本发明涉及试验装备领域，尤其涉及一种水体样品中溶解性可絮凝物质的过滤富集装置。
背景技术：
磷是湖泊生态系统限制性营养盐之一，是引起水体富营养化，导致蓝藻水华的关键元素。水体中磷是湖泊中藻类等生物直接的来源，包括溶解性磷和颗粒态磷。其中，水体溶解性磷是湖泊水环境中生物吸收和利用的最优先和直接的来源，但是含量却很低。例如，水体中溶解性活性磷可被藻类和细菌等直接吸收并利用，而其含量占总磷的比例一般低于10％。蓝藻水华暴发后，水体溶解性活性磷很快被消耗，其他溶解性磷如溶解性有机磷成为重要来源。因此，研究水体中溶解性磷是认识湖泊水体中磷与富营养化关系及其导致蓝藻水华暴发机理的关键之一。
与沉积物等相比，水体中磷含量很低，其中形态等研究难度很大。然而，水体中溶解性磷含量更低，其中含量、形态等分析难度更大。因此，大体积水体样品(根据水体中磷溶度，约为20l及以上)过滤、浓缩富集是水体中溶解性磷形态等研究的必要前处理步骤。然而，水体样品中一些磷形态不稳定，样品采集后需要尽快进行过滤、浓缩富集等前处理过程。如果水体样品运输至实验室再进行浓缩富集，一个区域要采集若干样品，那么运输水体量很大、很不方便。从时间、运输过程等情况考虑，野外现场处理完毕是最为理想情况。
目前，针对水体中溶解性磷研究，直接在野外完成样品过滤、浓缩富集的方式为：采用传统的玻璃砂芯抽滤装置，过滤水体样品；自制絮凝沉降装置如有机玻璃絮凝沉降装置，或者采用其他容器，加入絮凝剂(聚合氯化铝)，吸附水体中溶解性磷，沉降并排去上清水体，收集絮凝沉降获得样品，带回实验室进行分析。这些方法存在以下问题：1)传统玻璃砂芯抽滤装置，尤其是大体积过滤装置，携带十分不方便，而小体积玻璃砂芯抽滤装置，现场过滤时，需要频繁拆卸、收集过滤获得水体样品；2)自制的有机玻璃絮凝装置，体积大，保存和运输过程十分不便；3)其他大体积容器如塑料桶，直接搅拌，絮凝沉降后，采用虹吸管将上覆水体排出，这期间容易将刚沉降絮凝物排出；絮凝物不容易收集；同时界面扰动也容易导致已经吸附浓缩后的磷再次释放于水体中。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是针对上述缺陷，提供一种水体样品中溶解性可絮凝物质过滤富集装置；能够实现水体样本的快速过滤和野外现场浓缩富集，可拆卸、组装，运输方便、操作简单。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种便携式水体样品中溶解性可絮凝物质的过滤富集装置，包括富集装置和过滤装置；水体样品先经过滤装置过滤，再转移至富集装置进行浓缩富集；
所述富集装置包括絮凝池和沉降收集瓶；絮凝池包括可折叠锥形储水池、环形杆和竖杆，可折叠锥形储水池由环形杆和竖杆支撑和固定；所述竖杆长度等于或高于可折叠锥形储水池和沉降收集瓶的高度总和；所述可折叠锥形储水池底部设置螺纹密封口，所述螺纹密封口为外螺纹；所述沉降收集瓶上部设有内螺纹，所述外螺纹与内螺纹相匹配；所述絮凝池和沉降收集瓶之间通过螺纹密封口连接；
所述过滤装置包括储备池和真空抽滤池，储备池和真空抽滤池通过夹子固定和连接。
絮凝沉降收集瓶可通过可折叠锥形储水池底部锥形设计收集絮凝沉降，收集后的絮凝沉降容易获得。
进一步地，所述环形杆数量为3-6个；所述竖杆数量为4-10个。
更进一步地，所述环形杆数量为4个，竖杆数量为6个；这种设计可以使得装置更加稳定。
进一步地，所述溶解性可絮凝物质为溶解性可絮凝有机质、砷、锑。
进一步地，所述溶解性可絮凝物质为溶解性磷。
进一步地，所述可折叠锥形储水池轴向设置竖杆固定孔，可折叠锥形储水池顶部中部和下部设置周向环形杆支撑孔；所述环形杆置于环形杆支撑孔中，竖杆置于竖杆固定孔中，竖杆固定孔顶端与可折叠储水池顶部环形杆支撑孔底部相连。完全展开后可折叠锥形储水池可最大储水50l，该装置可拆卸、野外样品采集组装，拆卸后体积小，运输方便；组装后操作方便，絮凝后样品收集方便。
进一步地，所述环形杆包括圆弧杆、圆弧杆套、第一弹性卡口；圆弧杆与圆弧杆套通过第一弹性卡口进行连接和固定。这种设计可实现连接和固定圆弧杆并易拆卸。
进一步地，所述竖杆包括立杆、立杆套、第二弹性卡口；立杆与立杆套之间通过第二弹性卡口进行连接和固定。这种设计可实现连接和固定立杆并易拆卸。
进一步地，所述可折叠锥形储水池中部设置储水池水位调节阀门，下部设置储水池锥形口放水阀门。储水池水位调节阀门可实现大体积水体样品初步排水需求；储水池锥形口放水阀门可实现絮凝浓缩后水体样品较完全排除。
进一步地，所述可折叠锥形储水池采用pvc材质、环形杆和竖杆采用轻质铝合金材质。
进一步地，所述储备池内设置上下两个卡口、初级过滤网和过滤砂芯；其中，初级过滤网通过上卡口固定在储备池内部，过滤砂芯通过下卡口固定在储备池内部。初级过滤网可过滤拦截大颗粒物如树叶残渣等，过滤砂芯可过滤拦截较细颗粒物如藻类等，实现了对水体样品中颗粒物的分级过滤拦截，可有效提高水体样品过滤速度、效果，以及保证滤膜的使用效率。
进一步地，所述真空抽滤池中设置真空泵接口，压力控制阀和排水口，其中，排水口位于真空抽滤池下方；所述排水口处设置有虹吸软管，止逆阀和过滤水排放阀。真空泵接口用于外接真空泵，抽滤水体样品；当水体样品过滤一定体积后，压力控制阀可用于排泄真空抽滤池中压力；装置中排水口设置了虹吸软管，止逆阀和过滤水排放阀门；当水体样品过滤至一定体积后，不需要拆卸整个装置，只需要关闭真空泵，打开压力控制阀，过滤后水体样品通过止逆阀单向排放，打开过滤水排放阀门后，直接排出过滤后水体样品，收集过滤后水体样品。直至需要更换滤膜，才需要进行拆卸，更换滤膜。
进一步地，所述储备池和真空抽滤池采用pvc材质，内部由聚四氟乙烯材料覆盖。
进一步地，所述储备池和真空抽滤池连接处设有上下两片过滤砂芯，过滤砂芯中间放置滤膜。所设置过滤砂芯可灵活取下。
进一步地，所述储备池和真空抽滤池连接处设置o型密封圈。所设置o型密封圈可以防止水体样品泄露。
本发明中装置的工作过程为：水体样品经过过滤装置过滤，收集测量体积后，转移至富集装置中并加入絮凝剂，进行絮凝浓缩等过程，絮凝完成后，通过絮凝沉降收集瓶收集絮凝物，即得到水体样品中浓缩富集后的目标物质。
与现有技术相比本发明的有益效果为：
(1)本发明富集装置和过滤装置主要材料为pvc，并且拆卸方便，抗摔打能力强，携带方便。
(2)本发明的装置与现有技术相比，实现了大体积水体样本的快速处理过滤。
(3)本实施例的装置实现了可拆卸、组装，携带方便，操作简单的特点，达到良好野外样品预处理效果。
(4)本发明装置通过储水池底部的絮凝沉降收集瓶收集沉降絮凝物，这种锥形口底部外排设计，极大程度上减少了界面扰动导致的吸附浓缩后磷再次释放于水体的问题。
附图说明
图1为本发明实验装置中富集装置a；
图2为本发明实验装置中过滤装置b；
1、可折叠锥形储水池，2、环形杆支撑孔，3、圆弧杆，4、竖杆固定孔，5、立杆，6、圆弧杆套，7、第一弹性卡口，8、立杆套，9、第二弹性卡口，10、储水池水位调节阀门，11、储水池锥形口放水阀门，12、絮凝沉降收集瓶，13、螺纹密封口，14、储备池，15、真空抽滤池，16、卡口，17、初级过滤网，18、过滤砂芯，19、滤膜，20、o型密封圈，21、真空泵接口，22、压力控制阀，23、虹吸软管，24、止逆阀，25、过滤水排放阀门。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。
如图1、图2所示，一种水体样品中溶解性可絮凝物质的过滤富集装置，包括富集装置a和过滤装置b。所述富集装置a包括絮凝池和沉降收集瓶12；絮凝池包括可折叠锥形储水池1、环形杆和竖杆，可折叠锥形储水池1由环形杆和竖杆支撑和固定；所述可折叠锥形储水池1底部设置螺纹密封口13，所述螺纹密封口13为外螺纹；所述沉降收集瓶12上部设有内螺纹，所述外螺纹与内螺纹相匹配；所述絮凝池和沉降收集瓶12之间通过螺纹密封口13连接；所述过滤装置b包括储备池14和真空抽滤池15，两者通过夹子固定。水体样品经过过滤装置b过滤后，转移至富集装置a中，可供进一步絮凝沉降、浓缩富集。
请参阅图1所示，富集装置a，包括絮凝池和沉降收集瓶12；絮凝池包括可折叠锥形储水池1、环形杆和竖杆，可折叠锥形储水池1由环形杆和竖杆支撑和固定；所述可折叠锥形储水池底部设置螺纹密封口13，所述密封口设有外螺纹；所述沉降收集瓶12上部设有内螺纹，所述外螺纹与内螺纹相匹配；絮凝池和沉降收集瓶12之间通过螺纹密封口13连接；絮凝沉降收集瓶12可通过可折叠锥形储水池1底部锥形设计收集絮凝沉降，收集后的絮凝沉降容易获得。
其中，可折叠锥形储水池1上部分为圆筒状，下部分为空心倒圆锥体，圆筒内径与空心倒圆锥体内径相同，圆筒与空心倒圆锥体为一体结构；圆筒部分周向设置两个环形杆支撑，圆筒与锥形衔接处设置一个环形杆支撑，锥形中部设置一个环形杆支撑，环形杆的直径与展开后的可折叠锥形储水池的直径相适应；可折叠锥形储水池外围轴向有六个均匀分布的竖杆，竖杆与地面垂直，用于支撑可折叠锥形储水池；锥形底部设置圆筒形开口，开口处设置螺纹密封口，螺纹密封口将絮凝池和沉降收集瓶连接起来。如果处理的水量特别大的时候，可以在空心倒圆锥体的母线方向设置竖杆支撑。
可折叠锥形储水池1轴向设置竖杆固定孔4，可折叠锥形储水池1顶部中部和下部设置周向环形杆支撑孔2；所述环形杆置于环形杆支撑孔2中，竖杆置于竖杆固定孔4中，竖杆固定孔顶端与可折叠储水池顶部环形杆支撑孔底部相连。本实施例可折叠锥形储水池共设有4个环形杆支撑孔，其中，圆筒顶部设置一个环形杆支撑孔，圆筒上部1/4位置设置一个环形杆支撑孔；圆筒与空心倒圆锥体衔接处设置一个环形杆支撑孔，空心倒圆锥体中部设置一个环形杆支撑孔；圆筒形部分外围均匀设置六个竖杆固定孔；竖杆长度等于或高于可折叠锥形储水池和沉降收集瓶的高度总和。完全展开后可折叠锥形储水池可最大储水50l，该装置可拆卸、野外样品采集组装，拆卸后体积小，运输方便；组装后操作方便，絮凝后样品收集方便。
环形杆包括圆弧杆3、圆弧杆套6、第一弹性卡口7；圆弧杆3与圆弧杆套6之间通过第一弹性卡口7进行连接和固定。这种设计可实现连接和固定圆弧杆并易拆卸。
竖杆包括立杆5、立杆套8、第二弹性卡口9；立杆5与立杆套8通过第二弹性卡口9进行连接和固定。这种设计可实现连接和固定立杆并易拆卸。
可折叠锥形储水池1中部设置储水池水位调节阀门10，可实现大体积水体样品初步排水需求；下部设有储水池锥形口放水阀门11，可实现絮凝浓缩后水体样品较完全排除。
本实施例中可折叠锥形储水池1采用pvc材质、环形杆和竖杆采用轻质铝合金材质。
请参阅图2所示，过滤装置b，包括储备池14和真空抽滤池15；为了运输方便，野外作业便捷，该过滤装置采用pvc材质，内部由聚四氟乙烯材料覆盖，抗摔打能力强；
储备池14内设置上下两个卡口16、初级过滤网17和过滤砂芯18；其中，初级过滤网17通过上卡口固定在储备池内部，过滤砂芯18通过下卡口固定在储备池内部。其中，初级过滤网17可过滤拦截大颗粒物如树叶残渣等，过滤砂芯18可过滤拦截较细颗粒物如藻类等，实现了对水体样品中颗粒物的分级过滤拦截，可有效提高水体样品过滤速度、效果，以及保证滤膜的使用效率；
所述真空抽滤池15中设置真空泵接口21，压力控制阀22和排水口，其中，排水口位于真空抽滤池下部；所述排水口处设置有虹吸软管23，止逆阀24和过滤水排放阀25。
其中，真空泵接口21用于外接真空泵，抽滤水体样品；当水体样品过滤一定体积后，压力控制阀22可用于排泄真空抽滤池15中压力；装置中排水口设置了虹吸软管23，止逆阀24和过滤水排放阀门25；当水体样品过滤至一定体积后，不需要拆卸整个装置，只需要关闭真空泵，打开压力控制阀22，过滤后水体样品通过止逆阀单向排放，打开过滤水排放阀门25后，直接排出过滤后水体样品，收集过滤后水体样品。直至需要更换滤膜，才需要进行拆卸，更换滤膜。
在本发明的实施例中，储备池14和真空抽滤池15连接处设有上下两片过滤砂芯18，过滤砂芯18中间可放置滤膜19；所设置过滤砂芯可灵活取下；
所述储备池14和真空抽滤池15连接处设置o型密封圈20；所设置o型密封圈可以防止水体样品泄露；
组装完整的水样储备池14和真空抽滤池15通过夹子固定；
本发明中装置的工作过程为：水体样品经过过滤装置过滤，收集测量体积后，转移至富集装置中并加入絮凝剂，进行絮凝浓缩等过程，絮凝完成后，通过絮凝沉降收集瓶收集絮凝物，即得到水体样品中浓缩富集后的目标物质。
以溶解性磷为例，水体样品经过过滤装置b过滤，除去固体杂质，收集过滤液并测量体积后，转移至富集装置a中并加入絮凝剂聚合氯化铝，进行絮凝浓缩等过程，絮凝完成后，先通过储水池水位调节阀门10实现大体积水体样品初步排水，然后打开储水池锥形口放水阀门，通过絮凝沉降收集瓶收集絮凝物，即得到水体样品中浓缩富集后的溶解性磷。
本实施例的装置可应用于野外水体样品快速过滤，过滤后大体积水体样品现场加入絮凝剂如聚合氯化铝，吸附浓缩富集水体样品中溶解性有机磷。
本实施例的装置也可用于其它水体样品过滤、吸附浓缩等野外和室内样品预处理。
本实施例的装置实现了可拆卸、组装，运输方便，野外操作方便的特点，达到良好野外样品预处理效果。
上述详细说明是针对本发明其中之一可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本发明技术方案的范围内。