一种土壤挥发性有机物环保检测装置的制作方法

本发明涉及一种环保检测技术，尤其是涉及一种土壤中挥发性有机物vocs的连续检测装置。

背景技术：

土地中的污染物不仅包括汞、铬、铅、镉、砷、镍等重金属，还可能含有苯系物、氯代烃类、石油烃、多环芳烃、农药、多氯联苯等有机物，以及氰化物和腐蚀性离子等无机物。生产过程中的原料、中间生成物、催化剂或最终产物等都可能使土地受到污染。受长期工业活动影响，土地污染大多表现为有机与无机复合污染特征。

常见的对人体健康有害的挥发性有机污染物包括挥发性卤代烃类、苯系物类、氯代苯类等。因此，对土壤中的挥发性有机物进行检测对污染的防治有着重要的作用。随着农药、有机溶剂的大量使用以及大量废水、废物的排放，挥发性有机污染物(vocs)对土壤、沉积物、地表及地下水源和生态系统的严重污染成为一个普遍存在的环境问题。

挥发性有机物是指在常温下，沸点50℃～260℃的各种有机化合物。vocs进入土壤及地下水系统中之后，会影响农作物的生长并破坏植被，严重危害人们的身体健康。其主要原因为进入土壤中的vocs的数量和速度超过了土壤的容纳能力和净化速度，使土壤的性质、组成、及性状等发生变化，使污染物的积累过程逐渐占优势。因此，对土壤中的挥发性有机物(vocs)进行检测对污染的防治有着重要的作用。

目前，针对vocs的分析包括实验室仪器分析以及现场仪器检测两种方式。vocs具有极易挥发和流失的特点，因此，虽然实验室仪器分析能够对vocs准确定性和定量，但样品要经过运输、保存等多个中间环节，大大增加了样品挥发的可能，分析结果缺乏及时性，成本偏高，需要研发现场vocs实时快速分析装置。

现有技术中，201410330499.2的发明专利提出来一种土壤中挥发性有机物连续检测装置，通过将vocs采集装置钻入土壤中的指定位置，通过采集装置中的加热元件加热土壤使voss挥发，通过采集装置中的载气将挥发的vocs携带到气相色谱仪vocs分析设备，从而检测土壤中vocs含量。然而，由于不同vocs成分的沸点不同，而加热元件从开始加热到达到目标温度需要一定时间，因此低沸点的vocs成分首先挥发，导致测量开始阶段低沸点的vocs成分检测值偏高，而后续阶段低沸点的vocs成分检测值偏低。

为了解决上述问题，在先申请提出了一种改进的土壤中挥发性有机物连续检测装置，在vocs采集装置与vocs分析设备之间设置储气容器，在开始加热后将挥发的vocs收集到储气容器中，当土壤中vocs挥发完毕后，将储气容器中的vocs通到vocs分析设备进行检测。但是，该装置需要设置储气容器，并且需要将土壤中vocs都挥发后才能够进行测量。

技术实现要素：

本发明提供了一种改进的土壤vocs环保检测装置，能够在不设置储气容器并且不需要将土壤中vocs都挥发后就能够进行vocs成分的检测。

作为本发明的一个方面，提供了一种土壤vocs环保检测装置，包括：vocs采集设备以及vocs测量设备；所述vocs采集部件包括钻头，套管，推进杆，以及电机；所述钻头用于钻入设定深度的土壤，其内设置对于土壤进行加热的加热元件；所述推进杆与钻头相连并且由电机驱动，用于驱动钻头钻入土壤中；所述套管设置于所述推进杆外部，其内形成挥发的vocs的气流通道；所述vocs测量设备为气相色谱仪，其接收vocs采集设备采集的挥发的vocs，测定其中各种挥发性有机物成分的含量；所述加热元件设置于所述钻头中的圆台部位，所述加热元件上方、下方以及侧面分别设置绝热层，其侧面为环面，该环面为截面与所述圆台底面相同的圆柱侧面；所述加热元件的侧面绝热层能够向上移动，使所述加热元件能够对于土壤进行加热。

优选的，所述绝热层包括高温绝热材料。

优选的，所述高温绝热材料为硅酸铝纤维或者硅纤维。

优选的，所述钻头包括第一部分、第二部分以及第三部分；所述第一部分为锥形，位于钻头顶端，其设置为实心结构；所述第二部分为圆台形，位于钻头中部，其设置为空心，其内部设置加热元件；第三部分为圆台结构，位于钻头尾部，其环面设置透气孔。

优选的，所述第三部分包括中心的实心部分以及外围部分，所述实心部分截面为圆柱形，其上边与所述推进杆固定，所述外围部分为空心结构，其与套管构成挥发的vocs的采集通道。

优选的，所述第三部分实心部分外表面设置外螺纹，所述第三部分实心部分以及所述推进杆外设置与所述加热元件的侧面绝热层固定的套管，所述加热元件的侧面绝热层内表面设置内螺纹，通过旋转所述套管能够将所述加热元件的侧面绝热层向上移动，从而使所述加热元件露出。

优选的，在土壤vocs检测时，先将所述加热元件的侧面绝热层向下移动，使所述加热元件绝热；当所述加热元件的温度达到其加热温度后，将所述加热元件的侧面绝热层向上移动，使所述加热元件露出。

优选的，所述加热温度比需要检测的vocs成分中沸点最高的voc高50～100度。

优选的，所述透气孔由防水透气膜密封。

优选的，所述加热元件为电阻丝。

优选的，所述vocs包括甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、正丙醇、丁酮、乙酸乙酯、乙酸异丙酯、正丁醇、苯、丙二醇甲醚、乙酸正丙酯、4-甲基-2-戊酮、丙二醇乙醚、甲苯、乙酸正丁酯、乙苯、二甲苯、环己酮中的一种或者多种。

优选的，还包括人机交互设备，其用于输入需要检测的vocs成分。

优选的，所述人机交互设备还能够将vocs测量设备的检测结果输出。

作为本发明的另外一个方面，提供上述土壤vocs环保检测装置的检测方法，包括如下步骤：（1）通过人机交互设备输入需要检测的挥发性有机物成分；（2）控制器确定需要检测的挥发性有机物成分中的沸点最高的挥发性有机物成分；（3）控制器根据沸点最高的挥发性有机物成分确定加热元件的加热温度；（4）电机将钻头钻入到土壤中的指定探测深度；（5）将加热元件的侧面绝热层向下移动，使所述加热元件与土壤绝热；（6）控制器监控加热元件上温度传感器的温度，在加热元件达到加热温度后，将加热元件的侧面绝热层向上移动，使所述加热元件对土壤进行加热；（7）挥发的vocs通过采集通道到达vocs测量设备，通过气相色谱仪测量vocs成分的含量。

附图说明

图1是本发明一个实施例中的vocs采集设备的示意图。

图2是本发明一个实施例的vocs采集设备部分结构不同状态的示意图。

图3是本发明实施例的土壤vocs环保检测装置检测流程图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将使用实施例对本发明进行简单地介绍，显而易见地，下面描述中的仅仅是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些实施例获取其他的技术方案，也属于本发明的公开范围。

本发明实施例的土壤vocs环保检测装置，用于土壤中vocs检测，包括：vocs采集设备100以及vocs测量设备。参见图1，vocs采集设备100包括钻头10，套管20，推进杆30，以及电机（未示出）。钻头10用于钻入设定深度的土壤，其内设置对于土壤进行加热的加热元件。钻头10包括第一部分11、第二部分12以及第三部分13，第一部分11、第二部分12以及第三部分13可以通过例如焊接连接在一起。第一部分11为锥形，位于钻头10顶端，其设置为实心结构。第二部分12为圆台形，位于钻头10中部，其设置为空心，其内部设置加热元件121，用于对于第二部分12周围的土壤进行加热。加热元件121可以是例如电阻丝。第三部分13为圆台结构，位于钻头10尾部，其环面设置透气孔，用于导入土壤加热挥发的vocs，透气孔由防水透气膜密封。第三部分包括中心的实心部分131以及外围部分132，实心部分131截面为圆柱形，顶部与推进杆30固定，外围部分132为空心结构，其与套管20构成挥发的vocs的采集通道21。

参见图2a，加热元件121上方、下方以及侧面分别设置绝热层122，123以及124，绝热层包括高温绝热材料，可以是例如硅酸铝纤维或者硅纤维。侧面124为环面，该环面为截面与第二部分12圆台底面相同的圆柱侧面。第三部分13实心部分131外表面设置外螺纹，第三部分13实心部分131以及推进杆30外设置与加热元件121的侧面绝热层124固定的套管130，加热元件121的侧面绝热层124内表面设置内螺纹，通过旋转套管130能够将加热元件121的侧面绝热层124向上移动，参见图2b，从而使加热元件121露出，从而对土壤进行加热。

本发明实施例的土壤vocs环保检测装置的检测方法，参见图3，包括如下步骤：（1）通过人机交互设备输入需要检测的挥发性有机物成分；（2）控制器确定需要检测的挥发性有机物成分中的沸点最高的挥发性有机物成分；（3）控制器根据沸点最高的挥发性有机物成分确定加热元件的加热温度；（4）电机将钻头钻入到土壤中的指定探测深度；（5）将加热元件的侧面绝热层向下移动，使所述加热元件与土壤绝热；（6）控制器监控加热元件上温度传感器的温度，在加热元件达到加热温度后，将加热元件的侧面绝热层向上移动，使所述加热元件对土壤进行加热；（7）挥发的vocs通过采集通道到达vocs测量设备，通过气相色谱仪测量vocs成分的含量。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。