一种现场用水样中元素的富集装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种现场用水样中元素的富集装置，属于水环境现场监测技术领域。


背景技术：

2.地表水、地下水、工业废水等水体中元素分析测定是实现环境监测的主要内容，但在野外现场及环境应急突发事件中，铊、砷、铅、汞、镉等重金属元素存在浓度低，现场检测分析较为困难的特点。近年来，伴随着中央生态环境保护督察工作的日趋加强，对地表水、地下水、工业废水等各类水体中的金属元素的现场监测日益重视。如《钢铁工业水污染物排放标准》(gb 13456-2012)、《锡、锑、汞工业污染物排放标准》(gb 30770-2014)等国家标准中均涉及多种有毒有害元素的限量，且均为实验室分析手段，目前已有的现场监测手段大多无法满足标准的限量要求。因此，开展各类环境水体中元素的野外现场富集意义重大，可为快速、有效监测各类水体环境元素提供重要的前期技术支撑。
3.目前，水体中元素富集的技术方法主要有加热浓缩法、共沉淀法、吸附解吸附法等，上述方法因需相应的支持条件因此在实验室分析中较为常用，然而实验室用分析设备结构复杂不易便携，无法满足实现野外现场实时富集的需求。因此亟需一种可实现现场中水体中元素富集的装置。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种现场用水样中元素的富集装置。
5.为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：
6.一种现场用水样中元素的富集装置，所述富集装置包括增压气泵、水样样品池、离子交换柱和洗脱接收管；其中，水样样品池的顶部与增压气泵连接、底部与离子交换柱连接，水样样品池上方还设有加液口，元素富集前，加液口用于加入待测水样；元素富集后，加液口用于加入洗脱液，增压气泵用于向水样样品池施加气压进而推动待测水样或洗脱液进入离子交换柱内；
7.离子交换柱内放有离子交换材料，离子交换材料的种类由待富集的元素决定；
8.洗脱接收管用于接收由离子交换柱下方流出的洗脱液。
9.进一步的，所述增压气泵与水样样品池的连接管路上设有气压调节阀，用于调节气压大小。
10.进一步的，所述加液口还与增压气泵配合实现对水样样品池中气压的调节。
11.进一步的，所述水样样品池由圆柱段和圆锥段组成，圆锥段的小端与离子交换柱连接。
12.进一步的，所述水样样品池的体积根据富集倍数确定。
13.进一步的，所述水样样品池的体积为洗脱液体积和富集因子的乘积。
14.进一步的，所述离子交换柱入口处内径大于出口处内径。
15.进一步的，所述离子交换柱、水样样品池和洗脱接收管的材质均为聚四氟乙烯、聚乙烯或聚丙烯，所述离子交换材料为离子交换树脂。
16.进一步的，所述离子交换材料位于离子交换柱的下端，且离子交换材料的上两端设有上筛板，下端设有下筛板。
17.进一步的，所述上筛板、下筛板的材质均为聚四氟乙烯、聚乙烯或聚丙烯。
18.有益效果
19.本实用新型的富集装置中，待测水样由加液口加入水样样品池后，通过增压气泵产生气压，使待测水样以适当的流量通过离子交换柱中的离子交换材料进行富集，待富集元素经离子交换材料的吸附从而实现富集，富集完成后，通过加液口加入合适体积及种类的洗脱液进行富集元素的洗脱，并由洗脱接收管进行接收，该富集装置结构简单，可实现地表水、地下水、工业废水等多种环境水体和生活饮用水中微量、痕量元素的野外现场、快速富集。
附图说明
20.图1本实用新型实施例1中富集装置的结构示意图。
21.其中，1-增压器泵，2-气压调节阀，3-加液口，4-水样进样池，5-离子交换柱，6-上筛板，7-离子交换材料，8-下筛板，9-洗脱收集管。
具体实施方式
22.下面结合具体实施例对本实用新型作进一步详细的说明。
23.实施例1
24.如图1所示，一种现场用水样中元素的富集装置，所述富集装置包括自上而下依次设置的增压气泵1、水样样品池4、离子交换柱5和洗脱接收管9；其中，水样样品池4的顶部与增压气泵1连接、底部与离子交换柱5连接，水样样品池4上方还设有加液口3，元素富集前，加液口3用于加入待测水样；元素富集后，加液口3用于加入洗脱液，加液口3还与增压气泵1配合实现对水样样品池4中气压的调节，进而推动待测水样或洗脱液进入离子交换柱5内。
25.离子交换柱5内放有离子交换材料7，离子交换材料7的种类由待富集的元素决定。
26.洗脱接收管9用于接收由离子交换柱5下方流出的洗脱液。
27.所述增压气泵1与水样样品池4的连接管路上设有气压调节阀2，用于调节气压大小。
28.所述水样样品池4由圆柱段和圆锥段组成，圆锥段的小端与离子交换柱5连接。一般水样样品池4圆柱段的内径为0.5cm～3cm。
29.所述水样样品池的体积根据富集倍数确定。一般在100ml以上。
30.所述水样样品池4的体积为洗脱液体积和富集因子的乘积。
31.所述离子交换柱5入口处内径大于出口处内径。具体由填料量(离子交换材料的量)、保留时间等关系富集效率(离子交换效率)的因素来确定。
32.所述离子交换柱5、水样样品池4和洗脱接收管9的材质均为聚四氟乙烯、聚乙烯或聚丙烯。
33.所述离子交换材料7为离子交换树脂。
34.所述离子交换材料7位于离子交换柱5的下端，且离子交换材料7的上端设有上筛板6，下端设有下筛板8。
35.所述上筛板6、下筛板8的材质均为聚四氟乙烯、聚乙烯或聚丙烯。
36.所述水样样品池4和离子交换柱5可以为一体设计，也可为分段组合设计。水样样品池4和离子交换柱5可以为一次性使用后更换，也可以多次重复使用。
37.使用时，待测水样由加液口3进入水样样品池4中，开启增压气泵1向水样样品池4中施加气压，推动待测水样进入离子交换柱5中，离子交换材料对待富集的元素进行富集，富集后的水样废液由离子交换柱下方出口处流出；富集后的水样废液全部流出后，关闭增压气泵1，由加液口3加入洗脱液，再次开启增压气泵1，将洗脱液推入离子交换柱5中，用洗脱接收管9接收由离子交换柱5下方流出的洗脱液。
38.综上所述，实用新型包括但不限于以上实施例，凡是在本实用新型的精神和原则之下进行的任何等同替换或局部改进，都将视为在本实用新型的保护范围之内。


技术特征：
1.一种现场用水样中元素的富集装置，其特征在于：所述富集装置包括增压气泵(1)、水样样品池(4)、离子交换柱(5)和洗脱接收管(9)；其中，水样样品池(4)的顶部与增压气泵(1)连接、底部与离子交换柱(5)连接，水样样品池(4)上方还设有加液口(3)，元素富集前，加液口(3)用于加入待测水样；元素富集后，加液口(3)用于加入洗脱液，增压气泵(1)用于向水样样品池施加气压进而推动待测水样或洗脱液进入离子交换柱(5)内；离子交换柱(5)内放有离子交换材料(7)；洗脱接收管(9)用于接收由离子交换柱(5)下方流出的洗脱液。2.如权利要求1所述的一种现场用水样中元素的富集装置，其特征在于：所述增压气泵(1)与水样样品池(4)的连接管路上设有气压调节阀(2)，用于调节气压大小。3.如权利要求1所述的一种现场用水样中元素的富集装置，其特征在于：所述加液口(3)还与增压气泵(1)配合实现对水样样品池(4)中气压的调节。4.如权利要求1所述的一种现场用水样中元素的富集装置，其特征在于：所述水样样品池(4)由圆柱段和圆锥段组成，圆锥段的小端与离子交换柱(5)连接。5.如权利要求1所述的一种现场用水样中元素的富集装置，其特征在于：所述水样样品池(4)的体积根据富集倍数确定。6.如权利要求5所述的一种现场用水样中元素的富集装置，其特征在于：所述水样样品池(4)的体积为洗脱液体积和富集因子的乘积。7.如权利要求1所述的一种现场用水样中元素的富集装置，其特征在于：所述离子交换柱(5)入口处内径大于出口处内径。8.如权利要求1所述的一种现场用水样中元素的富集装置，其特征在于：所述离子交换柱(5)、水样样品池(4)和洗脱接收管(9)的材质均为聚四氟乙烯、聚乙烯或聚丙烯，所述离子交换材料(7)为离子交换树脂。9.如权利要求1所述的一种现场用水样中元素的富集装置，其特征在于：所述离子交换材料(7)位于离子交换柱(5)的下端，且离子交换材料(7)的上端设有上筛板(6)，下端设有下筛板(8)。10.如权利要求9所述的一种现场用水样中元素的富集装置，其特征在于：所述上筛板(6)、下筛板(8)的材质均为聚四氟乙烯、聚乙烯或聚丙烯。

技术总结
本实用新型涉及一种现场用水样中元素的富集装置，属于水环境现场监测技术领域。富集装置包括增压气泵、水样样品池、离子交换柱和洗脱接收管；水样样品池的顶部与增压气泵连接、底部与离子交换柱连接，水样样品池上方还设有加液口，元素富集前，加液口用于加入待测水样；元素富集后，加液口用于加入洗脱液，增压气泵用于向水样样品池施加适当气压，推动待测水样或洗脱液以适宜流速进入离子交换柱内；离子交换柱内放有离子交换材料；洗脱接收管用于接收由离子交换柱下方流出的洗脱液。该富集装置结构简单，可实现地表水、地下水、工业废水等多种环境水体和生活饮用水中微量、痕量元素的野外现场、快速富集。快速富集。快速富集。


技术研发人员：刘聪 祖文川 邵鹏 吴赞 姜雪成 钱春燕 汪雨
受保护的技术使用者：北京市科学技术研究院分析测试研究所(北京市理化分析测试中心）
技术研发日：2021.08.26
技术公布日：2022/4/29