专利名称：便携式水质重金属元素现场自动取样及处理装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种水质重金属元素现场测量的自动取样及样品前处理装置。自动取样及样品前处理装置可用于船载、现场、在线测量水质仪器的自动定量取样，并从水样中提取被测重金属组份，把组份自动送入离子源并对其加热，用于水质测量仪器的自动取样及对被测组份进行前处理。
背景技术：
目前，测量水质重金属元素尚不能实现现场采样及样品前处理，不具有现场实时、自动测量的功能，而仅限于实验室大型仪器如ICP-MS，原子吸收等分析方法。实验室分析要先进行采样，再运至实验室，路途中的保管和运输都带来一定的麻烦，这在一定程度上不能保持样品的新鲜度和样品的真实状态，另外还要投入大量技术人员对样品进行预处理和试样分析。整个测量周期长，效率低，而且准确性和及时性均不足。更为重要的是，不能对水质中痕量重金属元素进行现场、实时、连续分析监测，更不能在无人值守的海洋环境监测船上自动监测海水中的重金属污染情况，已不能满足环保部门实时、连续分析监测的基本要求。如何克服上述不足，则是研发人员所面临的设计课题。
发明内容
本发明提供了一种便携式水质重金属元素现场自动取样及样品前处理装置，它可以解决现有技术存在的不能现场采样及样品前处理所带来的各种弊端。
为了达到解决上述技术问题的目的，本发明的技术方案是，一种便携式水质重金属元素现场自动取样及处理装置，其特征在于它包括抽样泵、采样室、提取室以及取样转动机构，抽样泵的出水管与采样室进口连通，采样室与提取室之间设有弹簧阀。
在本发明中，还具有以下技术特征所述的取样转动机构的结构包括驱动机构和转动机构，驱动机构包括电磁阀B、控制杆、进给棘爪和棘轮，电磁阀B上端水平方向设有控制杆，该控制杆后端连接有弹簧；前端套在进给棘爪上，棘轮装在机座的机座轴上，棘爪与棘轮啮合；取样转动机构包括两转动杆、两转动架和螺旋灯丝座A、B，两转动杆分别上、下对称插装在棘轮上，每根转动杆上套装有转动架，螺旋灯丝座A、B分别装在上、下转动架上，螺旋灯丝座上部与提取室相通。
在本发明中，还具有以下技术特征采样室包括电磁阀A、活塞和弹簧阀，电磁阀控制活塞，活塞控制弹簧阀动作，弹簧阀将采样室进口和提取室隔开。
在本发明中，还具有以下技术特征机座下部设有电极，该电极与下部的螺旋灯丝座B相接，螺旋灯丝座B下部是离子源。
在本发明中，还具有以下技术特征提取室一侧连通沸石泵。
在本发明中，还具有以下技术特征所述的控制杆杆体外装有波纹管。
在本发明中，还具有以下技术特征灯丝为合金螺旋灯丝，灯丝采用铼钨合金。
本发明与现有技术相比具有以下优点和积极效果1、在测试仪器上安装上自动取样及前处理装置后，可实现现场取样，实时、自动监测的功能，节约了大量人力资源，提高了检测效率和测量准确度，使监测数据更具有实效性，从而更加准确、有效的指导海洋环境重金属污染的防治和治理工作。2、并能用于船载，对海洋环境进行实地无人监测，操作、控制方便易行，对环境不产生污染。3、可以给出被监测水质中重金属污染物的时空分布和迁移，提供可靠的、最新的环境数据，反映被研究对象的性质变化，全面了解和掌握监测环境中的综合质量状况及其变化规律。这项技术还可以应用于江、河、湖泊及各环境监测站、工厂的废水监测，具有很高的应用价值，能产生巨大的经济效益和社会效益。4、本装置结构简单，控制方便，取样和操作过程快速简便。
下面结合附图和实施例对本发明进行详细地描述。
图1是本发明自动取样及处理装置的结构示意图；图2是本发明自动取样及处理装置的结构装配图。
1、电磁阀A；2、活塞；3、提取室；4、螺旋灯丝A；5、转动杆；6、棘轮；7、转动架；8、螺旋灯丝B；9、离子源；10、弹簧；11、电极；12、电磁阀B；13、进给棘爪；14、控制杆；15、波纹管；16、连接沸石泵；17、弹簧阀；18、进水管道；19、进样口；20、水样；21、机座；21-1机座轴；22、抽样泵；23、采样室；24、取样转动机构；25、自动取样及处理装置。
具体实施例方式
参见图1和图2，本发明的自动取样及处理装置用标记25总代表。为了实现可现场采样及处理的问题，本发明的构思是一种便携式水质重金属元素现场自动取样及处理装置，它包括抽样泵22、采样室23、取样室3以及取样转动机构24，抽样泵22的出水管与采样室23进口19连通，采样室23与提取室3之间设有弹簧阀17。
取样的大致过程是样品20→抽样泵22→采样室23进口19→弹簧阀17→提取室3→螺旋灯丝A→取样转动机构24转动→螺旋灯丝B。
取样后，可通过电极11对样品加热处理。
采样室包括电磁阀A1、活塞2和弹簧阀17，电磁阀A1控制活塞2往复运动，活塞2控制弹簧阀17动作，使弹簧阀17打开，弹簧阀17将采样室23进口和提取室3隔开。
所述的取样转动机构的结构包括驱动机构和转动机构，驱动机构包括电磁阀B12、控制杆14、进给棘爪13和棘轮6，电磁阀B12上端水平方向设有控制杆14，该控制杆14后端连接有弹簧10；控制杆14前端套在进给棘爪13上，棘轮6装在机座21的机座轴21-1上，棘爪13与棘轮6啮合；取样转动机构包括两转动杆5、两转动架7和螺旋灯丝座A4、B8，两转动杆5分别上、下对称插装在棘轮6上，每根转动杆5上套装有转动架7，螺旋灯丝座A4、B8分别装在上、下转动架7上，螺旋灯丝座上部与提取室3相通。
机座21下部设有电极11，该电极11与下部的螺旋灯丝座B8相接，螺旋灯丝座B8下部是离子源9。
提取室3一侧连通沸石泵16。
平时，在未取样的工作状态下，抽样泵22泵入的样品液进入进口19，经进水管道18进入腔内，再经机座上的排液管(图中未画出)排出。
需要取样时，由仪器控制中心发出指令，电磁阀1动作推动活塞2向右移动，顶开弹簧阀17，使采样室23进口19与提取室3连通，样品20从进口19进入提取室3，由于提取室3进口处的喷射孔隙很小，水样以一定压力从喷射孔喷到提取室3。喷入的试剂量为几毫克，每份液体试样形成紧密射流，能确保90％的已导入溶液击中到螺旋灯丝A4上。提取室3与沸石泵16及冷凝器相连，可以起到抽真空并除去水汽的作用，该部分具有冷凝作用，使样品在低温、低压下除去水份，剩下的待测组份则留在螺旋灯丝A4上。取样完成后，电磁阀B12开启，顶升控制杆14，控制杆14带动进给棘爪13上下运动，因而使棘轮6绕机座轴21-1转动，棘轮6在转动时，将上部已取样的螺旋灯丝座A4旋转180°到下方的螺旋灯丝B8处，而螺旋灯丝B8则旋转180°到上部螺旋灯丝座A4处等待下次取样。
带有新提取样品的灯丝直接占有离子源9的小室，并根据被测重金属组份如Pb、Hg、Cr、Cd、Fe、Zn、Mn、Cu、As等化合物的熔点不同加热到不同的温度，灯丝采用铼钨合金，加热温度可控，用电子束对被测组份进行轰击，使其充分电离，能大大提高仪器的测量准确度。测量完毕的金属灯丝重新从离子源回到取样室，进行下一次取样。
便携式水质重金属元素现场测量系统的自动取样及处理机构可以自动提供测量系统定量的水样，并使待测重金属物质残留在灯丝上，把待测重金属物质自动送入离子源并对其前加热，提高离子化效率，本装置也可用于对水中其它元素分析测量的仪器中。
当然，上述举例并非是对本发明的限制，在本发明构思下，还可以有变化、替换、改型和添加，也应属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种便携式水质重金属元素现场自动取样及处理装置，其特征在于它包括抽样泵、采样室、提取室以及取样转动机构，抽样泵的出水管与采样室进口连通，采样室与提取室之间设有弹簧阀。
2.根据权利要求1所述的一种便携式水质重金属元素现场自动取样及处理装置，其特征在于所述的取样转动机构的结构包括驱动机构和转动机构，驱动机构包括电磁阀B、控制杆、进给棘爪和棘轮，电磁阀B上端水平方向设有控制杆，该控制杆后端连接有弹簧；前端套在进给棘爪上，棘轮装在机座的机座轴上，棘爪与棘轮啮合；取样转动机构包括两转动杆、两转动架和螺旋灯丝座A、B，两转动杆分别上、下对称插装在棘轮上，每根转动杆上套装有转动架，螺旋灯丝座A、B分别装在上、下转动架上，螺旋灯丝座上部与提取室相通。
3.根据权利要求1或2所述的一种便携式水质重金属元素现场自动取样及处理装置，其特征在于采样室包括电磁阀A、活塞和弹簧阀，电磁阀控制活塞，活塞控制弹簧阀动作，弹簧阀将采样室进口和提取室隔开。
4.根据权利要求3所述的一种便携式水质重金属元素现场自动取样及处理装置，其特征在于机座下部设有电极，该电极与下部的螺旋灯丝座B相接，螺旋灯丝座B下部是离子源。
5.根据权利要求4所述的一种便携式水质重金属元素现场自动取样及处理装置，其特征在于提取室一侧连通沸石泵。
6.根据权利要求5所述的一种便携式水质重金属元素现场自动取样及处理装置，其特征在于所述的控制杆杆体外装有波纹管。
7.根据权利要求6所述的一种便携式水质重金属元素现场自动取样及处理装置，其特征在于灯丝为合金螺旋灯丝，灯丝采用铼钨合金。
全文摘要
本发明提供了一种便携式水质重金属元素现场自动取样及处理装置，其特征在于它包括抽样泵、采样室、提取室以及取样转动机构，抽样泵的出水管与采样室进口连通，采样室与提取室之间设有弹簧阀。在测试仪器上安装上自动取样及前处理装置后，可实现现场取样，实时、自动监测的功能，节约了大量人力资源，提高了检测效率和测量准确度，使监测数据更具有实效性，从而更加准确、有效的指导海洋环境重金属污染的防治和治理工作。并能用于船载，对海洋环境进行实地无人监测，操作、控制方便易行，对环境不产生污染。
文档编号G01N1/28GK1595093SQ20041002440
公开日2005年3月16日 申请日期2004年6月23日 优先权日2004年6月23日
发明者刘孟德, 高杨, 杨立, 姜人好, 鲁成杰, 纪宝存, 惠力, 朱洪海 申请人:山东省科学院海洋仪器仪表研究所