分子泵23相连，顶空进样设备箱体24内部设置有样品加热池25，气体进样导管21伸入到样品加热池25内的顶空瓶12上部，吹扫针26伸入到样品加热池25内的顶空瓶12下部，吹扫针26、质量流量计27、压力表28、减压阀29与高纯氮气瓶30依次相连。
[0051]使用连续检测水中挥发性有机物浓度的监测装置前，首先利用挥发性有机物的标准物质来标定质子转移反应飞行时间质谱在线分析系统(包括:进样口 1、质子转移反应离子源18、飞行时间质量分析器17、离子检测器16、光电倍增器15、真空腔体22、涡轮分子泵23)，确立水中挥发性有机物的标准物质的浓度与质谱图中对应的分子离子峰的峰面积之间的线性回归方程。首先打开高纯氮气瓶30开关，调节减压阀29使压力表28示数为0.5MPa，开启涡轮分子泵23，维持真空腔体22内部的质子转移反应离子源18、飞行时间质量分析器17和离子检测器16的高真空状态，高真空可以有效减少本底干扰，同时避免发生不必要的离子-分子反应。并通过电脑13设定进样口 19的温度处于280°C高温状态、质子转移反应离子源18的温度、光电倍增器15电压为1.0KV等仪器参数并准备就绪。配制不同浓度的含有多种挥发性有机物标准物质的混合标准水样(浓度为10、20、30、40和60 μ g/L)后，移取20ml至顶空瓶12中，然后将5个不同浓度的混合标准水样置于罐装贮样器10中。待样品加热池25温度达到设定温度50°C时，利用机械抓手11依次抓取5个盛有不同浓度的混合标准水样的顶空瓶12放置于样品加热池25中50°C平衡lOmin，使顶空瓶12中的挥发性有机物在预热及平衡过程中从水中扩散到液面上部的气相中。调节质量流量计27，使高纯氮气吹扫流量保持100ml/min，利用吹扫针26依次氮气吹扫5个顶空瓶12中5个不同浓度的混合标准水样液面上部的达到气液平衡状态的气体样品，气体样品和氮气经气体进样导管21进入除水器20干燥除水。干燥的气体样品接着进入质子转移反应飞行时间质谱分析系统的进样口 19，依次经质子转移反应离子源18发生质子转移反应实现分子离子化、飞行时间质量分析器17根据漂移时间不同分离带一个质子的不同分子离子峰、离子检测器16采集分子离子信号、光电倍增器15信号放大后，得到对应分子离子峰质谱图，混合标准水样的质谱图信息和各挥发性有机物的分子离子峰的峰面积信息在电脑13上面显示，利用电脑13的软件对5个不同浓度的混合标准水样中各标准物质的进样浓度与分子离子峰面积进行线性方程回归，得到混合标准水样中各待测挥发性有机物的线性回归方程，并存储于电脑13中，为连续检测地表水及废水等实际样品中挥发性有机物浓度做好准备。
[0052]将采样口 I垂直向下没入地表水或废水中并固定好。开启低温循环冷却装置9，低温循环冷却装置9里面盛有无水乙醇，低温冷却盘管8与低温循环冷却装置9相连，通过低温冷却盘管8中乙醇的低温冷却循环使惰性采样传输管始终处于低温状态，确保水质样品的低温冷却效果，维持样品稳定性，避免挥发，并有效减少管路吸附，保证水质样品采样传输的准确性。
[0053]开启计量泵4的电源抽取地表水或废水，水质样品依次经过:采样口 I采样及网格初步过滤、过滤器2脱除水中细小颗粒物、缓冲罐3稳定水体防止出现湍流进而有利于维持样品稳定性、计量泵4准确控制流量到达三通球阀5。通过三通球阀5的切换，一方面可以使水体由计量泵4出口经过机械灌装手7进入灌装贮样器10内的顶空瓶12成为待测样品用于检测水中挥发性有机物浓度，另外也可以将不需要检测的水质样品排放至废液罐6中。
[0054]旋转三通球阀5使得计量泵4所在管路仅与机械灌装手7相通，水体由计量泵4出口到达机械灌装手7。机械灌装手7由电脑13精确控制，可以上下左右前后以及旋转移动，通过自身携带的红外探头自动选择相应顶空瓶12分装，并根据机械灌装手7下部自带的液位传感器确定顶空瓶12中水质样品的液位。机械灌装手7将待测水样按时间顺序注射分装到灌装贮样器10内的多个顶空瓶12中，灌装贮样器10通过自身转动从而有效配合机械灌装手7完成水质样品分装。
[0055]设定顶空进样设备箱体24内的样品加热池25温度，并达到设定温度。机械抓手11用于顶空瓶瓶盖31密封以及由灌装贮样器10至样品加热池25的自动输送，机械抓手11由电脑13控制，可以上下左右前后以及旋转移动。利用机械抓手11旋转顶空瓶瓶盖31完成顶空瓶12密封，然后按采样时间先后顺序依次抓取盛有待测水质样品的顶空瓶12放至样品加热池25中，进行水质样品预热并达到气液平衡状态。顶空瓶12中的水质待测样品在预热过程中从水中扩散到液面上部的气相中，平衡固定的时间后，吹扫针26穿透顶空瓶瓶盖31上的垫片并没入待测水质样品液面以下。通过调节与高纯氮气瓶30相连的质量流量计27使高纯氮气吹扫流量保持100ml/min，作为载气的氮气通过吹扫针26吹扫顶空瓶12中各待测水质样品液面上部的达到气液平衡状态的气体样品，气体样品中的挥发性有机物随着氮气经过气体进样导管21进入除水器20。
[0056]除水器20采用渗透膜式干燥器，除去气体样品中水分，但不损失气态样品中水溶性挥发性有机物。
[0057]干燥后的样品气进入质子转移反应飞行时间质谱分析系统测定挥发性有机物浓度。质子转移反应飞行时间质谱分析系统包括:进样口 19、质子转移反应离子源18、飞行时间质量分析器17、离子检测器16、光电倍增器15、真空腔体22、涡轮分子泵23。
[0058]干燥后的气体样品中的挥发性有机物到达进样口 19，并在高温进样口完全气化，接着进入质子转移反应离子源18。
[0059]在质子转移反应离子源18内，通过阴极辉光放电使得作为反应试剂离子的水合氢离子H3O+与待测气体样品中的挥发性有机物分子发生质子转移反应，生成带一个质子的特定分子离子。
[0060]不同的分子离子通过飞行时间质量分析器17按照因质荷比不同而导致漂移时间有差异的原理依次进行分离，质荷比越小，漂移时间越短，越早到达离子检测器16。
[0061]离子检测器16不断采集检测到的分子离子的信号，再经过光电倍增器15进行信号放大处理后，分析结果传输到达电脑13。
[0062]质子转移反应离子源18、飞行时间质量分析器17和离子检测器16位于真空腔体22内部，真空腔体22的高真空状态由涡轮分子泵23不断抽真空来维持。
[0063]地表水或废水中挥发性有机物浓度在线检测数据在电脑13显示。电脑13还可查询比对、存储和管理检测数据，以及控制和修改包括机械灌装手7、机械抓手11、质子转移反应离子源18、飞行时间质量分析器17、离子检测器16、光电倍增器15在内的仪器参数设置。水中挥发性有机物浓度超标时，报警器14立即自动鸣响警示。
【主权项】
1.一种用于连续在线检测水中挥发性有机物浓度的监测装置，包括采样口(1)，其特征在于采样口(1)、过滤器(2)、缓冲罐(3)与计量泵(4)依次相连，计量泵(4)通过三通球阀(5)分别与废液罐(6)、机械灌装手(7)相连，采样口⑴与三通球阀(5)之间的管道外侧缠绕有低温冷却盘管(8)，低温冷却盘管(8)与低温循环冷却装置(9)相连，灌装贮样器(10)上方设置有机械灌装手(7)和机械抓手(11)，灌装贮样器(10)内部设置有顶空瓶(12)，机械灌装手(7)和机械抓手(11)分别与电脑(13)相连，报警器(14)、电脑(13)、光电倍增器(15)、离子检测器(16)、飞行时间质量分析器(17)、质子转移反应离子源(18)、进样口(19)、除水器(20)与气体进样导管(21)依次相连，离子检测器(16)、飞行时间质量分析器(17)和质子转移反应离子源(18)设置在真空腔体(22)内部，真空腔体(22)与涡轮分子泵(23)相连，顶空进样设备箱体(24)内部设置有样品加热池(25)，气体进样导管(21)伸入到样品加热池(25)内的顶空瓶(12)上部，吹扫针(26)伸入到样品加热池(25)内的顶空瓶(12)下部，吹扫针(26)、质量流量计(27)、压力表(28)、减压阀(29)与高纯氮气瓶(30)依次相连。
【专利摘要】本实用新型涉及一种水质连续检测装置，具体涉及一种用于连续在线检测水中挥发性有机物浓度的监测装置。本实用新型采样准确、采集到的样品具有代表性、样品传输过程无损耗、管壁吸附少，能对较脏废水实施挥发性有机物浓度在线检测，采用质子转移反应飞行时间质谱分析系统测试水中挥发性有机物浓度，样品分析速度快、检测的挥发性有机物种类及数目多；一旦挥发性有机物浓度超标，报警器及时鸣响警示，使用方便。
【IPC分类】G01N27-62
【公开号】CN204269595
【申请号】CN201420821180
【发明人】王新娟, 肖洋
【申请人】王新娟, 肖洋
【公开日】2015年4月15日
【申请日】2014年12月19日