CN110487610B - 一种用于土壤重金属检测的样品处理装置及其处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于土壤重金属检测的样品处理装置及其处理方法，处理装置包括入料斗、筛除装置、预处理装置、分配装置、样品架和消解装置，筛除装置包括分离底座、正极吸引装置、筛除风扇、收集槽，预处理装置包括烘干室、电热丝、升降式粉碎筛网、样品吸入口，分配装置的抽吸泵通过管道与样品吸入口连接，分配装置连接有计量阀，样品架包括用于使样品架定角度旋转的旋转座，旋转座上呈圆周设有多个试样管，试样管与旋转座连接处设有超声发生器，消解装置包括存储罐和消解液蠕动泵。总之，本发明具有结构新颖、方法完善、处理效果好、检测误差小等优点。
Description
技术领域
本发明土壤检测技术领域，具体是涉及一种用于土壤重金属检测的样品处理装置及其处理方法。
背景技术
从环境污染方面所说的重金属，实际上主要是指汞、镉、铅、铬、砷等金属或类金属，也指具有一定毒性的一般重金属，如铜、锌、镍、钴、锡等。
土壤样品预处理的目的是使土壤样品中待测组分的形态和浓度符合土壤重金属测定方法的要求，以及减少或消除共存组分的干扰。土壤样品的预处理方法主要有分解法和提取法。分解法用于元素的测定，提取法用于有机污染物和不稳定组分的测定。分解法的作用是破坏土壤的矿物晶格和有机质，使待测元素进入试样溶液中。常用的分解方法有：酸分解法、碱熔分解法、高压釜密闭分解法、微波炉加热分解法等。测定土壤中的有机污染组分和受热后不稳定的组分，以及进行组分形态分析时，需要用提取法。常用的提取溶剂为有机溶剂、水和酸。
但是目前土壤样品的预处理通常是操作人员手工进行，效率低，而且处理较为粗糙，处理不到位影响土壤重金属检测精确性，所以，设计一种用于土壤重金属检测的样品处理装置及其处理方法十分有必要。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明提供了一种用于土壤重金属检测的样品处理装置及其处理方法。
本发明的技术方案是：一种用于土壤重金属检测的样品处理装置，主要包括入料斗、筛除装置、预处理装置、分配装置、样品架和消解装置，
所述入料斗用于将土壤取样送至所述筛除装置内，筛除装置包括用于将土壤与土壤中植物残体分离并使植物残体带电的分离底座，连接电源正极用于将带电植物残体吸引上升的正极吸引装置，用于通过风力将上升的植物残体吹出筛除装置的筛除风扇，用于拦截收集分离植物残体的收集槽，
所述预处理装置包括设置在分离底座下方的烘干室，所述烘干室侧壁内部设有联通电源用于对土壤样品进行加热烘干的电热丝，烘干室顶部设有用于粉碎干燥后土壤样品的升降式粉碎筛网，烘干室底部一侧设有用于将粉碎后干燥土壤样品吸入所述分配装置的样品吸入口，
分配装置的抽吸泵通过管道与所述样品吸入口连接，抽吸泵的输出端连接有分配室，所述分配室连接有用于将土壤样品送至所述样品架上试样管内的计量阀，
所述样品架左半部设置在分配装置下方，样品架包括用于使样品架定角度旋转的旋转座，所述旋转座上呈圆周设有多个所述试样管，所述试样管与旋转座连接处均设有用于试样管内土壤消解的超声发生器，
所述消解装置包括用于存储消解液的存储罐，用于将消解液定量注入所述试样管的消解液蠕动泵。
进一步地，所述入料斗内设有用于去除土壤中较大杂质的筛网，入料斗外侧对应所述筛网位置设有振动器，避免较大杂质在装置内难以去除导致装置损坏。
进一步地，所述分离底座由两个振动板组成，所述振动板外侧设有控制振动板旋转的两个旋转电机，两个振动板连接处分别设有相互吸引连接的两个电磁装置，两个振动板内部均匀设置有振动仪，两个振动板上表面均为连接电源负极的负极板。
进一步地，所述收集槽外侧为可打开的通风网，既可以拦截植物残体，又为筛除风扇产生的气流设置出口。
进一步地，所述升降式粉碎筛网包括与烘干室内底面面积相同的粉碎筛网和用于控制粉碎筛网升降的液压升降泵，直接用粉碎筛网对土壤样品进行粉碎，可以直接得到目标粒径的土壤样品粉末。
进一步地，所述废碎筛网粉碎筛网上设有用于将残留在粉碎筛网上土壤震落的振动马达，避免土壤样品长时间残留在粉碎筛网上造成装置腐蚀损坏。
进一步地，所述处理装置内部还设有用于将消解处理时产生的酸雾排出的排气风扇，避免酸雾对装置内设备造成腐蚀。
上述一种用于土壤重金属检测的样品处理装置的处理方法，主要包括以下步骤：
S1：将采集到的土壤样品放入入料斗内，土壤样品经过筛网过滤较大杂质，振动器将不能经过筛网的大块土壤样品振散进入筛除装置内；
S2：初筛后的土壤样品落至分离底座，分离底座的振动板内部振动仪继续将土壤样品振散，使土壤样品中植物残体分离，负极板与正极吸引装置通电后形成直流电场，负极板上的植物残体成为负电荷带电体，被正极吸引装置吸引上升，植物残体在上升过程中被筛除风扇吹至收集槽内，完成土壤内植物残体的去除；
S3：旋转电机控制振动板旋转，使土壤样品落入预处理装置的烘干室内，电热丝接通电源将烘干室内加热至200-280℃，加热10-20min使土壤样品中的水分蒸发，液压升降泵控制粉碎筛网下降将初步烘干的土壤样品压碎，加热丝继续加热5-10min关闭，粉碎筛网上升，振动马达将残留在粉碎筛网上的土壤样品震落；
S4：抽吸泵经样品吸入口将预处理后的土壤样品吸入分配室内，通过计量阀将定量土壤样品送至试样管内，试样管在接收土壤样品后在旋转座的转动下移动至消解液蠕动泵下方，消解液蠕动泵将存储罐内的消解液定量输送至试样管内，超声发生器对试样管内进行超声辅助消解，消解过程中产生的酸雾经排气风扇排出，消解完毕后取出试样管进行土壤重金属检测。
本发明的有益效果是：本发明提供的一种用于土壤重金属检测的样品处理装置及其处理方法，首先设置筛除装置，通过电机吸引的方式将土壤中的植物残体去除，避免植物残体中的重金属残留影响土壤中重金属检测的精确性，然后通过预处理装置将土壤样品烘干、粉碎，同时通过消解装置向土壤样品中定量添加消解液，省去了人工操作的繁琐，并且添加量可以精确控制，并且设置超声发生器对试样管内的土壤样品消解进行超声辅助，使其消解的更为彻底，提高消解效率，还设置排气装置将消解产生的酸雾排出装置内，避免酸雾腐蚀装置。总之，本发明具有结构新颖、方法完善、处理效果好、检测误差小等优点。
附图说明
图1是本发明的整体结构示意图。
其中，1-入料斗、11-筛网、12-振动器、2-筛除装置、21-分离底座、211-振动板、212-旋转电机、213-电磁装置、214-振动仪、215-负极板、22-正极吸引装置、23-筛除风扇、24-收集槽、241-通风网、3-预处理装置、31-烘干室、32-电热丝、33-升降式粉碎筛网、331-粉碎筛网、332-液压升降泵、333-振动马达、34-样品吸入口、4-分配装置、41-抽吸泵、42-分配室、43-计量阀、5-样品架、51-试样管、52-旋转座、53-超声发生器、6-消解装置、61-存储罐、62-消解液蠕动泵、7-排气风扇。
具体实施方式
为便于对本发明技术方案的理解，下面结合附图1和具体实施例对本发明做进一步的解释说明，实施例并不构成对发明保护范围的限定。
实施例：如图1所示，一种用于土壤重金属检测的样品处理装置，主要包括入料斗1、筛除装置2、预处理装置3、分配装置4、样品架5和消解装置6，入料斗1用于将土壤取样送至筛除装置2内，入料斗1内设有用于去除土壤中较大杂质的筛网11，入料斗1外侧对应筛网11位置设有振动器12，
筛除装置2包括用于将土壤与土壤中植物残体分离并使植物残体带电的分离底座21，分离底座21由两个振动板211组成，振动板211外侧设有控制振动板211旋转的两个旋转电机212，两个振动板211连接处分别设有相互吸引连接的两个电磁装置213，两个振动板211内部均匀设置有振动仪214，两个振动板211上表面均为连接电源负极的负极板215，连接电源正极用于将带电植物残体吸引上升的正极吸引装置22，用于通过风力将上升的植物残体吹出筛除装置2的筛除风扇23，用于拦截收集分离植物残体的收集槽24，收集槽24外侧为可打开的通风网241，
预处理装置3包括设置在分离底座21下方的烘干室31，烘干室31侧壁内部设有联通电源用于对土壤样品进行加热烘干的电热丝32，烘干室31顶部设有用于粉碎干燥后土壤样品的升降式粉碎筛网33，升降式粉碎筛网33包括与烘干室31内底面面积相同的粉碎筛网331和用于控制粉碎筛网331升降的液压升降泵332，粉碎筛网331上设有用于将残留在粉碎筛网331上土壤震落的振动马达333，烘干室31底部一侧设有用于将粉碎后干燥土壤样品吸入分配装置4的样品吸入口34，
分配装置4的抽吸泵41通过管道与样品吸入口34连接，抽吸泵41的输出端连接有分配室42，分配室42连接有用于将土壤样品送至样品架5上试样管51内的计量阀43，
样品架5左半部设置在分配装置4下方，样品架5包括用于使样品架5定角度旋转的旋转座52，旋转座52上呈圆周设有多个试样管51，试样管51与旋转座52连接处均设有用于试样管51内土壤消解的超声发生器53，
消解装置6包括用于存储消解液的存储罐61，用于将消解液定量注入试样管51的消解液蠕动泵62，处理装置内部还设有用于将消解处理时产生的酸雾排出的排气风扇7。
上述实施例的工作方法，主要包括以下步骤：
S1：将采集到的土壤样品放入入料斗1内，土壤样品经过筛网11过滤较大杂质，振动器12将不能经过筛网11的大块土壤样品振散进入筛除装置2内；
S2：初筛后的土壤样品落至分离底座21，分离底座21的振动板211内部振动仪214继续将土壤样品振散，使土壤样品中植物残体分离，负极板215与正极吸引装置22通电后形成直流电场，负极板215上的植物残体成为负电荷带电体，被正极吸引装置22吸引上升，植物残体在上升过程中被筛除风扇23吹至收集槽24内，完成土壤内植物残体的去除；
S3：旋转电机212控制振动板211旋转，使土壤样品落入预处理装置3的烘干室31内，电热丝32接通电源将烘干室31内加热至200-280℃，加热10-20min使土壤样品中的水分蒸发，液压升降泵332控制粉碎筛网331下降将初步烘干的土壤样品压碎，加热丝32继续加热5-10min关闭，粉碎筛网331上升，振动马达333将残留在粉碎筛网331上的土壤样品震落；
S4：抽吸泵41经样品吸入口34将预处理后的土壤样品吸入分配室42内，通过计量阀43将定量土壤样品送至试样管51内，试样管51在接收土壤样品后在旋转座52的转动下移动至消解液蠕动泵62下方，消解液蠕动泵62将存储罐61内的消解液定量输送至试样管51内，超声发生器53对试样管51内进行超声辅助消解，消解过程中产生的酸雾经排气风扇7排出，消解完毕后取出试样管51进行土壤重金属检测。
上述振动器12为TYF-65气动振动器，旋转电机212为WEG电机，电磁装置213为YSD吸盘式电磁铁，振动仪214为VM-6380振动仪，筛除风扇23为T40轴流风机，电热丝32为AF电热丝，粉碎筛网331的孔径为0.3mm，液压升降泵332为ROTATE RTHP-97G气动液压泵，振动马达333为YZO振动马达，抽吸泵41为MPX-441负压泵，计量阀43为DOPAG定量喷射阀，旋转座52为MRSA系列电控旋转座，超声发生器53为THD-2012Q小型超声波发生器，消解液蠕动泵62为BQ80S微流量调速型蠕动泵，排气风扇7为FA200工业排风扇。
实验例：
实验目的：研究实施中提供的处理装置对土壤样品检测结果的影响。
实验条件：将同一地点取的一份土壤样品平均分为两份，第一份采用实施例中提供的处理装置进行处理，第二份采用人工挑除土壤中植物残体、人工消解的方式进行处理，对两份处理后土壤样品进行同样的检测，分析其检测结果，实验结果如表1所示。
表1 不同处理方法检测表
结论：使用本实施例提供装置对土壤检测前预处理，不会影响检测结果的准确性，且省时省力，自动化程度高。
Claims (2)
1.一种用于土壤重金属检测的样品处理装置，其特征在于，主要包括入料斗(1)、筛除装置(2)、预处理装置(3)、分配装置(4)、样品架(5)和消解装置(6)，
所述入料斗(1)用于将土壤取样送至所述筛除装置(2)内，筛除装置(2)包括用于将土壤与土壤中植物残体分离并使植物残体带电的分离底座(21)，连接电源正极用于将带电植物残体吸引上升的正极吸引装置(22)，用于通过风力将上升的植物残体吹出筛除装置(2)的筛除风扇(23)，用于拦截收集分离植物残体的收集槽(24)，
所述预处理装置(3)包括设置在分离底座(21)下方的烘干室(31)，所述烘干室(31)侧壁内部设有联通电源用于对土壤样品进行加热烘干的电热丝(32)，烘干室(31)顶部设有用于粉碎干燥后土壤样品的升降式粉碎筛网(33)，烘干室(31)底部一侧设有用于将粉碎后干燥土壤样品吸入所述分配装置(4)的样品吸入口(34)，
分配装置(4)的抽吸泵(41)通过管道与所述样品吸入口(34)连接，抽吸泵(41)的输出端连接有分配室(42)，所述分配室(42)连接有用于将土壤样品送至所述样品架(5)上试样管(51)内的计量阀(43)，
所述样品架(5)左半部设置在分配装置(4)下方，样品架(5)包括用于使样品架(5)定角度旋转的旋转座(52)，所述旋转座(52)上呈圆周设有多个所述试样管(51)，所述试样管(51)与旋转座(52)连接处均设有用于试样管(51)内土壤消解的超声发生器(53)，
所述消解装置(6)包括用于存储消解液的存储罐(61)，用于将消解液定量注入所述试样管(51)的消解液蠕动泵(62)；
所述分离底座(21)由两个振动板(211)组成，所述振动板(211)外侧设有控制振动板(211)旋转的两个旋转电机(212)，两个振动板(211)连接处分别设有相互吸引连接的两个电磁装置(213)，两个振动板(211)内部均匀设置有振动仪(214)，两个振动板(211)上表面均为连接电源负极的负极板(215)；
所述收集槽(24)外侧为可打开的通风网(241)；
所述升降式粉碎筛网(33)包括与烘干室(31)内底面面积相同的粉碎筛网(331)和用于控制粉碎筛网(331)升降的液压升降泵(332)；
所述粉碎筛网(331)上设有用于将残留在粉碎筛网(331)上土壤震落的振动马达(333)；
所述处理装置内部还设有用于将消解处理时产生的酸雾排出的排气风扇(7)。
2.利用权利要求1所述装置进行土壤重金属检测的样品处理方法，其特征在于，主要包括以下步骤：
S1：将采集到的土壤样品放入入料斗(1)内，土壤样品经过筛网(11)过滤较大杂质，振动器(12)将不能经过筛网(11)的大块土壤样品振散进入筛除装置(2)内；
S2：初筛后的土壤样品落至分离底座(21)，分离底座(21)的振动板(211)内部振动仪(214)继续将土壤样品振散，使土壤样品中植物残体分离，负极板(215)与正极吸引装置(22)通电后形成直流电场，负极板(215)上的植物残体成为负电荷带电体，被正极吸引装置(22)吸引上升，植物残体在上升过程中被筛除风扇(23)吹至收集槽(24)内，完成土壤内植物残体的去除；
S3：旋转电机(212)控制振动板(211)旋转，使土壤样品落入预处理装置(3)的烘干室(31)内，电热丝(32)接通电源将烘干室(31)内加热至200-280℃，加热10-20min使土壤样品中的水分蒸发，液压升降泵(332)控制粉碎筛网(331)下降将初步烘干的土壤样品压碎，加热丝(32)继续加热5-10min关闭，粉碎筛网(331)上升，振动马达(333)将残留在粉碎筛网(331)上的土壤样品震落；
S4：抽吸泵(41)经样品吸入口(34)将预处理后的土壤样品吸入分配室(42)内，通过计量阀(43)将定量土壤样品送至试样管(51)内，试样管(51)在接收土壤样品后在旋转座(52)的转动下移动至消解液蠕动泵(62)下方，消解液蠕动泵(62)将存储罐(61)内的消解液定量输送至试样管(51)内，超声发生器(53)对试样管(51)内进行超声辅助消解，消解过程中产生的酸雾经排气风扇(7)排出，消解完毕后取出试样管(51)进行土壤重金属检测。
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