CN106769235B - 一种环境污染物时间序列浓度被动式采样装置 - Google Patents

一种环境污染物时间序列浓度被动式采样装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种环境污染物时间序列浓度被动式采样装置，包括一渗透泵、一FEP、PTFE或不锈钢材质的前接收相盘管、一FEP、PTFE或不锈钢材质的后接收相盘管和一陶瓷或塑料材质的多孔管。本发明以渗透泵为动力，驱动储存在前接收相盘管中的接收相，使其连续流过多孔管，吸收大气或水体中的污染物，吸收污染物后的接收相被储存在后接收相盘管中，实现了对污染物的连续吸收和保存，最终通过分析储存在后接收相盘管内的接收相中的污染物的量，从而获取大气或水体中污染物的浓度随时间变化的数据即时间序列数据。

Description

一种环境污染物时间序列浓度被动式采样装置
技术领域
本发明属于环境监测设备技术领域，具体涉及一种环境污染物时间序列浓度被动式采样装置。
背景技术
被动式采样器一般由接收相和扩散限制膜组成。接收相可以是溶剂、化学试剂或固体吸附剂。扩散限制膜能减缓目标化合物在接收相上的累积速度，并限制某些物质透过，使采样器具有一定的选择性。被动式采样器基于污染物从环境介质到采样器接收相的自由扩散过程，其驱动力为污染物在环境介质和接收相之间的化学势的差异。将采样器布放在环境中一段时间后回收，测定接收相上富集的污染物总量，结合采样时间和预先在实验室测得的采样速率，可计算得到采样期间污染物的时间平均浓度。现有的被动式采样器主要包括半透膜采样装置(SPMD)、梯度扩散薄膜(DGT)、化学捕收器极性有机物一体化采样器(POCIS)等。被动采样器可以进行长期连续监测，无需外部动力，布放方便，目前已广泛地应用于水体或大气环境中的各种污染物如痕量金属、多环芳烃、各类农药、抗生素、氨气、甲醛和挥发性有机化合物等的采样监测。
污染物在环境中的浓度是随时变化的，获取浓度随时间变化的数据即时间序列浓度数据才能准确地表征环境中污染物的变化过程。然而，现有的被动采样器中的接收相在采样期间是不可更新，每布放一次只能得到一个时间平均浓度，利用它们不可能获得环境中污染物的时间序列浓度，无法实现对一些快速变化的过程如突发的污染事故、周日变化、洪水、风暴、水华事件、潮汐等的准确监测。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术缺陷，提供一种环境污染物时间序列浓度被动式采样装置。
本发明的技术方案如下：
一种环境污染物时间序列浓度被动式采样装置，包括
一渗透泵，包括一有机玻璃材质的密封壳体，该密封壳体内具有一反渗透膜，将密封壳体分隔为一装满饱和氯化钠溶液和氯化钠固体的输出腔和一装满蒸馏水和离子交换树脂的输入腔；
一FEP、PTFE或不锈钢材质的前接收相盘管，其进液端连通渗透泵的输出腔，其内预先储存有接收相；
一FEP、PTFE或不锈钢材质的后接收相盘管，其出液端连通渗透泵的输入腔，其内预先储存有蒸馏水；
和一多孔陶瓷或塑料材质的多孔管，连通前接收相盘管的出液端和后接收相盘管的进液端。
在本发明的一个优选实施方案中，所述接收相为酸或碱的水溶液，用以采集环境中的无机污染物。
进一步优选的，所述接收相内具有间隔设置的与接收相的物理化学性质不同的间隔物质。
在本发明的一个优选实施方案中，所述接收相为烷烃或芳烃，用以采集环境中的有机污染物。
进一步优选的，所述接收相内具有间隔设置的与接收相的物理化学性质不同的间隔物质。
进一步优选的，所述后接收相盘管进液端和所述多孔管之间设有一检测单元，用以确定接收相和间隔物质流过检测单元的时间。
进一步优选的，所述检测单元为微型电导率仪或微型分光光度计。
本发明的有益效果：
1、本发明以渗透泵为动力，驱动储存在前接收相盘管中的接收相，使其连续流过多孔管，吸收大气或水体中的污染物，吸收污染物后的接收相被储存在后接收相盘管中，实现了对污染物的连续吸收和保存，最终通过分析储存在后接收相盘管内的接收相中的污染物的量，从而获得污染物的浓度随时间变化的数据即时间序列数据。
2、本发明使用渗透泵，无需外部电力供应，体积小，重量轻，适用于长时间的野外采样。
3、本发明使用间隔物质将前接收相盘管中的接收相分隔成段，并在后接收相盘管的入口安装检测单元，利用间隔物质和接收相的物理化学性质的差别，准确监测接收相流过多孔管的时间，即采样时间。
附图说明
图1为本发明实施例1和2的环境污染物时间序列浓度被动式采样装置的结构示意图。
图2为本发明实施例3和4的环境污染物时间序列浓度被动式采样装置的结构示意图。
具体实施方式
以下通过具体实施方式结合附图对本发明的技术方案进行进一步的说明和描述。
实施例1
如图1所示，一种环境污染物时间序列浓度被动式采样装置，包括一渗透泵1、一FEP、PTFE或不锈钢材质的前接收相盘管2、一FEP、PTFE或不锈钢材质的后接收相盘管3和一多孔陶瓷或塑料材质(优选AF2400)的多孔管4。
渗透泵1，包括一有机玻璃材质的密封壳体10，该密封壳体10内具有一反渗透膜11，将密封壳体10分为一装满饱和氯化钠溶液12的输出腔15和一装满蒸馏水和离子交换树脂13的输入腔16，其中，反渗透膜11的规格由需要的采样流速确定，饱和氯化钠溶液12中含有大量氯化钠固体，离子交换树脂13优选抛光树脂(如陶氏DOWEXTM)；
前接收相盘管2，其进液端连通渗透泵1的输出腔15，其内预先储存有接收相21，该接收相21为烷烃(如正己烷)或芳烃(如甲苯)，也就是说本实施例用于检测环境中的有机污染物；
后接收相盘管3，其出液端连通渗透泵1的输入腔16，其内预先储存有蒸馏水；
多孔管4，连通前接收相盘管2的出液端和后接收相盘管3的进液端。
工作过程具体如下：在渗透泵1的输入腔16中放入离子交换树脂13和蒸馏水，在渗透泵1的输出腔15中放入饱和氯化钠溶液及氯化钠固体12，在前接收相盘管2中充入接收相21，在后接收相盘管3中充入蒸馏水，连接好各个部件。将本发明置于被测的水体或大气中，在渗透泵1的驱动下，接收相21连续不断地流经多孔管4，被测水体或大气中的污染物透过多孔管4的微孔被接收相21吸收，吸收了污染物的接收相21进入后接收相盘管3中并储存于此。采样结束后，将后接收相盘管3中的接收相21分成若干段，由各段在后接收相盘管3中的位置确定该段流过多孔管4的时间，即采样时间。用分析仪器分析各段中污染物的浓度，并结合各段的采样时间便得到环境中污染物的时间序列浓度。
实施例2
如图1所示，具体结构与实施例1相同，所不同的是接收相21为酸或碱的水溶液，也就是说，本实施例用于检测环境中的无机污染物(如氨和硫化氢)。
实施例3
如图2所示，本实施例的结构和接收相21与实施例1相同，所不同的是，在接收相21内具有间隔设置的与接收相21的物理化学性质不同的间隔物质22(优选水溶液)，用以将前接收相盘管2中的接收相21分割成段。同时，在后接收相盘管3的进液端和所述多孔管4之间设有一检测单元5。间隔物质22和接收相21的物理化学性质不同，当它们流过检测单元5时，可检测到不同的信号，根据此信号可准确确定采样器的采样时间。
优选的，所述间隔物质22为有颜色的水溶液，所述检测单元5为微型分光光度计。
优选的，所述间隔物质22为盐溶液，所述检测单元5为微型电导率计。
实施例4
如图2所示，本实施例的结构和接收相21与实施例2相同，所不同的是，在接收相21内具有间隔设置的与接收相21的物理化学性质不同的间隔物质22(优选空气)，用以将前接收相盘管2中的接收相21分割成段。同时，在后接收相盘管3的进液端和所述多孔管4之间设有一检测单元5。间隔物质22和接收相21的物理化学性质不同，当它们流过检测单元5时，可检测到不同的信号，根据此信号可准确确定采样器的采样时间。
优选的，所述检测单元5为微型分光光度计或微型电导率计。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，故不能依此限定本发明实施的范围，即依本发明专利范围及说明书内容所作的等效变化与修饰，皆应仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (7)

1.一种环境污染物时间序列浓度被动式采样装置，其特征在于：包括
一渗透泵，包括一有机玻璃材质的密封壳体，该密封壳体内具有一反渗透膜，将密封壳体分隔为一装满饱和氯化钠溶液和氯化钠固体的输出腔和一装满蒸馏水和离子交换树脂的输入腔；
一FEP、PTFE或不锈钢材质的前接收相盘管，其进液端连通渗透泵的输出腔，其内预先储存有接收相；
一FEP、PTFE或不锈钢材质的后接收相盘管，其出液端连通渗透泵的输入腔，其内预先储存有蒸馏水；
和一多孔陶瓷或塑料材质的多孔管，连通前接收相盘管的出液端和后接收相盘管的进液端；
上述后接收相盘管中的接收相分成若干段，由各段在后接收相盘管中的位置确定对应段流过多孔管的时间即采样时间。
2.如权利要求1所述的一种环境污染物时间序列浓度被动式采样装置，其特征在于：所述接收相为酸或碱的水溶液，用以采集环境中的无机污染物。
3.如权利要求2所述的一种环境污染物时间序列浓度被动式采样装置，其特征在于：所述接收相内具有间隔设置的与接收相的物理化学性质不同的间隔物质。
4.如权利要求1所述的一种环境污染物时间序列浓度被动式采样装置，其特征在于：所述接收相为烷烃或芳烃，用以采集环境中的有机污染物。
5.如权利要求4所述的一种环境污染物时间序列浓度被动式采样装置，其特征在于：所述接收相内具有间隔设置的与接收相的物理化学性质不同的间隔物质。
6.如权利要求1至5中任一权利要求所述的一种环境污染物时间序列浓度被动式采样装置，其特征在于：所述后接收相盘管进液端和所述多孔管之间设有一检测单元，用以确定接收相和间隔物质流过检测单元的时间。
7.如权利要求6所述的一种环境污染物时间序列浓度被动式采样装置，其特征在于：所述检测单元为微型电导率仪或微型分光光度计。
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