例设计所述轴承座307呈凸字形结构,内部通孔设有轴承,所述轴承的布设位置可在内孔中沿轴向调整,凸字形结构的双肩设有安装孔,通过螺栓安装于底板310上。
[0029]为了对承载板302起到支撑导向的作用,本实施例在基座中间区域的前后两侧还设置有滑轨308,滑轨308上安装有滑块309,将所述承载板302固定在滑块309上,使承载板302通过滑块309在滑轨308上直线平移。
[0030]本实施例在左、右两块基板310上还可以进一步安装接近开关,以对承载板302的移动位置进行精确控制。
[0031]在所述样品瓶平移系统300的上方设置所述的搅拌转移系统400,如图1所示,以完成对样品瓶301中的海水样品的搅拌和有机污染物的吸附转移工作。在所述搅拌转移系统400中设置有N个搅拌器401和N个底部封闭的玻璃管402,结合图3、图4所示。所述N个搅拌器401用于对N个样品瓶301中的海水样品进行搅拌;在每一个所述的玻璃管402中均安装有永磁铁,将永磁铁通过提拉绳连接至卷升机构,以通过卷升机构带动永磁铁在玻璃管402中升降,吸附或者释放磁性萃取介质。
[0032]具体来讲,可以在所述搅拌转移系统400中设置一块基板405,基板405下方安装所述的搅拌器401、玻璃管402和搅拌电机406,上方安装卷升机构以及带动搅拌器401旋转的同步轮,如图3、图4所示。将所述搅拌电机406通过联轴器408连接轴412,将主同步轮409固定在轴412上,从而使搅拌电机406可以驱动主同步轮409旋转。为了降低装置成本,达到使用一台搅拌电机406同时驱动N个搅拌器401旋转的目的,本实施例采用联动设计,在基板405上设置N个从同步轮410,相邻两个从同步轮410之间采用同步带411连接,且位于首位的从同步轮410通过同步带407连接所述的主同步轮409,以实现动力传递。将所述的N个搅拌器401与N个从同步轮410——对应连接,具体可以将搅拌器401通过联轴器423、轴承座421与轴413连接,然后将从同步轮410固定到轴413上,以使从同步轮410能够带动搅拌器401旋转。
[0033]为了方便安装,本实施例设计轴413为五级阶梯状,将从同步轮410套装于第一轴段,并通过侧面设计的螺钉固联;第二轴段起到隔环作用,将所述从同步轮410与所述轴承座421隔离开;第三轴段与所述轴承座421的内轴承相配合;第四轴段为螺纹孔段,便于安装带止
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