CN104761016A - 一种水中VOCs提取装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种水中VOCs提取装置，它包括雾化管，雾化管两端均为开口结构，雾化管设置在圆筒外壳内，雾化管底部通过雾化片与圆筒外壳底部密封固定，圆筒外壳顶部与雾化管顶部外壁面密封连接；雾化管顶部出口通过倾斜管路与上端支管连接，上端支管与冷凝管顶部、内管顶部一体成型，且冷凝管设置在制冷器内；内管设置冷凝管内形成套管，内管的入口与上端支管连通；内管底部与冷凝管底部具有间隙，冷凝管底部与下端支管连通；位于冷凝管顶部一侧壁设置有与其连通的侧端支管。本发明结构简单，成本低，能有效从水样中将VOCs分离出来，且分离效率较高，可以广泛在环境水质处理研究领域中应用。

Description

一种水中VOCs提取装置
技术领域
本发明涉及一种环境水质处理装置，特别是关于一种用于对环境水体中VOCs进行前处理的水中VOCs提取装置。
背景技术
挥发性有机污染物(Volatile Organic Compounds,VOCs)是分子量较小、饱和蒸汽压较高、在常温下易挥发的有机化合物。环境水体及饮用水中的VOCs一般来源于化工企业排放的废水，污水处理厂的挥发也是一个集中来源，另外，水中的腐殖酸、富里酸及藻类代谢产物经加氯消毒后也会产生一些卤代烃。水体VOCs对人体健康和环境安全危害极大，许多种类具有“致畸、致癌、致突变”的三致效应，能引起“雌性化”，或具有难闻气味，难于自然降解。而且它们极易从环境水体中挥发至空气中，造成大气VOCs浓度的升高。
我国《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)和《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006)中有20多项指标为VOCs，美国国家环境保护局(EPA)制定的129种优先污染物中VOCs也占到31种。我国许多城市的水源水及饮用水中都检测到了VOCs的存在，因此急需对环境水质进行提取监控。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种水中VOCs提取装置，该装置结构简单，安装简便，成本较低，能有效从水样中将VOCs分离出来，且分离效率较高。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种水中VOCs提取装置，其特征在于：它包括雾化管、圆筒外壳、雾化片、倾斜管路、上端支管、冷凝管、内管、下端支管、侧端支管和制冷器；所述雾化管两端均为开口结构，所述雾化管设置在所述圆筒外壳内，所述雾化管底部通过所述雾化片与所述圆筒外壳底部密封固定，所述圆筒外壳顶部与所述雾化管顶部外壁面密封连接；所述雾化管顶部出口通过所述倾斜管路与所述上端支管连接，所述上端支管与所述冷凝管顶部、内管顶部一体成型，且所述冷凝管设置在所述制冷器内；所述内管设置所述冷凝管内形成套管，所述内管的入口与所述上端支管连通；所述内管底部与所述冷凝管底部具有间隙，所述冷凝管底部与所述下端支管连通；位于所述冷凝管顶部一侧壁设置有与其连通的所述侧端支管。
所述雾化管侧壁上平行设置有下端支管和上端支管，所述下端支管伸入至所述雾化管底部，所述上端支管向所述雾化管内输入氮气载气。
所述圆筒外壳底部由筒体、底片和盖片构成，所述底片和盖片通过螺丝固定连接，所述筒体底部与所述盖片固定连接；位于所述盖片中间位置处设置有一用于安装硅胶套的容置槽；所述硅胶套内设置有所述雾化片。
所述圆筒外壳顶部与所述雾化管顶部外壁连接处设置有硅胶O圈。
所述制冷器包括铝块、制冷片、散热片和风扇；所述冷凝管放置在由隔热棉包裹的所述铝块中，所述铝块外部依次设置有所述制冷片、散热片和风扇。
所述雾化片采用超声雾化片。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明采用超声雾化片将高频机械能传递给与之接触的水样引发震荡，雾化时水面中央会涌起一股类似喷泉的水柱，超声对水样的振动以及涌起的水柱对液面的搅动均可加快水中VOCs与水样的分离。超声波在将机械能传递给水样的同时，也有部分能量转化为热能加热水样，温度的提高也有助于VOCs的溢出，进而有效将水体中的VOCs分离出来。2、本发明采用的超声雾化产生大量雾滴散布在气相中形成气溶胶，气溶胶的形式大大增加了液相与气相的接触面积，促进了雾滴中的VOCs由液相向气相分配，实现气液的分离，分离效率较高。3、本发明采用氮气作为载气源源不断的将VOCs吹离雾化管，可以有效保证水面上方维持较低水平的VOCs浓度。4、本发明由于在雾化时处于负压状态，因此有效降低了水样的表面蒸汽压，提高了VOCs在气相中的分配比例。5、本发明采用的冷凝管能够冷凝、除去雾化产生的大部分水汽，有效提取水样中的VOCs。6、由于本发明采用的超声雾化属于物理过程，因此对水样无污染。本发明可以广泛在环境水质处理研究领域中应用。
附图说明
图1是本发明的整体结构剖面示意图；
图2是本发明的雾化管及圆筒外壳剖视图；
图3是本发明的制冷器侧视剖面图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
如图1、图2所示，本发明提供一种水中VOCs提取装置，其包括雾化管1、圆筒外壳2、雾化片3、倾斜管路4、上端支管5、冷凝管6、内管7、下端支管8、侧端支管9和制冷器。
雾化管1采用垂直玻璃管，两端均为开口结构；雾化管1设置在圆筒外壳2内，雾化管1底部通过雾化片3与圆筒外壳2底部密封固定，圆筒外壳2顶部与雾化管1顶部外壁面密封连接。雾化管1顶部出口通过倾斜管路4与上端支管5连接，上端支管5与冷凝管6顶部、内管7顶部一体成型，且冷凝管6设置在制冷器内。内管7设置冷凝管6内形成套管，且内管7的入口与上端支管5连通；内管7底部与冷凝管6底部具有间隙，冷凝管6底部与下端支管8连通。位于冷凝管6顶部一侧壁设置有与其连通的侧端支管9。
上述实施例中，如图1、图2所示，雾化管1侧壁上平行设置有下端支管10和上端支管11，下端支管10伸入至雾化管1底部，用于将水样输入雾化管1内并保证水样可以有效在雾化片3上雾化。上端支管11用于向雾化管1内输入载气，本实施例中载气采用氮气。
上述各实施例中，圆筒外壳2可以采用铝材制成，其底部由筒体12、底片13和盖片14构成，底片13和盖片14通过螺丝固定连接，筒体12底部与盖片14固定连接。位于盖片14中间位置处设置有一用于安装硅胶套15的容置槽，通过硅胶套15将容置槽处的盖片14与底片13密封。硅胶套15内设置有雾化片3，实现将雾化片3密封固定在圆筒外壳2底部。
上述各实施例中，圆筒外壳2顶部与雾化管1顶部外壁连接处设置有硅胶O圈16，通过硅胶O圈16实现圆筒外壳2与雾化管1密封固定的同时，还有效缓冲了圆筒外壳2下压雾化管1的压力。
上述各实施例中，雾化片3可以采用超声雾化片。
上述各实施例中，雾化管1顶部出口与倾斜管路4的连接处采用两通接头17连接；倾斜管路4与上端支管5连接处也采用两通接头17连接。
上述各实施例中，制冷器包括铝块18、制冷片19、散热片20和风扇21。冷凝管6放置在由隔热棉包裹的铝块18中，铝块18外部依次设置有制冷片19、散热片20和风扇21，制冷片19与铝块18换热后将热量传递到散热片20，并通过风扇21散发至外部。由现有温控仪控制制冷器工作，使铝块18及冷凝管6维持在较低温度。
上述各实施例中，倾斜管路4采用PTFE管，两通接头17采用PTFE两通接头。
综上所述，本发明在使用时，载气通过上端支管11进入雾化管1内；同时水样经下端支管10进入雾化管1内，并通过雾化片3将水样雾化后，与载气一同经倾斜管路4进入内管7中。气流经内管7到达冷凝管6底部，通过内管7与冷凝管6底部的间隙沿两管管壁间的间隙折返向上，并由冷凝管6对气流进行冷凝处理。冷凝后气流中的VOCs随载气经侧端支管9排出至外部VOCs监测装置，气流冷凝后中形成的液态水附着在管壁并成股留下，聚集在下端支管8里，进样完毕后被蠕动泵抽走排出。
上述各实施例仅用于说明本发明，各部件的结构、尺寸、设置位置及形状都是可以有所变化的，在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件进行的改进和等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (10)

1.一种水中VOCs提取装置，其特征在于：它包括雾化管、圆筒外壳、雾化片、倾斜管路、上端支管、冷凝管、内管、下端支管、侧端支管和制冷器；
所述雾化管两端均为开口结构，所述雾化管设置在所述圆筒外壳内，所述雾化管底部通过所述雾化片与所述圆筒外壳底部密封固定，所述圆筒外壳顶部与所述雾化管顶部外壁面密封连接；所述雾化管顶部出口通过所述倾斜管路与所述上端支管连接，所述上端支管与所述冷凝管顶部、内管顶部一体成型，且所述冷凝管设置在所述制冷器内；所述内管设置所述冷凝管内形成套管，所述内管的入口与所述上端支管连通；所述内管底部与所述冷凝管底部具有间隙，所述冷凝管底部与所述下端支管连通；位于所述冷凝管顶部一侧壁设置有与其连通的所述侧端支管。
2.如权利要求1所述的一种水中VOCs提取装置，其特征在于：所述雾化管侧壁上平行设置有下端支管和上端支管，所述下端支管伸入至所述雾化管底部，所述上端支管向所述雾化管内输入氮气载气。
3.如权利要求1所述的一种水中VOCs提取装置，其特征在于：所述圆筒外壳底部由筒体、底片和盖片构成，所述底片和盖片通过螺丝固定连接，所述筒体底部与所述盖片固定连接；位于所述盖片中间位置处设置有一用于安装硅胶套的容置槽；所述硅胶套内设置有所述雾化片。
4.如权利要求2所述的一种水中VOCs提取装置，其特征在于：所述圆筒外壳底部由筒体、底片和盖片构成，所述底片和盖片通过螺丝固定连接，所述筒体底部与所述盖片固定连接；位于所述盖片中间位置处设置有一用于安装硅胶套的容置槽；所述硅胶套内设置有所述雾化片。
5.如权利要求1～4任一项所述的一种水中VOCs提取装置，其特征在于：所述圆筒外壳顶部与所述雾化管顶部外壁连接处设置有硅胶O圈。
6.如权利要求1～4任一项所述的一种水中VOCs提取装置，其特征在于：所述制冷器包括铝块、制冷片、散热片和风扇；所述冷凝管放置在由隔热棉包裹的所述铝块中，所述铝块外部依次设置有所述制冷片、散热片和风扇。
7.如权利要求5所述的一种水中VOCs提取装置，其特征在于：所述制冷器包括铝块、制冷片、散热片和风扇；所述冷凝管放置在由隔热棉包裹的所述铝块中，所述铝块外部依次设置有所述制冷片、散热片和风扇。
8.如权利要求1～4、7任一项所述的一种水中VOCs提取装置，其特征在于：所述雾化片采用超声雾化片。
9.如权利要求5所述的一种水中VOCs提取装置，其特征在于：所述雾化片采用超声雾化片。
10.如权利要求6所述的一种水中VOCs提取装置，其特征在于：所述雾化片采用超声雾化片。
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