一种便携式土壤修复多环芳烃的快速检测装置的制作方法

本发明涉及土壤修复使用的多环芳烃检测技术领域，特别是涉及一种便携式土壤修复多环芳烃的快速检测装置。

背景技术：

多环芳烃(pah)是一类具有三致作用(致癌、致畸和致基因突变)的持久性有机污染物，主要存在于大气、水和土壤中。多环芳烃是有机物和化石燃料不完全燃烧所产生的，造成今天全球多环芳烃污染的原因主要有四种：(1)家庭及生活炉灶、工业锅炉等产生的烟尘；(2)各种产生和使用焦油的工业过程，如炼焦、石油裂解、煤焦油提炼、柏油铺路等；(3)各种人为的露天燃烧及火灾；(4)各种机动车辆及内燃机排气。

由于这些化合物在环境中的含量非常低，如何从环境样品中将它们分离和富集出来并作进一步分析，是整个分析技术中最重要的一步，因为它直接影响到最后分析结果的准确性。特别是对于修复后的土壤，仍然需要实时检测其中的多环芳烃的含量，从而确保土壤的修复的稳定性和后期的可持续使用性能。

多环芳烃的分析方法主要有：柱层析及薄层色谱法、紫外吸收法、气相色谱法(gc)、高效液相色谱法、质谱法等。柱层析及薄层色谱法有一定分离效果，但无法进行准确的定性和定量分析；气相色谱法(gc)、高效液相色谱法及质谱法能同时进行定性和定量分析，但对样品要求很高，需要进行预先处理，去除大量的杂质。目前，土壤中多环芳烃的分析方法通常是采用索式提取-柱层析分离-气相质谱测定法，具体方法为土壤或沉积物样品置于索氏提取器中，用苯/甲醇或二氯甲烷/丙酮回流18-24小时，加入铜粉，浓缩；通过无水硫酸钠/硅胶/氧化铝柱层析，用正己烷、二氯甲烷淋洗，浓缩器浓缩，定容；采用气相色谱/质谱连用仪(gc/ms)，利用标准品进行定性和定量测定。

但对于污泥，如果仅仅采用土壤中多环芳烃的分析方法，会存在大量的有机物质，从而干扰了gc/ms对多环芳烃的测定结果。

中国专利号为cn101122588a，名称为一种测定污泥中多环芳烃的方法，其公开了一种在常规的土壤中多环芳烃的分析方法——索式提取、柱层析及气相质谱测定等步骤的基础上，在柱层析后增加了一步用浓硫酸洗涤淋洗液的过程。虽然该发明方法在常规的土壤中多环芳烃的分析方法——索式提取、柱层析及气相质谱测定等步骤的基础上，在柱层析后增加了一步用浓硫酸洗涤淋洗液，提供一种准确性好、检测效率高的污泥中多环芳烃测定的方法。但是使用该方法在进行土壤样品的测试过程中，需要使用重力柱状采泥器采集，样品在实验室避光自然风干，研磨过80目筛，过筛筛分置于密封袋中低温保存，待样品预处理，随后样品提取、样品纯化、样品浓缩、定容、回收实验、gc/ms分析，分别需要不同的试验设备以及仪器进行，进行的周期较长，并且很难及集中处理以及统一试验数据，好多数据需要人工处理，比如制造表格对比等，处理的也周期长。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种快速、高效、并且集成化检测土壤修复后的多环芳烃含量的快速检测装置。

本发明所采用的技术方案是：一种便携式土壤修复多环芳烃的快速检测装置，包括土壤取样装置、冷却筛分装置、干湿度传感器、至少一个索氏提取器、快速溶剂萃取仪、气相色谱-质谱联用仪和底座，其中：土壤取样装置通过铰支座可翻转地连接在冷却筛分装置的顶部位置；冷却筛分装置包括从上往下设置的筛分漏斗、粉碎装置、冷却喷气环管和土壤收纳装置，筛分漏斗和粉碎装置之间还设有可拆式震动筛，筛分漏斗位于可拆式震动筛的顶部位置设有筛分筢，筛分筢获取可拆式震动筛顶部的大颗粒土壤以及其他杂质并将其移除至筛分漏斗外丢弃；若干索氏提取器通过一个固定箱体连接在冷却筛分装置和快速溶剂萃取仪之间的底座上；干湿度传感器、快速溶剂萃取仪、气相色谱-质谱联用仪和粉碎装置均连接控制面板，控制面板控制并且显示这几个设备的开关状态以及每一个设备内的数字信号。

进一步地，筛分筢包括筢体、排除孔、涡旋风机和物料输出管，其中筢体通过支撑杆固定在筛分漏斗的内壁，筢体的中心部位设排出孔，排出孔的顶部依次连接涡旋风机和物料输出管，该物料输出管延伸超出筛分漏斗。

进一步地，筛分筢的筢体的底部位置还设有若干金属筢齿，这些金属筢齿收集或者缠绕一些柔性杂质。

进一步地，冷却喷气环管连接在冷却筛分装置的底部位置，并且成圆环形结构；同时冷却喷气环管的内壁朝向中心位置方向设有若干喷嘴，这些喷嘴通过鼓风机向冷却喷气环管内喷射冷气。

进一步地，冷却筛分装置的粉碎装置与冷却喷气环管连接位置处还设有橡胶减震气囊圈，橡胶减震气囊圈整体为圆柱筒形结构，并且减震气囊圈的厚度为3-6cm。

进一步地，土壤收纳装置的至少一个侧面设有通风孔，这些通风孔进一步辅助降低土壤收纳装置内的土壤温度。

进一步地，快速溶剂萃取仪、气相色谱-质谱联用仪可拆卸地连接在底座上。

进一步地，土壤取样装置包括挖铲结构和悬臂，其中悬臂通过插拔销子可拆卸地连接在铰支座上。

进一步地，固定箱体为半工字形结构，并且其与冷却筛分装置的土壤收纳装置之间还设有若干减震结构；若干索氏提取器并列地连接在其内部。

进一步地，悬臂还通过翻转取样气缸或电机和翻转支臂带动挖产结构旋转，进而实现土壤自动取样；其中翻转支臂固定在翻转取样气缸或电机的输出端，另一端通过在其末端双耳结构进而与悬臂铰接，最终实现翻转。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的土壤修复多环芳烃的快速检测装置，将土壤取样装置、冷却筛分装置、干湿度传感器、至少一个索氏提取器、快速溶剂萃取仪和气相色谱-质谱联用仪集中连接在底座上，底座上安装滚轮、轮胎或者移动动力源和动力设备之后，便可移动至土壤所在地进行随地取样和快速检测，或者在取样现场对土壤直接实现自动取样、自动筛分、磨细、冷却步骤，缩小了土壤修复多环芳烃的检测时间和步骤，提高了土壤修复多环芳烃的检测效率。

此外，本发明的快速检测装置还将干湿度传感器、快速溶剂萃取仪、气相色谱-质谱联用仪和粉碎装置均连接控制面板，使用控制面板控制并且显示这几个设备的开关状态以及每一个设备内的数字信号，提高了设备的整体协调和控制能力。

总体上来说，本发明的土壤修复多环芳烃的快速检测装置，集成了土壤多环芳烃检测的土壤前置取样、取样土壤样品自动处理、顺序进行索氏提取、快速萃取以及气相色谱-质谱联用仪处理，减少了土壤多环芳烃检测的多种步骤，缩短了土壤多环芳烃的检测周期，提高了土壤多环芳烃的检测效率。

附图说明

图1为一种便携式土壤修复多环芳烃的快速检测装置的一个实施例的结构图；

图2为图1的实施例的土壤取样装置和冷却筛分装置的结构示意图；

图3为图1的实施例将快速溶剂萃取仪5、气相色谱-质谱联用仪6从底座上拆卸下来来使用的状态图；

图4为土壤取样装置的一个实施例的结构图；

图5冷却筛分装置的筛分筢的详细图；

其中：1-土壤取样装置，101-挖铲结构，102-悬臂，103-翻转取样气缸或电机，104-翻转支臂；2-冷却筛分装置，21-筛分漏斗，22-粉碎装置，23-冷却喷气环管，231-喷嘴；24-土壤收纳装置，25-可拆式震动筛，26-筛分筢，261-筢体，262-金属筢齿，263-排除孔，264-涡旋风机，265-物料输出管，266-支撑杆，27-鼓风机；3-干湿度传感器，4-索氏提取器，5-快速溶剂萃取仪，6-气相色谱-质谱联用仪，7-铰支座，8-固定箱体，9-底座，10-控制面板，11-减震结构，12-橡胶减震气囊圈，13-插拔销子。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，该实施例仅用于解释本发明，并不对本发明的保护范围构成限定。

如图1所示，一种便携式土壤修复多环芳烃的快速检测装置，包括土壤取样装置1、冷却筛分装置2、干湿度传感器3、至少一个索氏提取器4、快速溶剂萃取仪5、气相色谱-质谱联用仪6和底座9，其中：土壤取样装置1通过铰支座7可翻转地连接在冷却筛分装置2的顶部位置；如图2所示，冷却筛分装置2包括从上往下设置的筛分漏斗21、粉碎装置22、冷却喷气环管23和土壤收纳装置24，筛分漏斗21和粉碎装置22之间还设有可拆式震动筛25，筛分漏斗21位于可拆式震动筛25的顶部位置设有筛分筢26，筛分筢26获取可拆式震动筛25顶部的大颗粒土壤以及其他杂质并将其移除至筛分漏斗外丢弃；若干索氏提取器4通过一个固定箱体8连接在冷却筛分装置2和快速溶剂萃取仪5之间的底座9上；本发明的快速检测装置还将干湿度传感器、快速溶剂萃取仪、气相色谱-质谱联用仪和粉碎装置均连接控制面板，使用控制面板10控制并且显示这几个设备的开关状态以及每一个设备内的数字信号，提高了设备的整体协调和控制能力，并且这些设备之间的数据和信号通过有线、无线、红外或者蓝牙中的一种连接并且传输，最终在控制面板的显示装置上显示修复后的多环芳烃土壤的温湿度数据、粉碎相关电压或者控制数据，萃取的时间、温度参数，气相色谱-质谱联用仪检测到的每一组土壤中多环芳烃的色谱、含量等参数。

在上述实施例中，为了实现筛分筢自动将筛分漏斗21内可拆式震动筛25上方的杂物或者残渣自动清理干净，详见图5，筛分筢26包括筢体261、排除孔263、涡旋风机264和物料输出管265，其中筢体261通过支撑杆266固定在筛分漏斗21的内壁，筢体261的中心部位设排出孔263，涡旋风机吸附的残渣从该排出孔排除至设备外抛弃，排出孔263的顶部依次连接涡旋风机和物料输出管265，该物料输出管265延伸超出筛分漏斗21。

在上述实施例中，筛分筢26的筢体261的底部位置还设有若干金属筢齿262，这些金属筢齿262收集或者缠绕一些柔性杂质，具有更好的清理效果。

在上述实施例中，冷却喷气环管23连接在冷却筛分装置2的底部位置，并且成圆环形结构；同时冷却喷气环管23的内壁朝向中心位置方向设有若干喷嘴231，这些喷嘴通过鼓风机27向冷却喷气环管23内喷射冷气，提高了粉碎后的土壤能够被完全地粉碎。

如图2和图3所示，冷却筛分装置2的粉碎装置22与冷却喷气环管23连接位置处还设有橡胶减震气囊圈12，橡胶减震气囊圈12整体为圆柱筒形结构，并且减震气囊圈12的厚度为3-6cm，高度为5-15cm，从而降低了粉碎装置传递至土壤收纳装置24的震动，进而减少了土壤收纳装置溅出的土壤，保证土壤的稳定性，避免浪费，提高土壤前置处理的效率。

在上述实施例中，土壤收纳装置24的至少一个侧面设有通风孔，这些通风孔进一步辅助降低土壤收纳装置内的土壤温度，使得土壤尽量符合索氏提取的要求，节约处理时间。

如图3所示，快速溶剂萃取仪5、气相色谱-质谱联用仪6可拆卸地连接在底座9上，在具体使用时，可以将快速溶剂萃取仪5、气相色谱-质谱联用仪6从底座上拆卸下来，单独将土壤前置取样装置以及索氏提取装置运输至土壤检测现场，这种使用方法适于大面积土壤修复的检测，可以同时对多出土壤取样并且快速检测，当快速溶剂萃取仪5、气相色谱-质谱联用仪6可拆卸地连接在底座9上时，控制面板10放置在索氏提取器的固定箱体8上方。

此外，如图4所示，土壤取样装置1包括挖铲结构101和悬臂102，其中悬臂102通过插拔销子13可拆卸地连接在铰支座7上，这种设计的挖铲结构可以在现场直接拆下挖取样土壤，无需另外携带工具，适用的范围更为广泛。悬臂102还通过翻转取样气缸或电机103和翻转支臂104带动挖产结构101旋转，进而实现土壤自动取样；其中翻转支臂104固定在在翻转取样气缸或电机103的输出端，另一端通过在其末端双耳结构进而与悬臂102铰接，最终实现自动翻转，无需人工操作，取样效率较高。

在上述实施例中，固定箱体8为半工字形结构，并且其与冷却筛分装置2的土壤收纳装置24之间还设有若干减震结构11；若干索氏提取器4并列地连接在其内部，保证已经处于索氏提取处理工艺的土壤不被正在前置处理的土壤影响，提高了每一种取样土壤的多环芳烃的检测的精确度。

总体上来说，本发明的土壤修复多环芳烃的快速检测装置，集成了土壤多环芳烃检测的土壤前置取样、取样土壤样品自动处理、顺序进行索氏提取、快速萃取以及气相色谱-质谱联用仪处理，减少了土壤多环芳烃检测的多种步骤，缩短了土壤多环芳烃的检测周期，提高了土壤多环芳烃的检测效率。

本发明的实施例公布的是较佳的实施例，但并不局限于此，本领域的普通技术人员，极易根据上述实施例，领会本发明的精神，并做出不同的引申和变化，但只要不脱离本发明的精神，都在本发明的保护范围内。