一种用于流动体系中污染物富集与原位检测的装置

1.本发明涉及流体污染物监测技术领域，尤其涉及一种用于流动体系中污染物富集与原位检测的装置。


背景技术：

2.目前，对流动体系中污染物的监测非常重要，如流动水体中污染物的实时监测，但是依然面临着干扰物多、分析灵敏度不高的技术瓶颈，现有技术对流动体系中污染物的监测有两种途径：
3.一是人工采样后返回实验室进行检测，这种方式不能真实反应流动水体中污染物动态分布情况；二是采用商品化的传感器对常量指标，如ph值、总氮、总磷进行分析，这种方法只适用于简单的理化参数指标的分析，而对于如高风险农药、抗生素、环境内分泌干扰物和持久性有机污染物等痕量，甚至是超痕量污染物而言，无法进行实时监测。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种用于流动体系中污染物富集与原位检测的装置，该装置能够优化对流动体系中污染物的富集，实现对流动体系中农药和抗生素等痕量污染物的实时监测。
5.本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
6.一种用于流动体系中污染物富集与原位检测的装置，所述装置包括离子干预混合溶剂器件、终端控制系统、取水口电磁阀、冲刷管入口电磁阀、放水口电磁阀、三通弯头、加压水泵、采样池、光谱仪、数据处理中心、潜水泵、滤网，其中：
7.所述终端控制系统分别连接并控制取水口电磁阀、冲刷管入口电磁阀、放水口电磁阀、加压水泵、潜水泵和光谱仪，用于控制各部件的开启与关闭；
8.所述离子干预混合溶剂器件通过冲刷管入口电磁阀连接至加压水泵，所述加压水泵的另一端连接至所述三通弯头的第一个接口；
9.所述潜水泵通过所述取水口电磁阀连接至所述三通弯头的第二个接口；
10.所述三通弯头的第三个接口连接至采样池；
11.所述潜水泵的另一端连接取水口，通过启动所述潜水泵向所述采样池中泵水；
12.在所述取水口安装有滤网，利用所述滤网过滤待监测水体中尺寸较大的干扰物；
13.所述采样池的上方安装所述光谱仪的光纤探头，所述采样池的出口端连接所述放水口电磁阀，且在所述采样池的表面利用化学键合的方式键合富集与传感材料，用于对污染物的原位富集和传感分析；
14.所述光纤探头置于暗室中，避免光干扰，利用所述光纤探头对所述采样池进行激光激发和散射光收集，采集相应的光谱数据；
15.所述光谱仪通过通讯模块连接于所述数据处理中心，用于将收集到的光谱数据实时传输至所述数据处理中心；
16.所述数据处理中心根据收到的光谱数据提取目标分子的特征拉曼吸收峰，利用主成分分析手段，实现对所述采样池中待监测水体的多靶标分析。
17.由上述本发明提供的技术方案可以看出，上述装置能够优化对流动体系中污染物的富集，实现对流动体系中农药和抗生素等痕量污染物的实时监测，可应用于如流动水体中高风险农药、抗生素、环境内分泌干扰物和持久性有机污染物等的实时监测。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。
19.图1为本发明实施例提供的用于流动体系中污染物富集与原位检测的装置结构示意图。
具体实施方式
20.下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，这并不构成对本发明的限制。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
21.如图1所示为本发明实施例提供的用于流动体系中污染物富集与原位检测的装置结构示意图，所述装置包括离子干预混合溶剂器件、终端控制系统、取水口电磁阀(f1)、冲刷管入口电磁阀(f2)、放水口电磁阀(f3)、三通弯头、加压水泵(b1)、采样池、光谱仪、数据处理中心、潜水泵(b2)、滤网，其中：
22.所述终端控制系统分别连接并控制取水口电磁阀(f1)、冲刷管入口电磁阀(f2)、放水口电磁阀(f3)、加压水泵(b1)、潜水泵(b2)和光谱仪，用于控制各部件的开启与关闭；
23.所述离子干预混合溶剂器件通过冲刷管入口电磁阀(f2)连接至加压水泵(b1)，所述加压水泵(b1)的另一端连接至所述三通弯头的第一个接口；
24.所述潜水泵(b2)通过所述取水口电磁阀(f1)连接至所述三通弯头的第二个接口；
25.所述三通弯头的第三个接口连接至采样池；
26.所述潜水泵(b2)的另一端连接取水口，通过启动所述潜水泵(b2)向所述采样池中泵水；
27.在所述取水口安装有滤网，利用所述滤网过滤待监测水体中尺寸较大的干扰物；
28.所述采样池的上方安装所述光谱仪的光纤探头，所述采样池的出口端连接所述放水口电磁阀(f3)，且在所述采样池的表面利用化学键合的方式键合富集与传感材料，用于对污染物的原位富集和传感分析；具体实现中，所述富集与传感材料包括微米和纳米尺度的传感材料，具体如多孔框架材料包覆贵金属纳米粒子，或多孔框架材料负载贵金属纳米粒子等。所述富集与传感材料的用量根据所述采样池的面积来设定，并通过化学键合的方式负载于所述采样池中，例如采样池为1cm
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1cm的表面积，则在其表面进行最大负荷量的满负载。
29.所述光纤探头置于暗室中，避免光干扰，利用所述光纤探头(激光头)对所述采样池进行激光激发和散射光收集，采集相应的光谱数据；
30.所述光谱仪通过通讯模块连接于所述数据处理中心，用于将收集到的光谱数据实时传输至所述数据处理中心；
31.所述数据处理中心根据收到的光谱数据提取目标分子的特征拉曼吸收峰，利用主成分分析手段，实现对所述采样池中待监测水体的多靶标分析。具体包括多类多种农药(如酰胺类、有机磷类、烟碱类以及甲氧基丙烯酸酯类)和抗生素(如喹诺酮、四环素以及磺胺类)的多靶标分析。
32.具体实现中，在所述装置向采样池注入待监测水体的过程中：
33.首先由所述终端控制系统发送注入指令，取水口电磁阀(f1)打开，冲刷管入口电磁阀(f2)关闭，启动潜水泵(b2)向采样池中泵水；
34.当放水口有水流向水面后，关闭取水口电磁阀(f1)和放水口电磁阀(f3)，以确保所述采样池中设置的传感器感知采样池内充满待监测水体。
35.另外，为确保每一次检测都是与其它检测相互独立，在完成一次光谱检测后，必须清除干净该次检测的水样，所述终端控制系统开启冲刷管入口电磁阀(f2)和放水口电磁阀(f3)，并启动加压水泵(b1)向所述采样池中注入洁净水以冲刷采样管路，利用所述离子干预混合溶剂器件中的离子干预溶剂冲洗使得所述采样池中的富集与传感材料再生。通过上述混合有机溶剂的旁路设计，可以使得传感材料循环利用。
36.具体实现中，上述通讯模块可以包括数据交换接口、交换机、网桥。
37.值得注意的是，本发明实施例中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
38.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。本文背景技术部分公开的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。