一种可调节解离状态的水中有机物极性与电性解析设备的制作方法

本技术涉及分析检测，特别涉及一种可调节解离状态的水中有机物极性与电性解析设备。

背景技术：

1、饮用水水质安全关系到人类健康和社会稳定。有机物是消毒副产物前体物的重要来源，随着气候变化和工业活动，饮用水水源中有机物性质愈加复杂，浓度也不断增加，为饮用水消毒副产物的控制带来了挑战。因此，对有机物性质进行解析，才能了解不同特性的有机物在饮用水处理和消毒过程中的迁移转化规律，这对于饮用水水质安全具有重要意义。

2、极性和电性是有机物重要的特性。有机物极性，本质上来自于净电荷分布的不均匀性，不均匀性越大则极性越强，例如，当分子中具有非常明显的原子电荷正负交替特征时被认为具有高度极性特征。理论计算可通过偶极矩、静电势等方式衡量极性。偶极矩本质上体现体系正电荷中心和负电荷中心的分离情况，但受到构型的影响，大分子整体的偶极矩可能受到局部偶极矩的抵消。静电势是由体系电荷分布直接决定的，静电势对于考察分子间静电相互作用、预测分子凝聚相性质等方面有重要意义。分子中电荷的不均衡分布会体现在分子表面的静电势分布上，因此对分子表面静电势分布特征进行表征，就可以对分子的极性进行衡量。

3、有机物电性，指的是有机物分子表面带电荷情况。以水源中常见的天然有机物氨基酸为例，因其具有两性电离的特性，羧基的pka在2左右，而胺基的pka通常在10左右，20种常见的氨基酸中，只有组氨酸、赖氨酸和精氨酸的等电点大于7，而天冬氨酸、谷氨酸等17种常见氨基酸在中性条件下均带负电。

4、申请人研究发现，有机物的非极性和正电性特性，对饮用水处理厂中净水工艺对有机物的去除率以及消毒过程中消毒副产物生成相关。目前，对有机物特性的解析主要集中在疏水性、分子量等尺度上，对极性和电性特征的关注较少。但疏水性和分子量角度的解析方法成本昂贵、周期长，且结果以定性描述为主，难以实现定量化。因此，将有机物按照不同极性和电性分离，并以有机物的总量指标进行表征，有助于理解有机物的性质和在饮用水处理过程中的迁移转化规律。

5、通常，分析水中的有机物需要复杂的预处理过程，其中包括对样品进行ph调节以改变有机物的解离状态，进而利用不同的固相萃取技术进行分离。然而，传统的设备往往在ph调节的灵活性、处理速度、自动化程度、以及分离效率等方面存在不足。这些局限性可能导致分析的准确性和重复性降低，增加了操作的复杂性和时间成本。

6、为了解决上述问题，本实用新型因此而来。

技术实现思路

1、本实用新型目的是提供一种可调节解离状态的水中有机物极性与电性解析设备，可实现水样不同解离状态下的有机物极性、电性的测定分析。

2、基于上述问题，本实用新型提供的技术方案是：

3、一种可调节解离状态的水中有机物极性与电性解析设备，包括：

4、外壳；

5、混合容器，其安装在所述外壳上；

6、检测单元，其安装在所述外壳上并连接至所述混合容器，包括本底通道、用于截留非极性有机物的第一通道、用于截留强正电性有机物的第二通道、用于截留弱正电性有机物的第三通道及用于检测有机物浓度的检测器；

7、清洗活化进样单元，其连接至所述混合容器，用于往所述混合容器中通入酸液、纯水以对所述混合容器进行清洗，以及往所述混合容器中通入纯水对所述检测单元进行活化，以及往所述混合容器中通入待测样品；

8、萃取单元，其连接至所述混合容器，用于对所述混合容器中的待测样品进行酸调节或碱调节；

9、排废单元，其连接至所述混合容器，用于排出所述混合容器中的废液。

10、在其中的一些实施方式中，所述第一通道、第二通道、第三通道的数目分别为三条，所述第一通道内装载用于截留非极性有机物的吸附柱，所述第二通道内装载用于截留强电性有机物的吸附柱，所述第三通道内装载用于截留弱电性有机物的吸附柱。

11、在其中的一些实施方式中，所述检测单元还包括上样注射泵、多通道选择控制阀及检测选择控制阀，所述上样注射泵的进口端连接至所述混合容器且出口端连接至所述多通道选择控制阀，所述本底通道、第一通道、第二通道和第三通道的两端分别连接所述多通道选择控制阀、检测选择控制阀，所述检测选择控制阀连接至所述检测器。

12、在其中的一些实施方式中，所述清洗活化进样单元包括设置在所述外壳外部的样品容器、酸液容器、纯水容器，以及安装在所述外壳上的进样选择控制阀及蠕动泵，所述样品容器、酸液容器、纯水容器分别经管道连接至所述进样选择控制阀，所述进样选择控制阀经所述蠕动泵连接至所述混合容器。

13、在其中的一些实施方式中，所述样品容器与所述进样选择控制阀之间还设有过滤器。

14、在其中的一些实施方式中，所述萃取单元包括设置在所述外壳外部的碱液容器、所述酸液容器、所述纯水容器，以及安装在所述外壳上的萃取选择控制阀和萃取注射泵，所述碱液容器、酸液容器、纯水容器分别经管道连接至所述萃取选择控制阀，所述萃取选择控制阀经所述萃取注射泵连接至所述混合容器。

15、在其中的一些实施方式中，所述排废单元包括经第一排废管连接至所述混合容器的废液容器及设置所述第一排废管上的排废电磁阀，所述混合容器与所述废液容器之间连接有溢流管，所述废液容器设置在所述外壳外部，所述排废电磁阀安装在所述外壳上。

16、在其中的一些实施方式中，所述混合容器还连接有设置在所述外壳内部的曝气部件。

17、在其中的一些实施方式中，所述检测器经第二排废管连接至所述废液容器。

18、与现有技术相比，本实用新型的优点是：

19、1、该设备可测定水样在原始状态下的非极性、强正电性和弱正电性有机物的浓度，以及质子化和非质子化的有机物的非极性、强正电性和弱正电性有机物的浓度；在混凝、吸附和氧化等典型的净水工艺中，对不同特性有机物的去除能力不同，因此通过解析出上述类型有机物的浓度和在总有机物中所占比例，即可掌握各工艺对有机物去除能力的潜力，以便响应的调整工艺参数，提高净水效率；当正电性有机物比例较低时，可通过增加混凝剂投加量，来提高混凝工艺对有机物的去除率；当非极性有机物比例较高时，可通过减小活性炭单元滤速，提高吸附停留时间，强化活性炭工艺对有机物的去除；

20、2、该设备结构简单，仅需要将样品放置于样品瓶中，即可实现自动化操作，与实验室条件下的有机物解析方式相比，该方法可现场应用，能针对水中有机物的动态变化特征，提供时效性的解析结果，以及针对性的工艺调整策略。

技术特征：

1.一种可调节解离状态的水中有机物极性与电性解析设备，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的可调节解离状态的水中有机物极性与电性解析设备，其特征在于：所述第一通道、第二通道、第三通道的数目分别为三条，所述第一通道内装载用于截留非极性有机物的吸附柱，所述第二通道内装载用于截留强电性有机物的吸附柱，所述第三通道内装载用于截留弱电性有机物的吸附柱。

3.根据权利要求2所述的可调节解离状态的水中有机物极性与电性解析设备，其特征在于：所述检测单元还包括上样注射泵、多通道选择控制阀及检测选择控制阀，所述上样注射泵的进口端连接至所述混合容器且出口端连接至所述多通道选择控制阀，所述本底通道、第一通道、第二通道和第三通道的两端分别连接所述多通道选择控制阀、检测选择控制阀，所述检测选择控制阀连接至所述检测器。

4.根据权利要求1所述的可调节解离状态的水中有机物极性与电性解析设备，其特征在于：所述清洗活化进样单元包括设置在所述外壳外部的样品容器、酸液容器、纯水容器，以及安装在所述外壳上的进样选择控制阀及蠕动泵，所述样品容器、酸液容器、纯水容器分别经管道连接至所述进样选择控制阀，所述进样选择控制阀经所述蠕动泵连接至所述混合容器。

5.根据权利要求4所述的可调节解离状态的水中有机物极性与电性解析设备，其特征在于：所述样品容器与所述进样选择控制阀之间还设有过滤器。

6.根据权利要求4所述的可调节解离状态的水中有机物极性与电性解析设备，其特征在于：所述萃取单元包括设置在所述外壳外部的碱液容器、所述酸液容器、所述纯水容器，以及安装在所述外壳上的萃取选择控制阀和萃取注射泵，所述碱液容器、酸液容器、纯水容器分别经管道连接至所述萃取选择控制阀，所述萃取选择控制阀经所述萃取注射泵连接至所述混合容器。

7.根据权利要求1所述的可调节解离状态的水中有机物极性与电性解析设备，其特征在于：所述排废单元包括经第一排废管连接至所述混合容器的废液容器及设置所述第一排废管上的排废电磁阀，所述混合容器与所述废液容器之间连接有溢流管，所述废液容器设置在所述外壳外部，所述排废电磁阀安装在所述外壳上。

8.根据权利要求7所述的可调节解离状态的水中有机物极性与电性解析设备，其特征在于：所述混合容器还连接有设置在所述外壳内部的曝气部件。

9.根据权利要求7所述的可调节解离状态的水中有机物极性与电性解析设备，其特征在于：所述检测器经第二排废管连接至所述废液容器。

技术总结本技术公开了一种可调节解离状态的水中有机物极性与电性解析设备，包括：外壳；混合容器；检测单元，其连接至混合容器，包括本底通道、用于截留非极性有机物的第一通道、用于截留强正电性有机物的第二通道、用于截留弱正电性有机物的第三通道及用于检测有机物浓度的检测器；清洗活化进样单元，其连接至混合容器，用于往混合容器中通入酸液、纯水以对混合容器进行清洗，以及往混合容器中通入纯水对检测单元进行活化，以及往混合容器中通入待测样品；萃取单元，其连接至混合容器，用于对混合容器中的待测样品进行酸调节或碱调节；排废单元，其连接至混合容器，用于排出混合容器中的废液。本技术提供的设备，结构简单，检测方便。技术研发人员：陈超,王玉,叶志伟,汪隽,林朋飞,张肖锦,孙卉受保护的技术使用者：清华苏州环境创新研究院技术研发日：20240329技术公布日：2024/12/23