塑料制品中重金属检测的预处理装置的制作方法

1.本发明涉及塑料制品检测技术领域。更具体地说，本发明涉及一种塑料制品中重金属检测的预处理装置。


背景技术：

2.食品包装安全是食品安全管理的重要环节之一，塑料包装因具有原料来源广泛、种类繁多、易于加工、成本低、防水防潮性能优异等特点，在食品包装领域广泛应用，为了保证食品安全，减少或避免塑料制品对环境带来二次污染，塑料制品中有毒物质的检测是食品安全监管的重点，尤其是塑料制品中重金属的检测，需要严格把关和监督。
3.塑料制品中重金属的检测过程中，需要对塑料制品进行消解预处理，具体为使用硝酸、高氯酸、氢氟酸、硫酸、过氧化氢等具有强氧化性的酸浸泡塑料制品，将塑料制品中的有机物或硅酸盐等成分破坏掉；经消解后的样品溶液定容至预设体积，然后再进行重金属含量的分析检测。
4.现有的塑料制品的消解预处理装置多为手动加酸，对操作者和实验室环境带来极大的安全隐患；在申请号为201010570536.9的专利中公开了一种样品消解处理装置，其公开了溶剂供给机构，可用于自动加酸代替人工加酸，同时还设置了偏转电机、震荡板，用于对试管架上的试管来回震荡，上述专利中虽解决了自动加酸，但是其并未涉及排酸，消解过程中产生的酸气会蒸发到空气中，对环境造成污染，对操作人员的身体造成伤害；此外上述专利中记载的偏转电机、震荡板的配合作用仅能使得试管进行小幅度的晃动，溶剂和样品的搅动效果较差，并不能够有效地加快消解反应。


技术实现要素：

5.本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。
6.本发明还有一个目的是提供一种塑料制品中重金属检测的预处理装置，其解决了现有技术中消解反应的酸气直接排放导致空气污染，且消解反应中搅拌幅度过小，不能够有效加快消解反应的技术缺陷。
7.为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种塑料制品中重金属检测的预处理装置，其包括：
8.消解机构，其包括：
9.加热套；
10.外壳体，其为底部呈圆球形结构的中空筒体，所述外壳体的底部位于所述加热套内；
11.多个循环管，其沿圆周方向间隔设于所述外壳体的外部，任一循环管的下端与所述外壳体的下部连通，上端与所述外壳体的上部连通；任一循环管的上端设有单向阀；
12.内壳体，其同轴套设于所述外壳体的内部且与所述外壳体的结构一致，所述内壳体的侧壁上设有多个第一通孔；待检测的塑料样品容纳于所述内壳体的内部；
13.盖体，其用于将所述外壳体的顶部密封遮盖，所述盖体的中部设有第二通孔，所述第二通孔的一侧壁上设有第一滑块；所述盖体上设有加料口，其内设有开闭的挡板；
14.排气管，其一端位于所述内壳体的内部，另一端竖直向上穿过所述第二通孔并延伸至所述盖体的上方，所述排气管的圆周外壁上沿竖直方向设有螺旋槽，所述第一滑块滑动设于所述螺旋槽内；所述排气管与所述内壳体固接，所述排气管上间隔设于多个排气孔；
15.消解液供给机构，其与所述外壳体的内部连通；
16.排酸机构，其与所述排气管的另一端连通。
17.优选的是，所述的塑料制品中重金属检测的预处理装置，所述消解机构还包括：
18.第一圆环，其水平设于所述内壳体的顶部，所述第一圆环的圆心位于所述内壳体的轴线上，所述第一圆环的外圆边缘通过多个第一连接杆与所述内壳体的内壁固接；第一圆环的顶面和底面上均设有环形的第一滑轨；
19.第二圆环，其水平、同圆心套设于所述第一圆环的内部，所述第二圆环的内圆边缘通过多个第二连接杆与所述排气管固接；所述第二圆环的顶面和底面上均设有环形的第二滑轨；
20.多个第二滑块，其沿圆周方向间隔设于所述第一圆环和所述第二圆环之间，任一第二滑块的一端顶部和底部分别滑动卡设于两个第一滑轨内，另一端的顶部和底部分别滑动卡设于两个第二滑轨内，第二滑块的中部沿竖直方向贯通设有第三通孔；
21.多个刷毛杆，一个第二滑块对应设置一个刷毛杆，任一刷毛杆的上端与所述盖体的底部固接，下端竖直向下穿过相对于的第三通孔并延伸至所述内壳体的内部，任一刷毛杆与相对应的第三通孔沿竖直方向滑动连接，刷毛杆的下端设有与所述内壳体的内壁接触的刷毛。
22.优选的是，所述的塑料制品中重金属检测的预处理装置，所述消解机构还包括导气管，其下端通过连接管与所述排气管转动密封连接，上端与所述排酸机构连通，所述导气管为波纹式管体；所述连接管的底部通过轴承与所述排气管的另一端密封转动连通，顶部与所述导气管的下端密封连通，所述连接管的上部通过第三连接杆与竖直升降的电动伸缩杆的自由端连接。
23.优选的是，所述的塑料制品中重金属检测的预处理装置，所述排气管的内部设有调节阀，其包括：
24.调节管，其为同轴套设于所述排气管内部的中空圆台结构；所述调节管上大下小；
25.封堵塞，其为可将所述调节管底部封堵的圆锥体结构；
26.导向筒，其同轴设于所述排气管的内部且位于所述封堵塞的上方，所述导向筒的顶部通过第四连接杆与所述排气管的内壁固接；
27.活动杆，其同轴设于所述排气管的内部且位于所述封堵塞和所述导向筒之间，所述活动杆的下端与所述封堵塞的顶部固接，上端插入所述导向筒的内部并通过弹簧与所述导向筒的内顶面连接；所述活动杆与所述导向筒沿竖直方向滑动连接。
28.优选的是，所述的塑料制品中重金属检测的预处理装置，所述第二通孔的内壁上环设有密封垫。
29.优选的是，所述的塑料制品中重金属检测的预处理装置，所述消解液供给机构包括：
30.消解液储罐；
31.泵体，其进口端通过第一导液管与所述消解液储罐连通，出口端通过第二导液管与外壳体的内部连通，所述第二导液管靠近所述外壳体的一端上设有流量计。
32.优选的是，所述的塑料制品中重金属检测的预处理装置，所述排酸机构包括：
33.第一碱液缸，其一侧通过第一气管与所述导气管的顶部密封连通，所述第一气管的下端延伸至所述第一碱液缸的底部；
34.第二碱液缸，其一侧通过第二气管与所述第一碱液缸的另一侧连通，所述第二气管的一端位于所述第一碱液缸的上部，另一端延伸至所述第二碱液缸的底部；所述第二碱液缸的另一侧设有与外部连通的第三气管。
35.优选的是，所述的塑料制品中重金属检测的预处理装置，还包括罩体，所述消解机构、所述消解液供给机构以及所述排酸机构均封装于所述罩体内，所述罩体的顶面为可开闭的面板；所述第三气管的自由端伸出所述罩体外。
36.本发明至少包括以下有益效果：
37.本发明将内壳体设置为网兜内的结构，将消解液与塑料样品分别容纳于外壳体和内壳体中，进一步通过排气管将内壳体与外壳体进行活动连接，消解液与塑料样品发生相对移动，起到搅拌的作用，加快消解反应速率和增大样品的消解程度；本发明可为塑料样品的前处理消解提供一个封闭反应条件，能够自动加酸的同时，还能够对消解液、塑料样品进行较大幅度的搅动，进而提高消解反应的速率和消解程度，提高塑料样品的前处理效率，提高塑料样品中重金属检测的精确度；实际应用中可将外壳体与内壳体设置为透明材质，实验人员可直接、方便地观察到塑料样品的消解程度，内壳体相对外壳体向上移动至消解液的液面以上能够清楚地观察内壳体内样品是否消解完成；设置多个循环管实现了消解液的循环利用，提高了消解液的利用率，增大了消解液与塑料样品的接触率，进一步加快消解速率。
38.本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
39.图1为本发明在一个技术方案中所述的塑料制品中重金属检测的预处理装置的结构示意图；
40.图2为本发明在另一个技术方案中内壳体、第一圆环、第二圆环和排气管的俯视图；
41.图3为本发明在另一个技术方案中所述调节阀的结构示意图；
42.图4为本发明在另一个技术方案中所述调节阀的结构示意图。
43.附图标记说明：1-加热套；2-外壳体；21-循环管；22-消解液储罐；23-泵体；24-第一导液管；25-第二导液管；3-内壳体；4-盖体；5-排气管；51-调节管；52-封堵塞；53-导向筒；54-第四连接杆；55-活动杆；56-弹簧；6-刷毛杆；71-第一碱液缸；72-第二碱液缸；73-第一气管；74-第二气管；75-第三气管；81-第一圆环；82-第一连接杆；83-第二圆环；84-第二连接杆；85-第二滑块；851-第三通孔；91-导气管；92-连接管；93-第三连接杆；94-电动伸缩杆；10-罩体。
具体实施方式
44.下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
45.应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
46.需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得。
47.在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
48.如图1～4所示，本发明提供一种塑料制品中重金属检测的预处理装置，其包括：
49.消解机构，其包括：
50.加热套1；
51.外壳体2，其为底部呈圆球形结构的中空筒体，所述外壳体2的底部位于所述加热套1内；
52.多个循环管21，其沿圆周方向间隔设于所述外壳体2的外部，任一循环管21的下端与所述外壳体2的下部连通，上端与所述外壳体2的上部连通；任一循环管21的上端设有单向阀；
53.内壳体3，其同轴套设于所述外壳体2的内部且与所述外壳体2的结构一致，所述内壳体3的侧壁上设有多个第一通孔；待检测的塑料样品容纳于所述内壳体3的内部；
54.盖体4，其用于将所述外壳体2的顶部密封遮盖，所述盖体4的中部设有第二通孔，所述第二通孔的一侧壁上设有第一滑块；所述盖体4上设有加料口，其内设有开闭的挡板；通过挡板可将加料口进行密封遮盖，加料口可对称设置两个，每个挡板上设有提手，方便挡板的打开与关闭；
55.排气管5，其一端位于所述内壳体3的内部，另一端竖直向上穿过所述第二通孔并延伸至所述盖体4的上方，所述排气管5的圆周外壁上沿竖直方向设有螺旋槽，所述第一滑块滑动设于所述螺旋槽内；所述排气管5与所述内壳体3固接，所述排气管5上间隔设于多个排气孔；
56.消解液供给机构，其与所述外壳体的内部连通；
57.排酸机构，其与所述排气管的另一端连通。
58.本发明公开了一种塑料制品中重金属检测的预处理装置，其包括用于加热的加热套，为消解反应提供热量，中空筒体的外壳体用于容纳消解液，外壳体内部消解液在加热套的作用下受热，满足消解反应需要的高温的反应条件；加热套的结构与外壳体底部的结构一致，使得外壳体内部的消解液受热更加均匀；在外壳体的外部周向设置多个循环管，实现消解液的循环利用，循环管的上端设置单向阀(蒸汽从循环管的上端进入下端排出)，使得外壳体内部受热的消解液在外壳体的上部以蒸汽(酸气)的状态进入循环管内，然后经由循环管的下端回到外壳体的下部，用于消解反应，外壳体内部的消解液从外壳体的下部向上移动经由循环管回到外壳体的下部，可增加消解液与待处理样品(塑料制品)的接触面积，
提高样品的消解程度，进而提高样品中重金属检测的精确度；在外壳体的内部套设内壳体，内壳体的侧壁上设置多个第一通孔，使得外壳体内部的消解液可通过第一通孔进入内壳体内部，与内壳体内部的塑料样品(塑料制品的粉碎物)发生消解反应，外壳体的顶部设置盖体，可将外壳体的顶部密封遮盖，为消解反应提供封闭的条件，将盖体与外壳体设计成可拆卸连接，可在反应前后将盖体取下；消解反应产生的过量的酸气可通过排气管排出，避免外壳体内部气压过大，排气管与内壳体固定连接，与外壳体上的第二通孔通过滑块与螺旋槽的配合设计，活动连接(排气管相对外壳体上下移动的同时，还可绕外壳体的轴线转动)，进而实现内壳体与外壳体的活动连接(内壳体可相对外壳体上下移动的同时绕内壳体的轴线转动)；消解液供给机构用于向外壳体的内部供应消解液，排酸机构用于将消解反应过程中产生的酸气进行消耗，避免酸气直接排放导致的空气污染；
59.本发明将内壳体设置为网兜内的结构，将消解液与塑料样品分别容纳于外壳体和内壳体中，进一步通过排气管将内壳体与外壳体进行活动连接，消解液与塑料样品发生相对移动，起到搅拌的作用，加快消解反应速率和增大样品的消解程度；本发明可为塑料样品的前处理消解提供一个封闭反应条件，能够自动加酸的同时，还能够对消解液、塑料样品进行较大幅度的搅动，进而提高消解反应的速率和消解程度，提高塑料样品的前处理效率，提高塑料样品中重金属检测的精确度；实际应用中可将外壳体与内壳体设置为透明材质，实验人员可直接、方便地观察到塑料样品的消解程度，内壳体相对外壳体向上移动至消解液的液面以上能够清楚地观察内壳体内样品是否消解完成；设置多个循环管实现了消解液的循环利用，提高了消解液的利用率，增大了消解液与塑料样品的接触率，进一步加快消解速率。
60.在上述技术方案中，将待检测的塑料制品粉碎物，通过加料口置于内壳体内，挡板关闭将加料口密封遮盖，将盖体与外壳体的顶部边缘密封连接(内壳体、排气管和盖体为相互连接的一体式结构，排气管可相对盖体上下移动的同时绕排气管的轴线转动，排气管与内壳体同轴设置)，将排气管与排酸机构连通，将外壳体与消解液供给机构连通，通过消解液供给机构向外壳体内部导入消解液，消解液的导入量以塑料制品粉碎物的量来确定，实现自动、定量加入消解液，消解液通过内壳体上的多个第一通孔从外壳体进入内壳体内并与内壳体内部的塑料制品发生消解反应，消解反应中，消解液受热以蒸汽的形式通过多个循环管循环回消解体系内，产生的过量的酸气可通过排气管经由排酸机构消耗，在消解过程中，排气管相对外壳体上下移动，带动内壳体相对外壳体上下移动，与此同时，第一滑块在螺旋槽内滑动，第一滑块与螺旋槽的相互配合下，带动排气管绕自身轴线做圆周运动，进而带动内壳体相对外壳体上下移动的同时又做圆周运动，塑料样品能够与消解液充分接触，提高消解反应速率和样品消解程度，达到提高重金属检测的精确度。
61.另一种技术方案中，所述的塑料制品中重金属检测的预处理装置，所述消解机构还包括：
62.第一圆环81，其水平设于所述内壳体3的顶部，所述第一圆环81的圆心位于所述内壳体3的轴线上，所述第一圆环81的外圆边缘通过多个第一连接杆82与所述内壳体3的内壁固接；第一圆环81的顶面和底面上均设有环形的第一滑轨；
63.第二圆环83，其水平、同圆心套设于所述第一圆环81的内部，所述第二圆环83的内圆边缘通过多个第二连接杆84与所述排气管5固接；所述第二圆环83的顶面和底面上均设
有环形的第二滑轨；
64.多个第二滑块85，其沿圆周方向间隔设于所述第一圆环81和所述第二圆环83之间，任一第二滑块85的一端顶部和底部分别滑动卡设于两个第一滑轨内，另一端的顶部和底部分别滑动卡设于两个第二滑轨内，第二滑块的中部沿竖直方向贯通设有第三通孔851；
65.多个刷毛杆6，一个第二滑块85对应设置一个刷毛杆6，任一刷毛杆6的上端与所述盖体4的底部固接，下端竖直向下穿过相对于的第三通孔851并延伸至所述内壳体3的内部，任一刷毛杆6与相对应的第三通孔851沿竖直方向滑动连接，刷毛杆6的下端设有与所述内壳体3的内壁接触的刷毛。
66.本发明的消解机构还包括从内到外依次套设于内壳体内的第一圆环和第二圆环，优选的是第一圆环和第二圆环的圆心与内壳体的顶部内圆的圆心重合；排气管的底部与内壳体的底部固接，第一圆环通过多个第一连接杆与内壳体的内壁固接，第二圆环通过多个第二连接杆与排气管连接，第一圆环和第二圆环之间设置多个滑块，任一滑块的顶部和底部分别与第一圆环和第二圆环滑动连接，滑块中部的第三通孔位于第一圆环和第二圆环之间，且第三通孔与第一圆环和第二圆环均互不干涉，第三通孔用于供刷毛杆的杆体穿过，使得排气管旋转的上下移动可带动内壳体一起旋转上下移动，与此同时又不会受刷毛杆的干扰，刷毛杆与盖体固接是固定不动的，内壳体上下旋转，刷毛杆可对内壳体的内壁进行刮蹭，避免塑料样品粘附在内壳体的内壁上堵塞第一通孔，同时刷毛的刮蹭可对塑料样品起到进一步的搅动的作用，进一步提高消解反应速率。
67.另一种技术方案中，所述的塑料制品中重金属检测的预处理装置，所述消解机构还包括导气管91，其下端通过连接管92与所述排气管5转动密封连接，上端与所述排酸机构连通，所述导气管91为波纹式管体；所述连接管92的底部通过轴承与所述排气管5的另一端密封转动连通，顶部与所述导气管91的下端密封连通，所述连接管92的上部通过第三连接杆93与竖直升降的电动伸缩杆94的自由端连接。排气管通过导气管、连接管与排酸机构连通，波纹式管体结构的导气管、连接管通过轴承与排气管密封转动连接的设计，可使得排气管与排酸机构密封连通的同时还可进行上下旋转移动，保证排气管可相对排酸机构进行上下旋转移动的同时，还能够顺利的导出消解反应过程中的酸气。通过电动伸缩杆带动连接管上下移动，进而带动排气管上下移动。
68.另一种技术方案中，所述的塑料制品中重金属检测的预处理装置，所述排气管的内部设有调节阀，其包括：
69.调节管51，其为同轴套设于所述排气管5内部的中空圆台结构；所述调节管51上大下小；
70.封堵塞52，其为可将所述调节管51底部封堵的圆锥体结构；
71.导向筒53，其同轴设于所述排气管5的内部且位于所述封堵塞52的上方，所述导向筒53的顶部通过第四连接杆54与所述排气管5的内壁固接；
72.活动杆55，其同轴设于所述排气管5的内部且位于所述封堵塞52和所述导向筒53之间，所述活动杆55的下端与所述封堵塞52的顶部固接，上端插入所述导向筒53的内部并通过弹簧56与所述导向筒53的内顶面连接；所述活动杆55与所述导向筒53沿竖直方向滑动连接。
73.上述技术方案中，在排气管内设置调节阀，当外壳体内的压力达到一定值时(压力
大于弹簧的压缩弹力与封堵塞、活动杆的重力之和)，才能够将封堵塞向上顶起，调节阀打开进而在消解过程中将过剩的酸气排出，在保证消解液通过多个循环管进行循环利用的同时，通过排气管将酸气排至排酸机构进行消耗，避免外壳体内部压力过大的情况，保证消解反应的正常、快速的进行。
74.另一种技术方案中，所述的塑料制品中重金属检测的预处理装置，所述第二通孔的内壁上环设有密封垫。提高排气管与第二通孔之间的密封性，减少酸气向外的排出量。
75.另一种技术方案中，所述的塑料制品中重金属检测的预处理装置，所述消解液供给机构包括：
76.消解液储罐22；
77.泵体23，其进口端通过第一导液管24与所述消解液储罐连通，出口端通过第二导液管25与外壳体的内部连通，所述第二导液管靠近所述外壳体的一端上设有流量计。
78.通过泵体将消解液储罐内的消解液输送至外壳体内部，设置流量计，可根据塑料样品的量，来确定、控制输送至外壳体内部的消解液的量。
79.另一种技术方案中，所述的塑料制品中重金属检测的预处理装置，所述排酸机构包括：
80.第一碱液缸71，其一侧通过第一气管73与所述导气管的顶部密封连通，所述第一气管的下端延伸至所述第一碱液缸的底部；
81.第二碱液缸72，其一侧通过第二气管74与所述第一碱液缸的另一侧连通，所述第二气管的一端位于所述第一碱液缸的上部，另一端延伸至所述第二碱液缸的底部；所述第二碱液缸的另一侧设有与外部连通的第三气管75。
82.本发明公开了排酸机构的具体结构，设置两个碱液缸，进行两级耗酸，尽可能将消解反应产生的酸气中的酸消耗掉，保证第三气管排出气体符合可外排的质量标准，降低消解反应对空气产生的污染。
83.另一种技术方案中，所述的塑料制品中重金属检测的预处理装置，还包括罩体10，所述消解机构、所述消解液供给机构以及所述排酸机构均封装于所述罩体内，所述罩体的顶面为可开闭的面板；所述第三气管的自由端伸出所述罩体外。本发明的预处理装置的各个零部件封装于罩体内，在装置闲置状态时，可将罩体的顶面关闭，提高装置的防尘性能，在需要进行塑料样品消解时，可将罩体的顶面打开，进行消解反应的操作。
84.这里说明的设备数量和处理规模是用来简化本发明的说明的。对本发明的应用、修改和变化对本领域的技术人员来说是显而易见的。
85.尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。