CN106706366A - 一种水体采样海绵 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的水体采样海绵，其中采样海绵包括具有孔结构的海绵主体以及附着在海绵主体的孔结构表面的分子筛粉体。本发明方案通过将分子筛与海绵主体有机结合，从而降低了水体采样检测的难度，无需直接携带水体样品，从而提高了携带的便利性，提升水体采样、运输的便利性。

Description

一种水体采样海绵
技术领域
本发明涉及一种水污染采样介质，特别是一种水体采样海绵。
背景技术
水(H2O)是由氢、氧两种元素组成的无机物，在常温常压下为无色无味的透明液体，包括天然水(河流、湖泊、大气水、海水、地下水等)，人工制水(通过化学反应使氢氧原子结合得到水)。水是最常见的物质之一，是包括人类在内所有生命生存的重要资源，也是生物体最重要的组成部分。水在生命演化中起到了重要的作用。水是人们的生活生产中不可或缺的一部分，而虽然水是一种可再生资源，但是其在特定时间段内其可用数量是有限的。
人类的活动会使大量的工业、农业和生活废弃物排入水中，使水受到污染。目前，全世界每年约有4200多亿立方米的污水排入江河湖海，污染了5.5万亿立方米的淡水，这相当于全球径流总量的14％以上。1984年颁布的《中华人民共和国水污染防治法》中为“水污染”下了明确的定义，即水体因某种物质的介入，而导致其化学、物理、生物或者放射性等方面特征的改变，从而影响水的有效利用，危害人体健康或者破坏生态环境，造成水质恶化的现象称为水污染(Water Pollution)。
废水从不同角度有不同的分类方法。据不同来源分为生活废水和工业废水两大类；据污染物的化学类别又可分无机废水与有机废水；也有按工业部门或产生废水的生产工艺分类的，如焦化废水、冶金废水、制药废水、食品废水等。
污染物主要有：
(1)未经处理而排放的工业废水；
(2)未经处理而排放的生活污水；
(3)大量使用化肥、农药、除草剂而造成的农田污水；
(4)堆放在河边的工业废弃物和生活垃圾；
(5)森林砍伐，水土流失；
(6)因过度开采，产生矿山污水。
其中重金属污染、有机物污染(如氮、磷有机物等)等是对环境和人类危害最大的污染且比较常见的。重金属污染，指由铜、铅、汞、镉、钴等重金属或其化合物造成的环境污染，主要由采矿、废气排放、污水灌溉和使用重金属制品等人为因素所致。重金属具有不易移动溶解的特性，进入生物体后不能被排出和降解，会造成慢性中毒。重金属危害程度取决于元素的种类、浓度、理化性质、存在的价态和形态。当金属元素的浓度超过某一数值时会有剧烈的毒性，致使动植物中毒，甚至死亡。
重金属在大气、水体、土壤、生物体中广泛分布，主要表现在水污染上。水中的重金属来源有工业污水和农药，而由于底泥具有过滤作用，因此往往是重金属的汇集区。当环境变化时，底泥中的重金属形态也将发生转化并释放出来造成污染。水体中的重金属，即使浓度很低，也可在藻类和底泥中积累，被鱼和贝类体表吸附，产生食物链浓缩。重金属可通过食物链进入人体中富集，通过其致癌性、致突变性、细胞毒性严重影响人类健康。重金属污染来源广泛，其中相当部分是通过人类活动产生的废气、废水、废渣排入环境，造成污染。
而为了保护水体就需要对其状态进行采样检测监控。水体污染采样，涉及到对水体水质以及水体健康状态的监控，而现有的水体采样都是在小批量采样时直接用采样瓶灌装部分样品，而后运输到检测设备处进行检测分析，而这一过程中样品中的水占据了大部分运输重量；而大批量长距离长期采样时则会建立专门的采样输送管道和泵站等体系，这就使得水体采样极其不便，且明显增加了采样成本。
发明内容
为解决上述问题，本发明公开了一种水体采样海绵，通过将分子筛与海绵主体有机结合，两者具有较好结合性能，从而降低了水体采样检测的难度，无需直接携带水体样品，从而提高了携带的便利性，提升水体采样、运输的便利性，并且在长期使用中不易脱落，而便于重复利用。
本发明公开的水体采样海绵，包括具有孔结构的海绵主体以及附着在海绵主体的孔结构表面(该表面包括主体表层以及孔结构表面)的分子筛粉体。采样海绵产品上的分子筛其至少有部分表面微孔不被遮蔽。
本方案通过将吸附能力强的粉末形态的分子筛与海绵主体紧密地结合在一起，使分子筛粉体于海绵主体的表层“生根”，从而使其在发挥其优秀的吸附性而有效充分地吸附水体样品中的。同时通过对分子筛孔径的控制可以实现对特定粒径的水体污染物特别是特定粒径的污染颗粒的采样，实现了采样目标的选择性采集，如游离重金属离子、重金属络合离子、红藻、蓝藻等。
本发明公开的水体采样海绵的一种改进，分子筛粉体均匀地分散并固结于海绵主体的孔结构表面。
本方案将分子筛形成于海绵主体的表面，降低因主体材料的遮挡而造成堵塞浪费，以提高其利用效率，并且便于在后期使用中分子筛的再生以及吸附物的脱吸附和检测。
本发明公开的水体采样海绵的一种改进，分子筛粉体在海绵主体上的附着质量为海绵主体质量的0.1-10％。
本发明公开的水体采样海绵的一种改进，分子筛粉体粒径为1微米-2mm。
本发明公开的水体采样海绵的一种改进，海绵主体的材质为泡橡胶或者聚醚型聚氨酯或者聚酯型聚氨酯。
本发明公开的水体采样海绵的一种改进，海绵主体的孔结构的孔尺寸为2-4mm。本方案通过设置孔尺寸，可以在在对水体采样时增强对水的流通和滤除能力，而降低非目标杂质对采样的影响甚至对海绵的结构造成破坏，同时又可以是使得海绵在单位体积内具有良好的空密度，从而保证具有其良好的采样能力，而降低误差几率。
本发明公开的水体采样海绵的一种改进，海绵主体在25摄氏度下的表面张力不大于72mN/m。本方案通过限定海绵主体的表面张力，使其低于水的表面张力，从而不仅仅在使用中不易出现杂物或者污物的附着，同时可以避免采样目标在主体表面的附着而促进采样目标在分子筛中的吸附几率，从而在完成采样后，避免通过挤出或者压出海绵中水分时未被吸附的采样目标被排除，而降低采样精度。
本发明公开水体采样海绵，通过将分子筛与海绵有机结合，以分子筛的吸附能力来实现对目标样品的吸附采样能力的增强，提高了采样准确性和采样效率，同时通过对分子筛孔径和类型的控制，实现对不同类型污染物的选择性吸附(如悬浮物尺寸、污染物种类的选择，甚至是特定污染物的选择)从而不仅仅提高了单位体积的采样吸附质量和吸附效率，同时还增强了目标样品(污染物)-分子筛-海绵三者之间的结合能力，从而避免在使用中发生样品或分子筛脱落，而不仅仅影响采样效率，同样影响采样精度。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
本发明方案中海绵主体为包括而不限于大孔海绵或者细孔海绵(各种橡胶海绵、聚氨酯海绵、聚醚海绵等)
实施例1
本实施例水体采样海绵，包括具有孔结构的海绵主体以及附着在海绵主体的孔结构表面的分子筛粉体，包括而不限于全部或者部分分子筛粉体分布于海绵主体的全部或者部分孔结构表面的情形。
与上述实施例相区别的，分子筛粉体均匀地分散并固结于海绵主体的孔结构表面，包括而不限于分散于海绵主体的全部或者部分孔结构表面的情形。
与上述实施例相区别的，分子筛粉体在海绵主体上的附着质量为海绵主体质量的0.1％(分子筛粉体在海绵主体上的附着质量占海绵主体质量的比例还可以为包括而不限于如下任一：0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1.0％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％、1.5％、1.6％、1.7％、1.8％、1.9％、2.0％、2.1％、2.2％、2.3％、2.4％、2.5％、2.6％、2.7％、2.8％、2.9％、3.0％、3.1％、3.2％、3.3％、3.4％、3.5％、3.6％、3.7％、3.8％、3.9％、4.0％、4.1％、4.2％、4.3％、4.4％、4.5％、4.6％、4.7％、4.8％、4.9％、5.0％、5.1％、5.2％、5.3％、5.4％、5.5％、5.6％、5.7％、5.8％、5.9％、6.0％、6.1％、6.2％、6.3％、6.4％、6.5％、6.6％、6.7％、6.8％、6.9％、7.0％、7.1％、7.2％、7.3％、7.4％、7.5％、7.6％、7.7％、7.8％、7.9％、8.0％、8.1％、8.2％、8.3％、8.4％、8.5％、8.6％、8.7％、8.8％、8.9％、9.0％、9.1％、9.2％、9.3％、9.4％、9.5％、9.6％、9.7％、9.8％、9.9％、10.0％以及0.1-10％范围内的其它任意值)。
与上述实施例相区别的，分子筛粉体粒径为1微米(分子筛粉体粒径还可以为包括而不限于如下任一：1微米、2微米、3微米、4微米、5微米、6微米、7微米、8微米、9微米、10微米、20微米、30微米、40微米、50微米、60微米、70微米、80微米、90微米、100微米、110微米、120微米、130微米、140微米、150微米、160微米、170微米、180微米、190微米、200微米、210微米、220微米、230微米、240微米、250微米、260微米、270微米、280微米、290微米、300微米、310微米、320微米、330微米、340微米、350微米、360微米、370微米、380微米、390微米、400微米、410微米、420微米、430微米、440微米、450微米、460微米、470微米、480微米、490微米、500微米、510微米、520微米、530微米、540微米、550微米、560微米、570微米、580微米、590微米、600微米、610微米、620微米、630微米、640微米、650微米、660微米、670微米、680微米、690微米、700微米、710微米、720微米、730微米、740微米、750微米、760微米、770微米、780微米、790微米、800微米、810微米、820微米、830微米、840微米、850微米、860微米、870微米、880微米、890微米、900微米、910微米、920微米、930微米、940微米、950微米、960微米、970微米、980微米、990微米、1mm、1.1mm、1.2mm、1.3mm、1.4mm、1.5mm、1.6mm、1.7mm、1.8mm、1.9mm、2.0毫米以及1微米-2mm范围内的其它任意值)。
与上述实施例相区别的，海绵主体的材质为泡橡胶或者聚醚型聚氨酯或者聚酯型聚氨酯，如包括而不限于聚氨基甲酸酯海绵、聚醚330n、聚醚4110、聚醚f6、聚醚f68、聚醚220、聚醚l64、聚醚l61、聚醚210、组合聚醚、聚醚l-62、聚醚403、丁腈橡胶棉等。
与上述实施例相区别的，海绵主体的孔结构的孔尺寸为2mm(海绵主体的孔结构的孔尺寸还可以为包括而不限于如下任一：2.1mm、2.2mm、2.3mm、2.4mm、2.5mm、2.6mm、2.7mm、2.8mm、2.9mm、3.0毫米、3.1mm、3.2mm、3.3mm、3.4mm、3.5mm、3.6mm、3.7mm、3.8mm、3.9mm、4.0毫米以及2-4mm范围内的其它任意值)。
与上述实施例相区别的，海绵主体在25摄氏度下的表面张力不大于72mN/m(海绵主体在25摄氏度下的表面张力还可以为包括而不限于如下任一：10mN/m、11mN/m、12mN/m、13mN/m、14mN/m、15mN/m、16mN/m、17mN/m、18mN/m、19mN/m、20mN/m、21mN/m、22mN/m、23mN/m、24mN/m、25mN/m、26mN/m、27mN/m、28mN/m、29mN/m、30mN/m、31mN/m、32mN/m、33mN/m、34mN/m、35mN/m、36mN/m、37mN/m、38mN/m、39mN/m、40mN/m、41mN/m、42mN/m、43mN/m、44mN/m、45mN/m、46mN/m、47mN/m、48mN/m、49mN/m、50mN/m、51mN/m、52mN/m、53mN/m、54mN/m、55mN/m、56mN/m、57mN/m、58mN/m、59mN/m、60mN/m、61mN/m、62mN/m、63mN/m、64mN/m、65mN/m、66mN/m、67mN/m、68mN/m、69mN/m、70mN/m、71mN/m以及不大于72mN/m范围内的其它任意值)。
具体实施例1
本实施例中，选用聚醚l61原料，海绵孔径2mm、粉末粒径300微米钾A(3A)分子筛粉体，经过发泡成型为采样海绵样品，分子筛粉体在样品上的附着质量为占海绵主体质量的0.25％。采样目标常态内河水体中铅离子，包括游离离子和络合离子。海绵在采样盒内浸泡后1小时后，取出，轻轻挤压除去水分，带回，经脱除后进行检测，以采样瓶直接携带水样检测作为对比标准。
以10个海绵样品在海南采样点进行采样，采样量平均方差4，与标准监测值对比，采样精度为98％。
以10个海绵样品在南通采样点进行采样，采样量平均方差6，与标准监测值对比，采样精度为97％。
以10个海绵样品在哈尔滨采样点进行采样，采样量平均方差5，与标准监测值对比，采样精度为98.4％。
以10个海绵样品在南京大厂采样点进行采样，采样量平均方差4，与标准监测值对比，采样精度为96.5％。
以10个海绵样品在乌鲁木齐采样点进行采样，采样量平均方差6，与标准监测值对比，采样精度为99％。
具体实施例2
本实施例中，选用聚醚4110原料，海绵孔径3mm、粉末粒径300微米钾A(3A)分子筛粉体，经过发泡成型为采样海绵样品，分子筛粉体在样品上的附着质量为占海绵主体质量的0.75％。采样目标常态内河水体中游离镉离子。海绵在采样盒内浸泡后1小时后，取出，轻轻挤压除去水分，带回，经脱除后进行检测，以采样瓶直接携带水样检测作为对比标准。
以10个海绵样品在海南采样点进行采样，采样量平均方差4.4，与标准监测值对比，采样精度为97％。
以10个海绵样品在南通采样点进行采样，采样量平均方差6.2，与标准监测值对比，采样精度为98.7％。
以10个海绵样品在哈尔滨采样点进行采样，采样量平均方差5.4，与标准监测值对比，采样精度为98.4％。
以10个海绵样品在南京大厂采样点进行采样，采样量平均方差4.5，与标准监测值对比，采样精度为97.5％。
以10个海绵样品在乌鲁木齐采样点进行采样，采样量平均方差6.1，与标准监测值对比，采样精度为98.9％。
具体实施例3
本实施例中，选用聚氨基甲酸酯海绵原料，海绵孔径4mm、粉末粒径2毫米钾平均孔径100微米分子筛粉体，经过发泡成型为采样海绵样品，分子筛粉体在样品上的附着质量为占海绵主体质量的0.45％。采样目标常态内河水体中游离镉离子。海绵在采样盒内浸泡后1小时后，取出，轻轻挤压除去水分，带回，经脱除后进行检测，以采样瓶直接携带水样检测作为对比标准。
以10个海绵样品在海南采样点进行采样，采样量平均方差4.5，与标准监测值对比，采样精度为98.1％。
以10个海绵样品在南通采样点进行采样，采样量平均方差6.1，与标准监测值对比，采样精度为97.9％。
以10个海绵样品在哈尔滨采样点进行采样，采样量平均方差5.2，与标准监测值对比，采样精度为98.2％。
以10个海绵样品在南京大厂采样点进行采样，采样量平均方差4.7，与标准监测值对比，采样精度为97.5％。
以10个海绵样品在乌鲁木齐采样点进行采样，采样量平均方差6.5，与标准监测值对比，采样精度为97.9％。
本处实施例对本发明要求保护的技术范围中点值未穷尽之处以及在实施例技术方案中对单个或者多个技术特征的同等替换所形成的新的技术方案，同样都在本发明要求保护的范围内；同时本发明方案所有列举或者未列举的实施例中，在同一实施例中的各个参数仅仅表示其技术方案的一个实例(即一种可行性方案)，而各个参数之间并不存在严格的配合与限定关系，其中各参数在不违背公理以及本发明述求时可以相互替换，特别声明的除外。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述技术手段所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。以上所述是本发明的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种水体采样海绵，包括具有孔结构的海绵主体以及附着在海绵主体的孔结构表面的分子筛粉体。
2.根据权利要求1所述的水体采样海绵，其特征在于，所述分子筛粉体均匀地分散并固结于海绵主体的孔结构表面。
3.根据权利要求1或2所述的水体采样海绵，其特征在于，所述分子筛粉体在海绵主体上的附着质量为海绵主体质量的0.1-10％。
4.根据权利要求1或2所述的水体采样海绵，其特征在于，所述分子筛粉体粒径为1微米-2毫米。
5.根据权利要求3所述的水体采样海绵，其特征在于，所述分子筛粉体粒径为1微米-2mm。
6.根据权利要求1所述的水体采样海绵，其特征在于，所述海绵主体的材质为发泡橡胶或者聚醚型聚氨酯或者聚酯型聚氨酯。
7.根据权利要求1所述的水体采样海绵，其特征在于，所述海绵主体的孔结构的孔尺寸为2-4mm。
8.根据权利要求1或6或7所述的水体采样海绵，其特征在于，所述海绵主体在25摄氏度下的表面张力不大于72mN/m。
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