一種用于連續(xù)在線(xiàn)觀測(cè)水中揮發(fā)性有機(jī)物的吹掃捕集儀的制作方法
【專(zhuān)利摘要】一種用于連續(xù)在線(xiàn)觀測(cè)水中揮發(fā)性有機(jī)物的吹掃捕集儀，涉及水體中易揮發(fā)有機(jī)物檢測(cè)。氮?dú)饨?jīng)接進(jìn)樣六通閥的氮?dú)膺M(jìn)口，并經(jīng)定量環(huán)接進(jìn)樣六通閥的樣品出口，進(jìn)樣六通閥的樣品出口接入吹掃室，樣品在吹掃室內(nèi)氣提，吹掃室吹掃出的氣體依次經(jīng)手動(dòng)六通閥、干燥管和十通閥進(jìn)入捕集管，循環(huán)水散熱系統(tǒng)設(shè)在捕集管、制冷片和加熱管外，排水閥的進(jìn)水口設(shè)于吹掃室內(nèi)，干燥管流量控制器的入口外接干燥空氣源，干燥管流量控制器的出口接干燥管；十通閥的目標(biāo)物出口經(jīng)加熱解析流量控制器和氣相色譜進(jìn)樣六通閥進(jìn)入分離檢測(cè)器，氣相色譜進(jìn)樣六通閥的氮?dú)馊肟谕饨拥獨(dú)庠?，分離檢測(cè)器的干燥空氣入口外接干燥空氣源，分離檢測(cè)器的氫氣入口外接氫氣源。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種用于連續(xù)在線(xiàn)觀測(cè)水中揮發(fā)性有機(jī)物的吹掃捕集儀

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水體中易揮發(fā)有機(jī)物檢測(cè)，尤其是涉及一種用于連續(xù)在線(xiàn)觀測(cè)水中VOCs的吹掃捕集儀。

【背景技術(shù)】
[0002]吹掃捕集方法的原理，一般是用高純氮?dú)饣蛘吆鈿馓岽祾呤覂?nèi)的水樣或土壤樣品，將溶解在土壤或者水中的易揮性發(fā)氣體吹掃出來(lái)，富集至填有活性填料的捕集管中，可常溫或者低溫進(jìn)行捕集。吹掃結(jié)束后，捕集管瞬間加熱，將捕集的待分析氣體樣解析進(jìn)入儀器及檢測(cè)器測(cè)定。
[0003]吹掃捕集技術(shù)運(yùn)用非常廣泛，與色譜分離和質(zhì)譜檢測(cè)聯(lián)用后，常用于測(cè)定水體中、土壤及大氣中的易揮發(fā)性及半揮性發(fā)有機(jī)物。捕集管在低溫條件下，提高吸附效率，因而提高了樣品檢測(cè)方法的靈敏度。傳統(tǒng)商業(yè)化的吹掃捕集儀器，一般用液氮及液態(tài)二氧化碳來(lái)制冷捕集管，達(dá)到低溫捕集的效果。另外，吹掃捕集儀器也很少用于野外現(xiàn)場(chǎng)在線(xiàn)連續(xù)測(cè)量。中國(guó)專(zhuān)利CN103675308A公開(kāi)一種在線(xiàn)VOCs分析的吹掃儀器，可實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)的自動(dòng)觀測(cè)。雖然技術(shù)有很大的改進(jìn)，但是還無(wú)法實(shí)現(xiàn)低溫冷肼捕集。然而，用液氮及液態(tài)二氧化碳制冷的方式不僅花費(fèi)很高，龐大冷液罐攜帶不便，而且分析樣品數(shù)目往往受制冷劑的限制。如果能夠研發(fā)一種制冷捕集管的方式來(lái)替代傳統(tǒng)利用制冷劑制冷，那么可以極大提高吹掃捕集儀器的適用性能，并節(jié)約測(cè)量成本。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有的連續(xù)在線(xiàn)測(cè)量水體中易揮發(fā)有機(jī)物(VOCs)存在的技術(shù)難題，提供可電制冷，可在調(diào)查現(xiàn)場(chǎng)連續(xù)自動(dòng)進(jìn)樣測(cè)量水體中的VOCs，用于船載在線(xiàn)長(zhǎng)期連續(xù)測(cè)量海水中的二甲基硫化物(DMS)，并可應(yīng)用于其他環(huán)境監(jiān)測(cè)如水質(zhì)在線(xiàn)連續(xù)自動(dòng)檢測(cè)等的一種用于連續(xù)在線(xiàn)觀測(cè)水中VOCs的吹掃捕集儀。
[0005]本發(fā)明設(shè)有十通閥、進(jìn)樣六通閥、氣相色譜進(jìn)樣六通閥、手動(dòng)六通閥、制冷片、加熱管、捕集管、循環(huán)水散熱系統(tǒng)、定量環(huán)、吹掃室、排水閥、干燥管、吹掃流量控制器、干燥管流量控制器、加熱解析流量控制器、分離檢測(cè)器；
[0006]所述進(jìn)樣六通閥的待測(cè)樣品進(jìn)樣口外接待測(cè)樣品源，氮?dú)饨?jīng)接進(jìn)樣六通閥的氮?dú)膺M(jìn)口，并經(jīng)定量環(huán)接進(jìn)樣六通閥的待測(cè)樣品出口，進(jìn)樣六通閥的待測(cè)樣品出口經(jīng)管道接入吹掃室，待測(cè)樣品在吹掃室內(nèi)利用氮?dú)膺M(jìn)行氣提，吹掃室吹掃出的氣體依次經(jīng)手動(dòng)六通閥、干燥管和十通閥進(jìn)入捕集管，循環(huán)水散熱系統(tǒng)設(shè)在捕集管、制冷片和加熱管外，制冷片對(duì)捕集管制冷，排水閥的進(jìn)水口設(shè)于吹掃室內(nèi)，干燥管流量控制器的入口外接干燥空氣源，干燥管流量控制器的出口接干燥管；十通閥的目標(biāo)物出口經(jīng)加熱解析流量控制器和氣相色譜進(jìn)樣六通閥進(jìn)入分離檢測(cè)器，氣相色譜進(jìn)樣六通閥的氮?dú)馊肟谕饨拥獨(dú)庠?，分離檢測(cè)器的干燥空氣入口外接干燥空氣源，分離檢測(cè)器的氫氣入口外接氫氣源。
[0007]本發(fā)明可連用氣相色譜及質(zhì)譜等分離分析儀器，實(shí)現(xiàn)水體中VOCs的在線(xiàn)連續(xù)自動(dòng)測(cè)量。
[0008]本發(fā)明的控制系統(tǒng)，包括用于進(jìn)樣六通閥模塊狀態(tài)控制，十通閥模塊狀態(tài)控制，制冷、加熱管及捕集管集成模塊狀態(tài)控制，排水模塊狀態(tài)控制以及與連用檢測(cè)分析儀器信號(hào)處理控制。控制系統(tǒng)采用時(shí)間邏輯，通過(guò)設(shè)定時(shí)間來(lái)控制各個(gè)部件的狀態(tài)，并實(shí)現(xiàn)儀器分析流程。連用檢測(cè)分析儀器信號(hào)處理控制方式，采用與聯(lián)用儀器自動(dòng)進(jìn)樣器接口連接，并通過(guò)信號(hào)線(xiàn)釋放短路信號(hào)的方法，來(lái)實(shí)現(xiàn)儀器間的通訊。
[0009]所述進(jìn)樣六通閥采用一種定量環(huán)連接至六通閥，用水泵持續(xù)將樣品抽入定量環(huán)，通過(guò)進(jìn)樣六通閥切換，系統(tǒng)將樣品壓入吹掃室，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制進(jìn)樣。
[0010]所述吹掃室可采用特氟龍材質(zhì)制成的吹掃室，采用氣管插入吹掃室底部的氣提方法。該吹掃室與傳統(tǒng)玻璃吹掃室相比，在現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)都更為安全，更有良好的氣密性。
[0011]所述十通閥切換模塊可加裝預(yù)分離柱，用于系統(tǒng)氣路切換。
[0012]制冷、加熱組件及捕集管集成模塊，制冷組件由制冷腔，優(yōu)選半導(dǎo)體制冷片及電源構(gòu)成。制冷腔為一鋁塊，鋁塊中間有Icm直徑的孔洞，用于放置加熱套管及捕集管。制冷片夾在制冷腔兩邊，制冷片冷面緊貼制冷腔，用于制冷腔的降溫，進(jìn)而制冷捕集管。
[0013]本發(fā)明在進(jìn)行樣品測(cè)量時(shí)的吹掃捕集方法如下:
[0014]待測(cè)樣品通過(guò)管道接入進(jìn)樣六通閥，并充滿(mǎn)接于進(jìn)樣六通閥上的樣品定量環(huán)。開(kāi)啟吹掃儀器，制冷片開(kāi)始工作，進(jìn)行捕集管制冷。待捕集管溫度降至所需要的溫度后，通過(guò)切換十通閥，儀器進(jìn)入吹掃狀態(tài)，切換進(jìn)樣六通閥，將樣品定量環(huán)置于吹掃氣路中，管路中流通的高純氮?dú)鈱⒍凯h(huán)中的樣品壓入吹掃室?？刂聘呒兊?dú)饬髁浚瑢?duì)吹掃室內(nèi)的樣品進(jìn)行氣提。吹掃出來(lái)的氣體通過(guò)Naf1n干燥管干燥后，被制冷的捕集管捕集。樣品吹掃的同時(shí)，制冷片繼續(xù)工作，以保持捕集溫度。在吹掃室與Naf1n干燥管之間，設(shè)有手動(dòng)六通閥，該手動(dòng)六通閥一般處于關(guān)閉狀態(tài)用來(lái)保護(hù)系統(tǒng)。吹掃結(jié)束后，切換十通閥，儀器進(jìn)入解析及散熱狀態(tài)，制冷片停止工作，加熱管開(kāi)始工作，捕集管迅速升溫，將目標(biāo)物質(zhì)解析，捕集管的解析溫度可控。解析出來(lái)的目標(biāo)物通過(guò)氣相色譜六通閥進(jìn)入氣相色譜儀分離和檢測(cè)。觸發(fā)氣相色譜進(jìn)校六通閥的瞬間，氣相色譜的數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)自動(dòng)開(kāi)始譜圖數(shù)據(jù)記錄，并完成樣品測(cè)定分析。樣品解析完成后，切換十通閥，同時(shí)打開(kāi)排水閥，儀器進(jìn)入排水狀態(tài)。系統(tǒng)內(nèi)的高純氮?dú)猓瑢⒋祾呤覂?nèi)的水樣通過(guò)插至吹掃室底部的管道壓至排水閥排出系統(tǒng)。排水結(jié)束后，儀器進(jìn)入等待狀態(tài)，并開(kāi)始新的樣品測(cè)定。
[0015]本發(fā)明是一種可實(shí)現(xiàn)電制冷，高度可控制，用于連續(xù)在線(xiàn)測(cè)量水中易揮發(fā)有機(jī)物(VOCs)的儀器。利用水泵將水樣連續(xù)抽入進(jìn)樣六通閥的定量環(huán)，通過(guò)控制進(jìn)樣六通閥的切換，將樣品壓入吹掃室氣提并實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)樣。氣提出的VOCs，經(jīng)過(guò)干燥后，被捕集管捕集。捕集管置于一制冷及加熱裝置內(nèi)，實(shí)現(xiàn)在低溫下捕集VOCs，在高溫下解析VOCs進(jìn)入聯(lián)用儀器分離分析。通過(guò)一單片機(jī)控制器，實(shí)現(xiàn)吹掃儀器自動(dòng)控制，并可與聯(lián)用儀器進(jìn)行信號(hào)通訊。儀器的各個(gè)參數(shù)，可由一軟件進(jìn)行設(shè)置。儀器結(jié)構(gòu)緊湊，操作簡(jiǎn)便，同時(shí)實(shí)現(xiàn)連續(xù)在線(xiàn)測(cè)量水中VOCs。
[0016]本發(fā)明有效解決了低溫捕集的問(wèn)題及連續(xù)觀測(cè)的難題。有效節(jié)約了測(cè)定成本，并實(shí)現(xiàn)了連續(xù)高效的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是本發(fā)明實(shí)施例的結(jié)構(gòu)組成示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0018]下面具體說(shuō)明本發(fā)明與氣相色譜脈沖火焰光度檢測(cè)器(GC-PFPD)聯(lián)用，用于船載走航在線(xiàn)連續(xù)觀測(cè)表層海水中的一種易揮發(fā)有機(jī)物一一二甲基硫(DMS)。
[0019]參見(jiàn)圖1，本發(fā)明實(shí)施例設(shè)有十通閥1、進(jìn)樣六通閥2、氣相色譜進(jìn)樣六通閥3、手動(dòng)六通閥4、制冷片5、加熱管6、捕集管7、循環(huán)水散熱系統(tǒng)8、定量環(huán)9、吹掃室10、排水閥11、干燥管12、吹掃流量控制器13、干燥管流量控制器14、加熱解析流量控制器15、分離檢測(cè)器16。
[0020]所述進(jìn)樣六通閥2的待測(cè)樣品進(jìn)樣口外接待測(cè)樣品源A，氮?dú)饨?jīng)13接進(jìn)樣六通閥2的氮?dú)膺M(jìn)口 B，并經(jīng)定量環(huán)9接進(jìn)樣六通閥2的待測(cè)樣品出口，進(jìn)樣六通閥2的待測(cè)樣品出口經(jīng)管道接入吹掃室10，待測(cè)樣品在吹掃室10內(nèi)利用氮?dú)膺M(jìn)行氣提，吹掃室10吹掃出的氣體依次經(jīng)手動(dòng)六通閥4、干燥管12和十通閥I進(jìn)入捕集管7，循環(huán)水散熱系統(tǒng)8設(shè)在捕集管7、制冷片5和加熱管6夕卜，制冷片5對(duì)捕集管7制冷，排水閥11的進(jìn)水口設(shè)于吹掃室10內(nèi)，干燥管流量控制器14的入口外接干燥空氣源C，干燥管流量控制器14的出口接干燥管12 ;十通閥I的目標(biāo)物出口經(jīng)加熱解析流量控制器15和氣相色譜進(jìn)樣六通閥3進(jìn)入分離檢測(cè)器16，氣相色譜進(jìn)樣六通閥3的氮?dú)馊肟谕饨拥獨(dú)庠碊，分離檢測(cè)器16的干燥空氣入口外接干燥空氣源C，分離檢測(cè)器16的氫氣入口外接氫氣源E。
[0021]本發(fā)明開(kāi)啟后，制冷片開(kāi)始工作，并對(duì)捕集管進(jìn)行制冷。在一定時(shí)間內(nèi)，待捕集管溫度降至所需要的溫度后，進(jìn)入進(jìn)樣分析步驟。儀器通過(guò)進(jìn)樣六通閥與定量環(huán)進(jìn)樣，可以將該定量環(huán)接入水泵系統(tǒng)，也可以用注射器進(jìn)樣。進(jìn)樣六通閥切換后，通過(guò)系統(tǒng)內(nèi)部的氣壓，將定量環(huán)中的樣品壓入吹掃室。進(jìn)樣后，樣品在吹掃室內(nèi)，利用高純氮進(jìn)行氣提。吹掃出的氣體，經(jīng)過(guò)Naf1n管干燥后，被制冷的捕集管捕集。吹掃結(jié)束后，氣路切換至進(jìn)樣模式，制冷片停止工作，加熱管工作，捕集管迅速升溫，將目標(biāo)物質(zhì)解析。捕集管的解析溫度可以通過(guò)，加熱時(shí)間來(lái)控制。通過(guò)與氣相色譜六通閥處利用一條鈍化不銹鋼管道連接，控制六通閥的切換，實(shí)現(xiàn)由吹掃儀器到GC進(jìn)樣分析的過(guò)程。在吹掃儀器解析進(jìn)樣的瞬間，短路信號(hào)通過(guò)線(xiàn)路發(fā)送至GC自動(dòng)進(jìn)樣器接口，觸發(fā)六通閥的切換，進(jìn)而完成自動(dòng)進(jìn)樣的過(guò)程。此時(shí)，數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)開(kāi)始譜圖數(shù)據(jù)記錄，完成測(cè)定。色譜工作站，可以編輯樣品采樣列表，制定吹掃儀器的分析樣品數(shù)目。吹掃儀器每完成一次的測(cè)定，就會(huì)觸發(fā)一次樣品分析及記錄。解析進(jìn)樣結(jié)束后，氣路切換，排水閥開(kāi)啟，通過(guò)內(nèi)部壓力，將分析完的水樣排出。
【權(quán)利要求】
1.一種用于連續(xù)在線(xiàn)觀測(cè)水中揮發(fā)性有機(jī)物的吹掃捕集儀，其特征在于設(shè)有十通閥、進(jìn)樣六通閥、氣相色譜進(jìn)樣六通閥、手動(dòng)六通閥、制冷片、加熱管、捕集管、循環(huán)水散熱系統(tǒng)、定量環(huán)、吹掃室、排水閥、干燥管、吹掃流量控制器、干燥管流量控制器、加熱解析流量控制器、分離檢測(cè)器； 所述進(jìn)樣六通閥的待測(cè)樣品進(jìn)樣口外接待測(cè)樣品源，氮?dú)饨?jīng)接進(jìn)樣六通閥的氮?dú)膺M(jìn)口，并經(jīng)定量環(huán)接進(jìn)樣六通閥的待測(cè)樣品出口，進(jìn)樣六通閥的待測(cè)樣品出口經(jīng)管道接入吹掃室，待測(cè)樣品在吹掃室內(nèi)利用氮?dú)膺M(jìn)行氣提，吹掃室吹掃出的氣體依次經(jīng)手動(dòng)六通閥、干燥管和十通閥進(jìn)入捕集管，循環(huán)水散熱系統(tǒng)設(shè)在捕集管、制冷片和加熱管外，制冷片對(duì)捕集管制冷，排水閥的進(jìn)水口設(shè)于吹掃室內(nèi)，干燥管流量控制器的入口外接干燥空氣源，干燥管流量控制器的出口接干燥管；十通閥的目標(biāo)物出口經(jīng)加熱解析流量控制器和氣相色譜進(jìn)樣六通閥進(jìn)入分離檢測(cè)器，氣相色譜進(jìn)樣六通閥的氮?dú)馊肟谕饨拥獨(dú)庠?，分離檢測(cè)器的干燥空氣入口外接干燥空氣源，分離檢測(cè)器的氫氣入口外接氫氣源。
【文檔編號(hào)】G01N30/08GK104502493SQ201510046391
【公開(kāi)日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2015年1月29日 優(yōu)先權(quán)日:2015年1月29日
【發(fā)明者】陳立奇, 張麋鳴, 顏金培 申請(qǐng)人:國(guó)家海洋局第三海洋研究所