专利名称：基于复合膜的水中挥发性有机物的分离装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种基于PDMS/PVDF复合膜的水中挥发性有机物的分离装置，属于样品前处理技术领域。吹扫气、水样与复合膜直接接触，水中的挥发性有机物经复合膜与水基体分离后，随吹扫气进入分析仪器进行分离分析。由于微通道为平行阵列式，水样与膜、膜与吹扫气之间的接触面积大，萃取效率高，同时水样、吹扫气均处于动态，使边界层厚度减小，传质速率加快。该装置结构简单、操作简易，同时实现了水中挥发性有机物的在线采样，不需要额外的除水装置。
背景技术：
环境样品中的挥发性有机化合物浓度较低，一般在ng/L到y g/L水平，为达到仪器的检测限必须对样品进行前处理。挥发性化合物的前处理主要包括吹扫捕集、静态顶空、固相微萃取、固相萃取、超临界流体萃取、微波辅助萃取、液-液萃取、超声萃取、索氏萃 取和膜技术等技术。其中，液液萃取、静态顶空和动态顶空技术耗时较长；固相微萃取技术和膜萃取技术富集速度较快，但富集倍数低，对超痕量的挥发性有机化合物无法分析检测，而且无法做到在线样品采样。吹扫捕集技术由于具有高的灵敏度，被广泛用于挥发性有机化合物的富集，其作为样品的无溶剂前处理方式，对环境不造成二次污染，而且具有取样量少、富集效率高、受基体干扰小及容易实现在线检测等优点。美国国家环保局和日本的国家标准多采用吹扫捕集作为水样品前处理技术，分析可挥发性有机化合物。近年来我国采用吹扫捕集法分析水中挥发性有机物的文献报道也较多，但多数都是使用进口的吹扫捕集装置，仪器价格昂贵，难以普及推广使用。另外，吹扫捕集技术也有不足之处测定水样时会伴有水蒸气的吹出，不利于下一步的吸附，富集效率降低，并且水也可能使火焰型检测器淬灭，无法进行测定；对于某些水样，吹扫会引起发泡现象，使部分有机物不能完全吹出造成样品损失从而影响测定结果。
实用新型内容本实用新型提供了一种基于PDMS/PVDF复合膜的水中挥发性有机物的分离装置。PDMS/PVDF疏水膜完全实现了挥发性有机物和水基体的分离，并且不会导致火焰型检测器淬灭。该装置可以直接与通用型气相色谱仪、色谱-质谱联用仪的进样口相连。本实用新型结构简单、操作简易、经济实用，可以实现水中挥发性有机物的在线采样，不需要额外的除水装置。为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为一种基于PDMS/PVDF复合膜的水中挥发性有机物的分离装置。其由两块表面刻有对应微通道的有机玻璃及其间夹持的复合膜构成。两块有机玻璃上的微通道两端分别设有物料进口和出口，两块有机玻璃上的微通道相互对应。所述两块有机玻璃上的微通道呈面对称设置。[0009]所述的有机玻璃微通道为宽1mm、深0. 5mm、长IOcm的沟槽,采用机械加工技术在有机玻璃上刻出，沟槽并排排列，首尾相连。所述的膜采用孔径为0. 22 i! m的聚偏氟乙烯(PVDF)膜。水样的物料进口与吹扫气的物料出口位于两块有机玻璃上的微通道的首端或尾端，同样，水样的物料出口与吹扫气的物料进口位于两块有机玻璃上的微通道的尾端或首端；使水样流动的方向与吹扫气流动的方向相反，二者都处于动态的模式。膜与上下两块有机玻璃微通道的四周采用聚四氟乙烯脱脂带密封，两块有机玻璃及膜用螺钉把紧。吹扫气的物料出口直接与通用型气相色谱仪的进样口、或色谱-质谱联用仪的进样口相连。本实用新型的技术方案具有以下优点I、采用PDMS/PVDF疏水膜，可以有效的将挥发性有机物与水基体分离，同时PDMS/PVDF膜对挥发性有机物有一定的富集效果，提高萃取效率。2、吹扫气、水样与复合膜直接接触，同时水样与吹扫气流动方向相反的方式，增大了传质速率和萃取效率。3、整个装置结构简洁，易拆卸和修理，操作简易。实现了水中挥发性有机物的在线采样，能与任何通用型气相色谱仪、气相色谱-质谱联用仪或气相色谱-红外光谱联用仪相连接。4、实现了挥发性有机物和水基体的分离，不需要额外的除水装置。
图I为本实用新型的装置分解结构示意图；其中A_复合膜；B_有机玻璃；C_微通道。图2为采样过程示意图；图3为采用本实用新型装置检测水中挥发性有机化合物的色谱图。
具体实施方式
参考图2所示，水样在线采样，通过富集装置，再与气相色谱联用。富集装置采用Imm I. D. X2. 3mm 0. D. X Ilcm的石英管,将经过老化处理的40mg石墨化碳黑填于石英管中，两段填料用少量玻璃纤维隔开。紧贴采样吸附管外壁螺旋缠绕电阻值为5. 5 Q的加热丝，加热丝连接到温度控制器上。按照以下步骤完成在线采样、富集、热脱附和色谱进样I、启动注射泵，打开吹扫气(N2)阀，水样、吹扫气通过微通道，吹扫气携带挥发性有机物进入吸附管，完成挥发性有机物的富集。2、关闭吹扫气阀，同时将接触调压器的电压调为25V，7s后将电压调为10V，加热丝温度迅速上升310°C，被吸附的挥发性有机物基本从吸附剂上解析。打开载气(N2)阀，载气反吹，压缩谱带进入气相色谱仪。应用例一种基于PDMS/PVDF复合膜的水中挥发性有机物的分离装置，如图I所示。其由两块表面刻有对应微通道的有机玻璃及其间夹持的复合膜构成。两块有机玻璃上的微通道两端分别设有物料进口和出口，两块有机玻璃上的微通道相互对应，并以膜呈面对称设置。所述的有机玻璃微通道采用机械加工技术在有机玻璃板上刻出宽1mm、深0. 5mm、长IOcm的沟槽，并且20根并排排列，每根与每根之间首尾相接。使用时，微通道中的吹扫气、水样与复合膜直接接触。利用图I所示本实用新型的水中挥发性有机物分离装置与富集装置、气相色谱联用测试水中0. Ippm的二氯甲烷、氯仿、四氯化碳、甲苯、1，2- 二氯苯。测试条件水样流速96ml/h、吹扫气(N2)流速5ml/min、吸附剂石墨化炭黑(graphitized carbon black STH-2)。气相色谱分析条件分流/不分流进样口温度250°C ；FID检测器温度280°C ；30mX0. 53mm i. d 0V-1701毛细管柱；不分流进样；氮气作载气，恒流4ml/min ;初始柱温 40°C，保持lmin，以15°C /min的速率升到200°C，保持lmin。色谱分析图见图3。
权利要求1.基于复合膜的水中挥发性有机物的分离装置，其由两块表面刻有对应微通道的有机玻璃及其间夹持的复合膜构成；两块有机玻璃上的微通道两端分别设有物料进口和出口，两块有机玻璃上的微通道相互对应。
2.按照权利要求I所述的装置，其特征是所述两块有机玻璃上的微通道呈面对称设置。
3.按照权利要求I或2所述的装置，其特征是所述的有机玻璃微通道为宽1mm、深0.5mm、长IOcm的沟槽，采用机械加工技术在有机玻璃上刻出，沟槽并排排列，首尾相连。
4.按照权利要求I所述的装置，其特征是所述的复合膜采用孔径为0.22 y m的聚偏氟乙烯(PVDF)膜为基底。
5.按照权利要求1、2或4所述的装置，其特征是水样的物料进口与吹扫气的物料出口分别位于两块有机玻璃上的微通道的首端或尾端，同样，水样的物料出口与吹扫气的物料进口分别位于两块有机玻璃上的微通道的尾端或首端；使水样流动的方向与吹扫气流动的方向相反，二者都处于动态的模式。
6.按照权利要求1、2或4所述的装置，其特征是膜与上下两块有机玻璃微通道的四周采用聚四氟乙烯脱脂带密封，两块有机玻璃及膜用螺钉把紧。
7.按照权利要求1、2或4所述的装置，其特征是吹扫气的物料出口直接与通用型气相色谱仪的进样口、或色谱-质谱联用仪的进样口相连。
专利摘要本实用新型涉及一种基于复合膜的水中挥发性有机物的分离装置，主要由复合膜和有机玻璃平板组成。装置使用两块刻有微通道的有机玻璃平板将复合膜夹在中央，类似于三明治结构。有机玻璃的微通道采用机械加工在其表面刻出。该系统采用并行阵列式隔膜萃取采样方式，吹扫气、水样与膜直接接触，水样与吹扫气流动方向相反，增大了传质速率和萃取效率。本实用新型结构简单、操作简易、经济实用，可以实现水中挥发性有机物的在线采样，不需要额外的除水装置。
文档编号G01N30/08GK202512094SQ20112050170
公开日2012年10月31日 申请日期2011年12月5日 优先权日2011年12月5日
发明者关亚风, 彭虹, 沈铮, 赵迪 申请人:中国科学院大连化学物理研究所