CN111766357A - 一种水中VOCs连续自动监测***及监测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水中VOCs连续自动监测***及监测方法，该监测***包括进样***、吹扫***、第二多通阀组、富集***、分离***、检测***，在监测时，采样泵抽取水样至吹扫***中，俩位三通阀切换至与第二多通阀组连通的状态，MFC控制吹扫气对吹扫管中的水样进行吹扫从而气液分离，气态VOCs进入富集管中被富集，第二多通阀组切换至进样状态，同时开启富集***的极速闪蒸模式，在载气吹扫下将有机物带至分离***中进行分离，最终至检测***中被检测，本发明将自动采样、样品前处理和样品的分析检测结合到一套装置里，消除了人工采样的不确定性，并且该设备可长时间工作，从而使得监测结果能够很好地代表日常VOCs的排放水平。
Description
技术领域
本发明涉及一种水环境监测领域，特别涉及一种水中VOCs连续自动监测***及监测方法。
背景技术
大部分挥发性有机物(VOCs)都是有毒的，甚至是强致癌物，无论对环境还是人体都有较大的伤害。水中VOCs的来源广泛，主要包括工业排放以及事故泄露等。目前关于VOCs的监测治理主要集中在环境空气部分，水中VOCs还是较少，并且环境水体中挥发性有机物含量低，对其进行直接测定极其困难，须选择合适的样品前处理方法进行分离富集，达到分析仪器的检测限。
目前较多的是采用实验室分析的方式测定水中VOCs的含量，但是此方式容易受到天气和人为的影响，且分析周期长，不能够很好的反应日常水体的污染情况。
发明内容
为了解决上述现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种水中VOCs连续自动监测***及监测方法，该监测***可实现在线监测，从而获得实时准确监测数据，从而使得监测结果能够很好地代表日常VOCs的排放水平。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案为：一种水中VOCs连续自动监测***，包括：
进样***，所述进样***包括采样泵及第一多通阀组，所述采样泵通过所述第一多通阀组将水样、标样、零样进行抽取进样，并将废液通过所述第一多通阀组排出；
吹扫***，所述吹扫***设于所述进样***的采样泵及第一多通阀组之间，使得所述水样、标样、零样在采样泵的抽取作用下进入到所述吹扫***中，所述水样通过所述吹扫***将水样中含有的VOCs气体吹扫分离；
第二多通阀组，所述第二多通阀组连接于所述吹扫***的后级管路中；
富集***，所述富集***连接在所述第二多通阀组的多个支路之间；
分离***，所述分离***连接在所述第二多通阀组的多个支路之间；
检测***，所述检测***连接在所述分离***的后级管路中。
可选的，所述吹扫***包括：
气源，所述气源用于提供气液分离的气体动力；
质量流量计，所述质量流量计用于控制所述气源的流量；
气体分布器，所述气体分布器将气源提供的气体做均匀化处理。
可选的，所述进样***还包括：
两位三通阀，所述两位三通阀安装在吹扫***与第二多通阀组之间的管路中，所述两位三通阀的其中两个连接端口分别通过管路连接所述吹扫***及第二多通阀组，所述两位三通阀的另外一个连接端口连接所述采样泵。
可选的，在所述第二多通阀组的前级管路中还连接有除水模块。
可选的，所述除水模块设于第二多通阀组与所述两位三通阀之间的管路中。
可选的，所述分离***包括预分离柱及主分离柱，所述预分离柱设于所述主分离柱的前级，所述主分离柱的后级连接所述检测***。
采用上述技术方案，本发明的水中VOCs连续自动监测***，有效的降低人力使用成本，把预处理和分析仪整合到了一个机柜中，使本发明的监测***具备设备控制和数据采集处理功能。该设备同时具有操作简单、全自动化、长期功能稳定以及极少维护的优势，以在线监测代替手工取样监测，获得实时准确监测数据，从而使得监测结果能够很好地代表日常VOCs的排放水平。
据此，本发明还提供一种水中VOCs连续自动监测方法，包括以下步骤：
切换两位三通阀，使两位三通阀接通采样泵与吹扫***；
启动采样泵，通过所述采样泵及第一多通阀组将定量的水样抽取到吹扫***中存储；
切换两位三通阀，接通吹扫***与第二多通阀组，并将第二多通阀组切换至吹扫***与富集***连通状态；
启动吹扫***，通过所述吹扫***，将气源的气体吹向水样，使水样中的VOCs与水样本身实现气液分离，同时，在气源的吹扫作用下，从水样中被吹扫出的VOCs气体经过第二多通阀组后，进入富集***内，VOCs气体在所述富集***内进行富集；
待VOCs气体富集后，将所述第二多通阀组切换至进样状态，同时富集***开启极速闪蒸，使VOCs有机物从富集***中脱附，再通过向第二多通阀组内通入载气，在载气的流动下，将从富集***中闪蒸脱附的VOCs有机物推动至分离***；
VOCs有机物在分离***中，首先通过预分离柱进行预分离，再通过主分离柱进行主分离，将VOCs有机物进行分离；
分离后的VOSs有机物依次通过检测***进行检测。
可选的，在吹扫***进行气液分离时，气源为氮气源，吹扫时间持续11min。
可选的，在吹扫***进行气液分离时，吹扫的气体流量为40ml/min。
可选的，所述富集***在进行极速闪蒸时，维持时间为2min。
通过上述的自动监测方法，实现在线监测，从而获得实时准确监测数据，从而使得监测结果能够很好地代表日常VOCs的排放水平。
附图说明
图1是本发明的***结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
如图1所示，本发明公开了一种水中VOCs连续自动监测***，该***将自动采样、样品前处理和样品的分析检测结合到一套装置里，消除了人工采样的不确定性，并且该设备可长时间工作，从而使得监测结果能够很好地代表日常VOCs的排放水平。具体的，本发明的监测***包括进样***、吹扫***、第二多通阀组3、富集***4、分离***、检测***。
其中，进样***包括采样泵1及第一多通阀组2，采样泵1可选用注射泵或蠕动泵，采样泵1通过第一多通阀组2将水样、标样、零样进行抽取进样，并将废液通过第一多通阀组排出。因此，在第一多通阀组2中，设置有五个电磁阀，分别是水样阀、标样阀、零样阀、排废阀以及主阀，其中主阀分别与水样阀、标样阀、零样阀、排废阀连通，主阀还与吹扫***连通。
吹扫***设于进样***的采样泵1及第一多通阀组2之间，使得水样、标样、零样在采样泵1的抽取作用下进入到吹扫***中，水样通过吹扫***将水样中含有的VOCs气体吹扫分离，其中，第二多通阀组3连接于吹扫***的后级管路中。
第二多通阀组3采用气动切换十通阀，其内部进行钝化处理。
富集***4包括富集管、制冷元件以及闪蒸元件，富集管为3mm不锈钢管，内部全部钝化处理，富集管内部填充Tenax或者碳材料吸附剂，外壁缠绕绝缘且导热材料，制冷元件采用多级帕尔贴电子制冷，闪蒸元件为加热器，加热器直接对富集管进行加热。富集***连接在第二多通阀组3的多个支路之间。
分离***包括预分离柱5及主分离柱6，分离柱5及主分离柱6均采用色谱柱，色谱柱选用DB-1或HP-5不锈钢毛细色谱柱，预分离柱5设于主分离柱6的前级，主分离柱6的后级连接检测***，分离***连接在第二多通阀组2的多个支路之间。
检测***连接在分离***的后级管路中，检测***可采用氢离子火焰检测器12。
在本发明中，吹扫***包括：
气源7，气源7用于提供气液分离的气体动力。
质量流量计8，质量流量计8用于控制气源的流量；
气体分布器9，气体分布器9将气源7提供的气体做均匀化处理。
其中，气源7采用氮气源，质量流量计8采用MFC气体流量控制。
在本发明中，进样***还包括两位三通阀10，两位三通阀10安装在吹扫***与第二多通阀组3之间的管路中，两位三通阀10的其中两个连接端口分别通过管路连接吹扫***及第二多通阀组3，两位三通阀10的另外一个连接端口连接采样泵1。
在第二多通阀组3的前级管路中还连接有除水模块11，除水模块11采用半透膜除水管，用于除去残留在VOCs气体中的水气，除水模块11设于第二多通阀组3与两位三通阀10之间的管路中。
本发明根据上述的监测***，提供一种水中VOCs连续自动监测方法，包括以下步骤：
切换两位三通阀10，使两位三通阀10接通采样泵1与吹扫***；
启动采样泵1，通过采样泵1及第一多通阀组2将定量的水样抽取到吹扫***中存储；
切换两位三通阀10，接通吹扫***与第二多通阀组3，并将第二多通阀组3切换至吹扫***与富集***4连通状态；
启动吹扫***，通过吹扫***，将气源7的气体吹向水样，使水样中的VOCs与水样本身实现气液分离，同时，在气源7的吹扫作用下，从水样中被吹扫出的VOCs气体经过第二多通阀组3后，进入富集***4内，VOCs气体在富集***4内进行富集；
待VOCs气体富集后，将第二多通阀组3切换至进样状态，同时富集***4开启极速闪蒸，使VOCs有机物从富集***4中脱附，再通过向第二多通阀组3内通入载气，在载气的流动下，将从富集***4中闪蒸脱附的VOCs有机物推动至分离***；
VOCs有机物在分离***中，首先通过预分离柱5进行预分离，再通过主分离柱6进行主分离，将VOCs有机物进行分离；
分离后的VOSs有机物依次通过检测***进行检测。
在上述的监测方法中，在吹扫***进行气液分离时，气源7为氮气源，吹扫时间持续11min，吹扫的气体流量为40ml/min。富集***4在进行极速闪蒸时，维持时间为2min。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
除说明书所述的技术特征外，其余技术特征为本领域技术人员的已知技术，为突出本发明的创新特点，其余技术特征在此不再赘述。
Claims (10)
1.一种水中VOCs连续自动监测***，其特征在于，包括
进样***，所述进样***包括采样泵及第一多通阀组，所述采样泵通过所述第一多通阀组将水样、标样、零样进行抽取进样，并将废液通过所述第一多通阀组排出；
吹扫***，所述吹扫***设于所述进样***的采样泵及第一多通阀组之间，使得所述水样、标样、零样在采样泵的抽取作用下进入到所述吹扫***中，所述水样通过所述吹扫***将水样中含有的VOCs气体吹扫分离；
第二多通阀组，所述第二多通阀组连接于所述吹扫***的后级管路中；
富集***，所述富集***连接在所述第二多通阀组的多个支路之间；
分离***，所述分离***连接在所述第二多通阀组的多个支路之间；
检测***，所述检测***连接在所述分离***的后级管路中。
2.根据权利要求1所述的水中VOCs连续自动监测***，其特征在于，所述吹扫***包括：
气源，所述气源用于提供气液分离的气体动力；
质量流量计，所述质量流量计用于控制所述气源的流量；
气体分布器，所述气体分布器将气源提供的气体做均匀化处理。
3.根据权利要求1所述的水中VOCs连续自动监测***，其特征在于，所述进样***还包括：
两位三通阀，所述两位三通阀安装在吹扫***与第二多通阀组之间的管路中，所述两位三通阀的其中两个连接端口分别通过管路连接所述吹扫***及第二多通阀组，所述两位三通阀的另外一个连接端口连接所述采样泵。
4.根据权利要求3所述的水中VOCs连续自动监测***，其特征在于，在所述第二多通阀组的前级管路中还连接有除水模块。
5.根据权利要求4所述的水中VOCs连续自动监测***，其特征在于，所述除水模块设于第二多通阀组与所述两位三通阀之间的管路中。
6.根据权利要求5所述的水中VOCs连续自动监测***，其特征在于，所述分离***包括预分离柱及主分离柱，所述预分离柱设于所述主分离柱的前级，所述主分离柱的后级连接所述检测***。
7.一种水中VOCs连续自动监测方法，其特征在于，包括以下步骤：
切换两位三通阀，使两位三通阀接通采样泵与吹扫***；
启动采样泵，通过所述采样泵及第一多通阀组将定量的水样抽取到吹扫***中存储；
切换两位三通阀，接通吹扫***与第二多通阀组，并将第二多通阀组切换至吹扫***与富集***连通状态；
启动吹扫***，通过所述吹扫***，将气源的气体吹向水样，使水样中的VOCs与水样本身实现气液分离，同时，在气源的吹扫作用下，从水样中被吹扫出的VOCs气体经过第二多通阀组后，进入富集***内，VOCs气体在所述富集***内进行富集；
待VOCs气体富集后，将所述第二多通阀组切换至进样状态，同时富集***开启极速闪蒸，使VOCs有机物从富集***中脱附，再通过向第二多通阀组内通入载气，在载气的流动下，将从富集***中闪蒸脱附的VOCs有机物推动至分离***；
VOCs有机物在分离***中，首先通过预分离柱进行预分离，再通过主分离柱进行主分离，将VOCs有机物进行分离；
分离后的VOSs有机物依次通过检测***进行检测。
8.根据权利要求7所述的水中VOCs连续自动监测方法，其特征在于，在吹扫***进行气液分离时，气源为氮气源，吹扫时间持续11min。
9.根据权利要求8所述的水中VOCs连续自动监测方法，其特征在于，在吹扫***进行气液分离时，吹扫的气体流量为40ml/min。
10.根据权利要求7所述的在吹扫***进行气液分离时，其特征在于，所述富集***在进行极速闪蒸时，维持时间为2min。
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