自然界水样原位抽滤及固相萃取集成操作系统及其操作方法与流程

本发明涉及一种水样原位抽滤系统，具体地说是一种自然界水样原位抽滤及固相萃取集成操作系统及其操作方法。

背景技术：

河流湖泊等地表水以及地下水等自然界中含有多种类有机、无机组分，这些组分中甚至包含繁杂的污染物质。在当下，无论是水样中常量物质的分析，还是重点污染物质的分析，通常是将水样采集到实验室中，然后再进行预处理工作。在预处理工作中包括有抽滤环节。所谓抽滤，就是清除掉水样中所包含的杂质成分，实现固液分离。而对于水样中含量微小且不易提取的物质（如抗生素、激素等），还需要进行固相萃取的操作，才能够提取出来。而固相萃取主要为了样品的分离、纯化和浓缩，即采用固体吸附剂，吸附液体样品中的目标化合物（如抗生素、激素等），使其与液体样品的基质和干扰物质分离，然后再用洗脱液（如甲醇等）进行洗脱，以达到分离和富集目标化合物的目的。

目前，无论是抽滤操作，还是固相萃取操作，都是在实验室内进行，这就需要将样品带离自然环境，回到实验室进行操作，是属于非原位的处理方式。而将水样带回实验室的过程，会影响水样的原位特征状态，并且由于不能及时处理样品，还可能会导致样品中组分的变质或变异，从而降低了实验分析时数据的准确性。

技术实现要素：

本发明的目的就是提供一种自然界水样原位抽滤及固相萃取集成操作系统及其操作方法，以解决因水样传递的及时性差和不易保持水样原位特征状态所导致的降低分析数据准确性的问题。

本发明是这样实现的：一种自然界水样原位抽滤及固相萃取集成操作系统，包括：

布氏漏斗，设置在系统上端；

抽滤筒，设置在支架上，其上端口与布氏漏斗的出口相接，其下端口接出液管，在出液管上接有第一阀门，在抽滤筒上接有用于与手动真空泵相对接的第一接口；

四通，设置在支架中，其第一端口与所述出液管相接，其第二端口用于配接固液萃取柱的上端口，其第三端口接第一插管，其第四端口接第二插管；

三通，设置在支架中，并位于所述四通的下方，其第一端口用于配接固液萃取柱的下端口；

活化液瓶，所述第一插管的自由端插入其中，在所述第一插管上接有第二阀门；

淋洗液瓶，所述第二插管的自由端插入其中，在所述第二插管上接有第六阀门；

第一抽真空筒，其上设有用于与手动真空泵相对接的第二接口，在其筒壁上设有进液口和出液口，连接在进液口上的管路与所述三通的第二端口相接，在出液口上接有第四阀门；以及

第二抽真空筒，配有广口的密封盖，在所述密封盖上穿接有抽液管路，所述抽液管路的外接端与所述三通的第三端口相接，在第二抽真空筒上设有用于与手动真空泵相对接的第三接口。

本发明还包括：

固液萃取柱，设置在支架中的所述四通与所述三通之间，用于萃取水样中的固相物质；以及

集液瓶，放置在第二抽真空筒中，且所述抽液管路的自由端插入其中，用于收集流经固液萃取柱以洗脱固相萃取物质的洗脱液。

本发明还包括：

手动真空泵，根据工艺要求与系统中的各接口配接，用于完成包含抽滤、活化、淋洗、固相萃取和洗脱在内的各种操作。

所述第一接口设置在所述抽滤筒的侧壁上部，以避免滤液流出抽滤筒而不能抽滤足够体积的滤液；在所述抽滤筒的侧壁上标有容积标尺线，以便于控制抽滤操作时滤液的收集量。

本发明还可这样实现：一种自然界水样原位抽滤及固相萃取集成操作方法，包括以下步骤：

a、置备本发明所述的自然界水样原位抽滤及固相萃取集成操作系统，并将该系统带至需检测的自然界取水点，现场采集自然界水样；

b、系统润洗：先不安装固相萃取柱，关闭出液管上的第一阀门，将采集水样的一部分取出并注入布氏漏斗中，水样通过布氏漏斗和抽滤筒，对布氏漏斗和抽滤筒进行润洗，润洗完成后，打开第一阀门，排出润洗液；

c、水样抽滤：关闭出液管上的第一阀门，在布氏漏斗中放入滤纸，手动真空泵安装到抽滤筒上的第一接口上，对抽滤筒进行抽真空操作，同时将所采集的水样注入布氏漏斗中，使水样在抽滤状态下进入抽滤筒中，完成水样抽滤操作；

d、固相萃取柱的活化：将固相萃取柱安装到支架中的四通和三通之间，形成气密性通路，开通活化液瓶与四通的连通通路以及第一抽真空筒与三通的连通通路，关断其他通路，手动真空泵安装到第一抽真空筒上的第二接口上，对第一抽真空筒进行抽真空操作，使活化液瓶中的活化液流过固相萃取柱，进行活化操作；在完成对固相萃取柱的活化后，排出进入第一抽真空筒中的废液；

e、固相萃取柱的淋洗：开通淋洗液瓶与四通间的连通通路，维持第一抽真空筒与三通间的连通通路保持在开通状态，关断其他通路，手动真空泵保持在第二接口上，对第一抽真空筒进行抽真空操作，使淋洗液瓶中的淋洗液流过固相萃取柱，进行淋洗操作；在完成对固相萃取柱的淋洗后，排出进入第一抽真空筒中的废液；

f、水样的萃取：打开抽滤筒出液管上的第一阀门，并维持第一抽真空筒与三通间的连通通路保持在开通状态，关断其他通路，手动真空泵保持在第二接口上，对第一抽真空筒进行抽真空操作，使抽滤筒中抽滤好的水样流过固相萃取柱，进行水样的固相萃取操作；在完成固相萃取操作后，排出进入第一抽真空筒中的废液；

g、固相萃取物质的洗脱：将集液瓶装入第二抽真空筒中，抽液管路的自由端插入集液瓶中，盖好集液瓶的密封盖，开通活化液瓶与四通的连通通路以及第二抽真空筒与三通的连通通路，关断其他通路，手动真空泵安装到第二抽真空筒上的第三接口上，对第二抽真空筒进行抽真空操作，使活化液瓶中的活化液流过固相萃取柱，对附着在固相萃取柱中的固相萃取物质进行洗脱操作，并使洗脱液进入集液瓶中。

步骤c的抽滤操作维持到抽滤筒中的滤液液面到达抽滤筒上预先设定的体积刻度线的位置时为止。

当进入第一抽真空筒中的废液对环境有污染危害时，使用废液瓶收集排出的废液，带回实验室进行无害化处理。

在步骤f中，根据手动真空泵上所附带的负压表的示数大小，调整抽真空操作的力度和频率，使水样萃取过程中液体流速符合固相萃取柱萃取的最大效率。

当步骤g的洗脱操作结束后，将集液瓶从第二抽真空筒中取出，盖好盖后，贴上标签，带回实验室进行理化分析。

本发明集成操作系统结构小巧灵便，便于携带，因而可以带到自然界取水点，现场进行水样采集、水样抽滤和固相萃取操作，实现了对河流湖泊或地下水等自然界水样的实时检测的功能，保证了样品处理的及时性，避免了水样长途携带可能导致的有机物挥发等现象的发生，提高了水样监测的数据可靠性和准确性。本发明操作方法将水样抽滤和固相萃取操作利用一套系统，一次性完成，操作步骤简单，工作效率提高，并且对环境不产生污染性危害。

附图说明

图1是本发明集成操作系统的结构示意图。

图2是手动真空泵的结构示意图。

图中：1、布氏漏斗，2、第一接口，3、抽滤筒，4、第一阀门，5、四通，6、第二阀门，7、活化液瓶，8、第一插管，9、第三接口，10、第二抽真空筒，11、集液瓶，12、第三阀门，13、三通，14、固相萃取柱，15、第四阀门，16、第五阀门，17、第一抽真空筒，18、淋洗液瓶，19、第二插管，20、第二接口，21、第六阀门，22、支架，23、手动真空泵，24、负压表，25、抽液管路。

具体实施方式

如图1所示，本发明自然界水样原位抽滤及固相萃取集成操作系统包括布氏漏斗1、抽滤筒3、活化液瓶7、淋洗液瓶18、第一抽真空筒17、第二抽真空筒10、固液萃取柱14、集液瓶11、手动真空泵23（图2）、机架22以及设置在机架22中的四通5和三通13等部分。

布氏漏斗1设置在系统的上端；抽滤筒3设置在支架22的上部，其上端口与布氏漏斗1的出口相接，其下端口接出液管，在出液管上接有第一阀门4，在抽滤筒3上接有用于与手动真空泵相对接的第一接口2；第一接口2设置在抽滤筒的侧壁上部接近顶面的位置处，在抽滤筒3的侧壁上标有容积标尺线。

机架22呈圆筒状结构，其顶部的底面设有连接抽滤筒出液管的连接端口，四通5的第一端口连接在该连接端口上，形成与抽滤筒出液管的连接通路，四通5的第二端口空置，用于配接固液萃取柱14的上端口，四通5的第三端口连接第一插管8，四通5的第四端口连接第二插管19。三通13设置在支架22中，并位于四通5的下方，其第一端口空置，用于配接固液萃取柱14的下端口。

在活化液瓶7中装有活化液（如甲醇），第一插管8的自由端插入其中，形成吸管，同时还形成了四通5与活化液瓶7间的连通通路。在第一插管8上接有第二阀门6。在淋洗液瓶18中装有淋洗液（如超纯水），第二插管19的自由端插入其中，形成吸管，同时还形成了四通5与淋洗液瓶18间的连通通路。在第二插管19上接有第六阀门21。

在第一抽真空筒17上设有用于与手动真空泵相对接的第二接口20，在其筒壁上设有进液口和出液口，连接在进液口上的管路与三通13的第二端口相接，形成三通13与第一抽真空筒17间的连通通路；在出液口上接有第四阀门15。第二抽真空筒10为广口瓶结构，配有广口的密封盖，在该密封盖上穿接有抽液管路25，抽液管路25的外接端与三通13的第三端口相接，形成三通13与第二抽真空筒10间的连通通路。在第二抽真空筒10上设有用于与手动真空泵相对接的第三接口9。

固液萃取柱14可安装在支架22中的四通5的第二端口与三通13的第一端口之间，在连接处设置有密封圈，以形成气密性连接。集液瓶11可放置在第二抽真空筒10中，放入后，应将抽液管路25的自由端插入其中，用以收集流经固液萃取柱的洗脱液。

如图2所示，手动真空泵23为常规器械，在其上配接有负压表22，用以实时显示抽真空容器中的负压值。手动真空泵23可根据工艺要求，与系统中的各接口相配接，以完成抽滤、活化、淋洗、固相萃取和洗脱等各种操作。

本发明自然界水样原位抽滤及固相萃取集成系统的操作方法如下：

一、置备一套自然界水样原位抽滤及固相萃取集成操作系统，并将该系统带至需检测的自然界取水点，现场采集自然界水样。

二、润洗系统：关闭第一阀门4，在不安装固相萃取柱14和布氏漏斗1中不放滤纸的条件下，先将所采集水样的一部分取出，注入布氏漏斗1中，水样通过布氏漏斗1和抽滤筒2，对布氏漏斗1和抽滤筒3进行润洗。润洗完成后，打开第一阀门4，排出润洗液。

三、水样抽滤：关闭出液管上的第一阀门4，将直径与布氏漏斗1的内腔底部内径一致的滤纸放入并铺好在布氏漏斗1内，将手动真空泵23的管口与抽滤筒3上的第一接口2紧密对接好，用手动真空泵23对抽滤筒3进行抽真空操作，同时，将所采集的水样注入布氏漏斗1中，使布氏漏斗1中的水样在抽滤状态下进入抽滤筒3中；观察滤液的液面到达抽滤筒3上预先设定的体积刻度的位置时，不再注入水样，从而完成时间水样的抽滤操作。

四、固相萃取柱的活化：将固相萃取柱14安装到支架22中的四通5与三通13之间，其连接处均有密封圈，保证连接的气密性。打开第二阀门6和第五阀门16，开通活化液瓶7与四通5间的连通通路以及第一抽真空筒17与三通13间的连通通路；关闭第一阀门4、第四阀门15、第六阀门21和第三阀门12，以关断其他通路。活化液瓶7中装入活化液最好是与固相萃取柱14中的液体为同种液体。将手动真空泵23的管口与第一抽真空筒17上的第二接口20紧密对接好，使用手动真空泵23对第一抽真空筒17进行抽真空操作。此时，活化液瓶7中的活化液通过第一插管8和四通5进入固相萃取柱14，进行活化操作，然后经过三通13进入第一抽真空筒17。在完成对固相萃取柱的活化操作后，打开第四阀门15，将进入真空筒17中的废液排入废液瓶，带回实验室进行无害化处理。

五、固相萃取柱的淋洗：打开第六阀门21，开通淋洗液瓶18与四通5的连通通路；同时，维持第一抽真空筒17与三通13间的连通通路保持开通状态。关闭第一阀门4、第四阀门15、第二阀门6和第三阀门12，以关断其他通路。淋洗液瓶18中装有淋洗液（如超纯水）。将手动真空泵23仍然与连接在第一抽真空筒17的第二接口20上，用手动真空泵23对第一抽真空筒17进行抽真空操作。此时，淋洗液瓶18中的淋洗液通过第二插管19和四通5进入固相萃取柱14，进行淋洗操作，然后经过三通13进入第一抽真空筒17。在完成对固相萃取柱的淋洗操作后，关闭第五阀门16和第六阀门21，并取下手动真空泵23。如果淋洗液对环境无污染，可以打开第一抽真空筒17出液口上的第四阀门15，直接排出废液；如果淋洗液在采用超纯水与其他化合物的混合溶液，由于其对环境有一定的污染危害，则需将废液排入废液瓶中，带回实验室进行无害化处理。

六、水样的萃取：打开抽滤筒出液管上的第一阀门4，并维持第一抽真空筒17与三通13间的连通通路保持在开通状态；关闭第二阀门6、第三阀门12、第四阀门15和第六阀门21，以关断其他通路。手动真空泵23保持在第二接口20上，对第一抽真空筒17进行抽真空操作。此时，抽滤筒3中被抽滤的水样经过四通5进入固相萃取柱14，再流入第一抽真空筒17，进行水样的固相萃取操作。在此过程中，操作者可以观察手动真空泵23上的负压表24上的示数大小，调整抽真空操作的力度和频率，以保证水样萃取过程中液体的流速符合固相萃取柱萃取的最大效率。水样的固相萃取完成后，鉴于萃取后的废液对环境无污染危害，因此可打开第一抽真空筒出液口上的第四阀门15，将废液直接排出。

七、固相萃取物质的洗脱：将集液瓶11装入第二抽真空筒10中，抽液管路25的自由端插入集液瓶11中，盖好集液瓶11上的密封盖。然后，打开第二阀门6、第三阀门12，开通活化液瓶与四通的连通通路以及第二抽真空筒与三通的连通通路；关闭第一阀门4、第四阀门15、第五阀门16和第六阀门21，以关断其他通路。将手动真空泵23的管口与第二真空筒10上的第三接口9紧密对接好，用手动真空泵23对第二真空筒10进行抽真空操作。此时，活化液瓶7中的活化液通过第一插管8和四通5，进入固相萃取柱14，对附着在固相萃取柱中的固相萃取物质进行洗脱操作；在持续的抽真空操作下，洗脱液经过三通13和抽液管路25进入设置在第二真空筒10中的集液瓶11中。洗脱操作结束后，将集液瓶11从第二抽真空筒10中取出，盖好集液瓶的密封盖，贴上标签，带回实验室进行理化分析。