本发明属于仪器分析技术领域，特别是一种适用于离子色谱的样品预处理装置，包括用于分离离子的离子交换膜以及用于阻隔有机物的渗析膜。
背景技术：
水样中的阴离子如氯离子、溴离子、碘离子等是水质分析中的常用指标，用离子色谱可以方便的对其进行检测。离子色谱法具有快速分离、灵敏度高等优点，但对进样溶液的纯净度的要求比较高。因为水样中的有机物及颗粒物质易使离子色谱柱堵塞、柱效降低、缩短色谱柱的使用寿命，一般来说，用离子色谱仪进行检测的样品尤其是实际水样，需要先进行预处理，去除其中有机物、颗粒物等物质。
中国实用新型专利说明书CN201720663253.6中公开了一种液体中阴离子的色谱检测前净化装置，该色谱检测前净化装置依次由注射器1、阳离子交换柱2、反相萃取柱3和0.22μm注射式滤膜4四部分连接构成，其中，阳离子交换柱2用以去除液体样品中半径大于钠的阳离子，如Ca2+、Mg2+、Zn2+、Mn2+、Fe3+等金属离子，使样品得到初步的净化。C18反相萃取柱对水相基质中的大部分有机物都能产生保留，而盐类物质能毫无保留地通过柱子，因此能很好的去除液体中的有机物。最后通过0.22μm注射式滤膜去除液体样品中大于0.22μm颗粒，防止高压液相色谱仪的离子色谱柱堵塞。
虽然使用阳离子交换柱、反相萃取柱C18的组合，可以有效的去除了水样中的有机物、颗粒物。但步骤较多，操作繁琐，并且阳离子交换柱和反相萃取柱都是耗材，仅能使用一次，所以采用上述方法成本较高；因此急需一种离子色谱样品的预处理的装置，能够便捷、经济的去除水样中的有机物及颗粒物等杂质。
技术实现要素：
针对上述现有技术存在的不足，本发明提供一种能够更方便、快速地将水样进行预处理，去除其中的有机物和颗粒物等杂质，满足离子色谱进样需求、更好地保护色谱柱的装置。
本发明用于离子色谱样品预处理的装置包括用于分离水样中离子的离子交换膜，用于分离有机物的渗析膜，用于提供电场的电极板，用于区分各个隔室的隔板；该离子交换膜、渗析膜、隔板相互配合组成不同的隔室；所述离子交换膜，其中阳离子交换膜放置于靠近电极的阳极一侧，阴离子交换膜放置于靠近电极的阴极的一侧，使水样中离子保留在样品室而不会进入电极室中，避免流失；阳极室通入液体为稀酸溶液，阴极室通入液体为稀碱溶液，通过这两种液体提供的氢离子和氢氧根离子不断活化离子交换膜，从而保证离子交换膜处于最佳工作状态。
在上述技术方案中，在离子交换膜中间放置一层渗析膜，会产生如下的技术效果；将待测水样通入样品室20，超纯水通入样品室19，在电场作用下，待测水样中的阴离子会向所述电极的阳极5移动，穿过渗析膜7，进入样品室19；阴离子无法继续穿过离子交换膜的阳膜6，因此被保留在样品室19中；待测水样中所含的有机物大部分是电中性的并且由于尺寸限制无法透过渗析膜7，被保留在样品室20中；待测水样中的阳离子在电场作用下向电极阴极9方向移动，但无法通过离子交换膜的阴膜8，因此保留在样品室20中；样品室19中的液体包含了待测水样中的阴离子，可直接应用离子色谱进行分析；该过程使离子色谱的色谱柱免于大部分有机物和颗粒物的干扰，可降低有机物对检测的影响和增加色谱柱的使用寿命。
作为本发明的一个优选方案，其中渗析膜的孔径为小于200Da的纤维素膜；
作为本发明的一个优选方案，该隔板需为具有略微弹性的易产生形变的材料，使所述隔室密闭、不漏液；
作为本发明的一个优选方案，所述电极室中的稀酸溶液为10mmol/L的硫酸，所述稀碱溶液为20mmol/L的氢氧化钠；
为使本发明的样品预处理装置能充分的将水样中的离子提取出来，作为本发明的一个优选方案，其中离子交换膜同渗析膜间距离小于1mm；
为使本发明的样品预处理装置能够对水样中痕量离子进行富集，提高离子色谱的检测限，作为本发明的一个优选方案，通过进入样品室20的水样及样品室19超纯水的流速调节，可以实现离子富集的功能，样品室20水样流速相对于样品室19超纯水的流速的倍数即为离子富集的倍数；
本发明还提供了一种离子色谱样品预处理的方法，其中包括下列步骤：
装置的稳定：给样品预处理设备通电，向阴极室及阳极室泵入极室液体，其中向阴极室中通入稀碱溶液，阳极室中通入稀酸溶液；
预处理过程：向样品室20通入待测水样，样品室19中通入超纯水；
水样中的阴离子在电场作用下，向所述电极的阳极5移动，在电场的作用下穿过渗析膜7，进入样品室19；但水样中大部分有机物因不带电以及尺寸限制无法穿过渗析膜7，仍保留在样品室1中；收集通入超纯水的样品室19的流出液，此液体包含了待测水样中的阴离子，且剔除了大部分的有机物，可直接用离子色谱进行分析；
通过上述步骤即完成了从被测水样中提取离子的过程。
作为本发明的一个优选方案，所述电极室中的稀酸溶液为10mmol/L的硫酸，所述稀碱溶液为20mmol/L的氢氧化钠。
附图说明
图1本发明样品预处理装置的原理图
图2本发明样品预处理装置的结构示意图
具体实施方式
本发明的最佳实施例参照附图进行如下描述。
实施例1：待测物为水样中阴离子的离子色谱样品预处理装置
图1示出本发明离子色谱样品预处理装置，包括壳体11、位于壳体内部的阳极电极5、阳离子交换膜6、渗析膜7、阴离子交换膜8、阴极电极9；壳体11上连接有液体管路，分别为阳极室液体流入管1、样品流入管2、样品流入管3、阴极室液体流入管4，液体流入管分别由水泵11、12、13、14提供动力；壳体中有所属阳离子交换膜6、渗析膜7组成的样品室1及渗析膜7、阴离子交换膜8组成的样品室2；壳体11上还连接有液体流出管路，分别为样品室19流出管15、样品室20流出管17，以及废液管16、18。
图2示出本发明离子色谱样品预处理装置的结构，包括壳体31、32；隔板33、34、35；阳离子交换膜36、阴离子交换膜37、渗析膜38。
水样中的阴离子在电场作用下，向所述电极的阳极5移动，在电场的作用下穿过渗析膜7，进入样品室19；但水样中大部分有机物因不带电以及尺寸限制无法穿过渗析膜7，仍保留在样品室20中；收集通入超纯水的样品室19的液体(即样品室19流出管15流出的液体)，此液体包含了待测水样中的阴离子，且剔除了大部分的有机物，可直接用离子色谱进行分析；
通过上述步骤即完成了从被测水样中提取离子的过程。
本例选取自来水作为被测试水样，验证预处理效果。实验中，两电极板间电压为直流20V，向样品室20通入自来水，样品室19中通入超纯水；自来水进样流速和超纯水流速皆为0.5ml/min，通过进样管1以1ml/min的流速泵入10mmol/L的稀硫酸、进样管4以1ml/min的流速泵入20mmol/L的氢氧化钠溶液；
初始水质指标及经预处理后的指标如下：
从结果可以看出，待测水样自来水中原始含氯离子8.31mg/L，硫酸根离子8.18mg/L，样品室19中初始时通入的超纯水，含氯离子、硫酸根离子皆为0，预处理后中样品室19中的水样含氯离子8.21mg/L，硫酸根离子8.05mg/L，即经预处理后，待测水样自来水中的离子近乎全部的被提取到超纯水中，提取效率为氯离子98.8％,硫酸根离子98.4％；自来水水样中的有机物(以TOC计)只有很少(约6.3％)被带入超纯水中，且由预处理器结构可知，此部分有机物因为可以透过渗析膜，所以皆为小分子有机物，进入色谱柱后容易被离子色谱的淋洗液洗脱，对色谱柱的影响较小。
实施例2：待测物为水样中阳离子的离子色谱预处理装置
图1示出本发明离子色谱样品预处理装置，包括壳体11、位于壳体内部的阳极电极5、阳离子交换膜6、渗析膜7、阴离子交换膜8、阴极电极9；壳体上连接有液体管路，分别为阳极室液体流入管1、样品流入管2、样品流入管3、阴极室液体流入管4，液体流入管分别由水泵11、12、13、14提供动力；壳体中有所属离子交换膜6、渗析膜7组成的样品室1及渗析膜7、离子交换膜8组成的样品室2；壳体上还连接有液体流出管路，分别为样品流出管17以及废液管16、15、18。
同实施例1中区别为，提取目标为水样中的阳离子，因此待测水样进样品室19，超纯水进样品室20；水样中的阳离子在电场作用下，向所述电极的阴极9移动，在电场的作用下穿过渗析膜7，进入样品室20；但水样中大部分有机物因不带电以及尺寸限制无法穿过渗析膜，仍保留在样品室19中；收集通入超纯水的样品室20的流出液(即排出管17流出的液体)，此液体包含了待测水样中的阴离子，且剔除了大部分的有机物，可直接用离子色谱进行分析。
实施例3：待测物为水样中阴离子，具有浓缩功能的离子色谱预处理装置
本例的预处理装置结构同实施例1相同，如图1所示。
本例选取自来水作为被测试水样，并在其中添加0.03mg/L溴离子来验证预处理效果。实验中，两电极板间电压为直流20V，向样品室20通入待测水样，样品室19中通入超纯水；自来水水样进样流速为0.9ml/min、超纯水流速为0.3ml/min，通过进样管1以1ml/min的流速泵入10mmol/L的稀硫酸、进样管4以1ml/min的流速泵入20mmol/L的氢氧化钠溶液；
初始水质指标及经预处理后的指标如下：
从结果可以看出，待测水样中原始含氯离子8.31mg/L，溴离子0.03mg/L，样品室19中初始时通入的超纯水，含氯离子、硫酸根离子皆为0；预处理后中样品室19中的水样含氯离子24.2mg/L，硫酸根离子0.087mg/L，即经预处理后，待测水样中的离子近乎全部的被提取到超纯水中，富集效率为氯离子2.91倍,溴离子2.97倍。同样，水样中的有机物(以TOC计)只有很少带入超纯水中，且由预处理器结构可知，此部分有机物因为可以透过渗析膜，所以皆为小分子有机物，进入色谱柱后容易被离子色谱的淋洗液洗脱，对色谱柱的影响较小。