水中SVOCs分析装置和方法与流程

水中svocs分析装置和方法
技术领域
1.本发明涉及水质分析领域，特别涉及水中svocs分析装置和方法。


背景技术：

2.有机污染物在我国地表水甚至水源地中的检出非常普遍，且大部分污染物来源于工业“三废”、农业中的农药以及生活污水为主的人为污染。2002年我国颁布了《地表水环境质量标准》(gb3838
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2002)，其中规定了109项污染物，其中包含挥发性有机污染物、半挥发性有机污染物、农药、石油烃等69项有机指标；2006年又颁布了《生活饮用水卫生标准》(gb
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5749
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2006)，该标准将有机指标增至48项。在这一系列的有机污染物中，半挥发性有机物(svocs)由于其浓度低，种类繁多、化学性质差异大等特点，给样品的前处理带来了很大的挑战，一直受到科研工作者的关注。近年来，蓄意偷排工业废水而导致的重大水污染事件颇为常见，水质自动监测可以在污染预警中发挥重大作用。
3.水中svocs的自动化前处理方式有以下两种形式：
4.1.与lc联用，采用液体解吸的方式，过程中需要使用开关系统、自动取样器、阀门和泵等器件，分析过程中需要大量使用有机溶剂作为淋洗剂和流动相。流动相一般采用水和乙腈、甲醇等溶剂，在线监测过程中，溶剂添加周期频繁，且流动相的使用成本较高，因此该策略不适合应用于在线监测过程中。
5.2.与gc联用，gerstel和markes等公司在其自动化方面也有相关的工作和商品化的解决方案，通过热解吸的方式来实现的自动化流程，当然这些工作的自动化都离不开“机械臂”这个工业助手。通过“机械臂”的“抓取”来实现萃取、吹干、热解吸、老化等一系列的流程，由于机械臂的费用较贵，同时，目前常用的spme纤维或者spme arrow都是采用刺穿gc进样口隔垫的进样方式导入样品，隔垫和萃取纤维的更换周期较频繁，该方法仍主要使用与实验室中，对于现场的在线监测仍不适合。如何实现像液体解吸方式的流路(只需几个电磁阀和十通阀的切换，成本相对较低)，也是后期研究的一个难点。
6.目前常用的水中svocs的自动化监测技术，主要是通过“机械臂”的“抓取”来实现萃取、吹干、热解吸、老化等一系列的流程，例如安捷伦的spme arrow技术、marks公司的hisorb搅拌棒技术。通过流路切换来实现的分析方法，湖南力合的水中svocs的环境监测设备采用了流路切换的方式去实现水中svocs物质的萃取和分析。除此之外，通过流路切换的方式实现的自动化水中svocs在线分析的研究较少。


技术实现要素：

7.为解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种水中svocs分析装置。
8.本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
9.水中svocs分析装置，所述水中svocs分析装置包括多通阀、色谱柱和萃取单元，所述萃取单元的一端分别连通所述多通阀的端口以及进样管，另一端连通所述多通阀的端口；所述水中svocs分析装置还包括：
10.进样单元，所述进样单元用于将水样正向地送入所述萃取单元，并使水样在所述萃取单元内正向和反向地反复运动；
11.切割单元，所述切割单元的两端分别连通所述多通阀的端口，疏水材料设置在所述切割单元内；当所述多通阀切换为第一状态时，载气通过所述多通阀进入所述萃取单元，并从多通阀排出，以及切换为第二状态时，使载气通过所述多通阀依次进入所述萃取单元和切割单元，并从多通阀排出；
12.温控单元，所述温控单元用于加热所述萃取单元，以及制冷和加热所述切割单元。
13.本发明的目的还在于提供了水中svocs分析方法，该发明目的是通过以下技术方案得以实现的：
14.水中svocs分析方法，所述水中svocs分析方法包括步骤：
15.(a1)进样单元用于将水样正向地送入萃取单元，并使水样在所述萃取单元内正向和反向地反复运动，水样中的svocs被萃取单元萃取；
16.排出所述萃取单元内的水样；
17.(a2)断开所述萃取单元和进样单元间的连接，多通阀切换到第一状态，吹扫气利用多通阀进入所述萃取单元内，排出所述萃取单元内的水汽；
18.(a3)所述多通阀切换到第二状态，加热所述萃取单元，制冷切割单元，载气利用多通阀进入所述萃取单元，排出萃取单元的svocs和气态水进入所述切割单元内，svocs和气态水聚焦在所述切割单元内；
19.(a4)所述多通阀切换到第二状态，加热所述切割单元，载气利用多通阀依次进入所述萃取单元和所述切割单元内，携带所述切割单元内的水汽排出，svocs聚焦在所述切割单元内；
20.(a5)所述多通阀切换到第三状态，加热所述切割单元，载气利用多通阀进入所述切割单元，携带所述切割单元内释放出的svocs排出，并进入色谱柱内；
21.(a6)所述色谱柱分离出的成分进入检测仪，从而获得水样中svocs的含量。
22.与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
23.1.分析准确、灵敏度高；
24.对于水样中的svocs的分析，结合了萃取、转移、聚焦、切割和解吸技术，从而准确地提取及分离出水样中的svocs；；
25.水样在萃取单元中反复地正向和方向移动，使得水样中svocs中充分地被萃取，进一步提高了分析准确度；
26.切割单元的制冷和加热，有效地实现了svocs的聚焦，以及svocs和水汽的分离，提高了svocs分析的准确度和灵敏度；
27.2.自动化；
28.泵、切换模块、温度控单元均自动化控制，实现了水样中的svocs的自动化分析，无需人工介入，提高了分析效率。
附图说明
29.参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。
图中：
30.图1是根据本发明实施例的水中svocs分析装置的结构示意图；
31.图2是根据本发明实施例的水中svocs分析装置的另一结构示意图；
32.图3是根据本发明实施例的水中svocs分析方法的流程图。
具体实施方式
33.图1
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3和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了解释本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。
34.实施例1：
35.图1
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2示意性地给出了本发明实施例的水中svocs分析装置的结构简图，如图1
‑
2所示，所述水中svocs分析装置包括：
36.多通阀11、色谱柱21和检测仪31，所述多通阀11的端口依次连通所述色谱柱21和检测仪31；
37.萃取单元41，所述萃取单元41用于萃取水样的svocs，萃取单元41的一端分别连通所述多通阀11的端口以及进样管12，另一端连通所述多通阀11的端口；
38.进样单元，如泵和阀的组合，所述进样单元用于将水样正向地送入所述萃取单元41，并使水样在所述萃取单元41内正向和反向地反复运动；
39.切割单元51，所述切割单元51的两端分别连通所述多通阀11的端口，疏水材料设置在所述切割单元51内；当所述多通阀11切换为第一状态时，载气通过所述多通阀11进入所述萃取单元41(不经过切割单元51)，并从多通阀11排出，以及切换为第二状态时，使载气通过所述多通阀11依次进入所述萃取单元41和切割单元51，并从多通阀11排出；
40.温控单元，所述温控单元用于加热所述萃取单元41，以及制冷和加热所述切割单元51。
41.为了实现水样中的svocs的充分萃取，进一步地，所述进样单元包括：
42.第一切换模块61，所述第一切换模块16用于使所述萃取单元41的一端选择性地连通所述多通阀11的端口和第二切换模块62；
43.第二切换模块62，所述第二切换模块62用于使泵71选择性连通进样管12和所述第一切换模块61；
44.泵71，所述泵71用于抽吸和推出水样。
45.为了防止水样中sovcs给泵带来不利影响，进一步地，所述进样单元还包括：
46.容器81，所述容器81设置所述泵71和第二切换模块62之间的管路上。
47.图3示意性地给出了本发明实施例的水中svocs分析方法的流程图，如图3所示，所述水中svocs分析方法包括步骤：
48.(a1)进样单元用于将水样正向地送入萃取单元41，并使水样在所述萃取单元41内正向和反向地反复运动，水样中的svocs被萃取单元41萃取，如图1所示；
49.排出所述萃取单元41内的水样；
50.(a2)断开所述萃取单元41和进样单元间的连接，多通阀11切换到第一状态，吹扫气利用多通阀11进入所述萃取单元41内，排出所述萃取单元41内的水汽(不进入所述切割单元51)，如图1所示；
51.(a3)所述多通阀11切换到第二状态，加热所述萃取单元41，制冷切割单元51，载气利用多通阀11进入所述萃取单元41，排出萃取单元41的svocs和气态水进入所述切割单元51内，svocs和气态水聚焦在所述切割单元51内，如图2所示；
52.(a4)所述多通阀11切换到第二状态，加热所述切割单元51，载气利用多通阀11依次进入所述萃取单元41和所述切割单元51内，携带所述切割单元51内的水汽排出，svocs聚焦在所述切割单元51内，如图2所示；
53.(a5)所述多通阀11切换到第三状态，加热所述切割单元51，载气利用多通阀11进入所述切割单元51，携带所述切割单元51内释放出的svocs排出，并进入色谱柱21内，如图1所示；
54.(a6)所述色谱柱21分离出的成分进入检测仪31，从而获得水样中svocs的含量。
55.为了实现水样中的svocs的充分萃取，进一步地，步骤(a1)中，进样单元的工作方式包括步骤：
56.(b1)第二切换模块62切换，进样管12通过第二切换模块62连通泵71，泵71抽取水样；
57.(b2)第一切换模块61和第二切换模块62切换，泵71推送水样，水样依次通过第二切换模块62和第一切换模块61，进入萃取单元41，水样中svocs被萃取；
58.(b3)所述泵71反复地抽出所述萃取单元41内的水样，并推送回所述萃取单元41内，水样中svocs被萃取；
59.(b4)所述泵71抽出所述萃取单元41内的水样，并排出。
60.为了防止水样中sovcs给泵带来不利影响，进一步地，在所述泵71抽吸水样中，水样进入泵71和第二切换模块62间的容器81内。
61.为了降低多通阀11的结构复杂度，进一步地，在步骤(a2)
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(a4)中，气体或液体从所述多通阀11的同一个端口排出。
62.实施例2：
63.根据本发明实施例1的svocs分析装置和方法的应用例。
64.在该应用例中，如图1
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2所示，泵71采用自动控制的注射泵，注射泵还具有排废口；泵71和第二切换模块62间设置容器81作为水样缓冲；第一切换模块61和第二切换模块62分别采用电磁三通阀，多通阀11采用十通阀；萃取单元41内具有pdms吸附材料；切割单元51内具有疏水性材料；温控单元包括加热模块和控温模块，所述加热模块用于自动化地加热所述萃取单元41，所述控温模块用于自动化地加热和制冷所述切割单元51；色谱柱21采用ltm柱，检测仪31采用质谱仪。
65.如图3所示，本应用例的水中svocs分析方法包括步骤：
66.(a1)进样单元用于将水样正向地送入萃取单元41，并使水样在所述萃取单元41内正向和反向地反复运动，水样中的svocs被萃取单元41萃取，如图1所示，具体方式为步骤：
67.(b1)第二切换模块62自动切换，进样管12通过第二切换模块62连通泵71，泵71自动抽取水样，水样进入所述容器81内；
68.(b2)第一切换模块61和第二切换模块62自动切换，泵71推送水样，排出容器81的水样依次通过第二切换模62块和第一切换模块61，进入萃取单元41，水样中svocs被萃取；
69.(b3)所述泵71反复地抽出所述萃取单元41内的水样，并推送回所述萃取单元41内，水样中svocs被萃取；
70.(b4)所述泵71自动地抽出所述萃取单元41内的水样，并通过所述排废口排出；
71.(a2)自动断开所述萃取单元41和进样单元间的连接，也即第一切换模块61自动切换，多通阀11切换到第一状态，吹扫气(从多通阀端口4)利用多通阀11依次进入第一切换模块61和所述萃取单元41内，从多通阀11端口1排出所述萃取单元41内的水汽(不进入所述切割单元51)，如图1所示；
72.(a3)所述多通阀11切换到第二状态，加热模块加热所述萃取单元41，控温模块制冷切割单元51，载气(从多通阀端口4)利用多通阀11依次进入第一切换模块61和所述萃取单元41，排出萃取单元41的svocs和气态水进入所述切割单元51内，svocs和气态水聚焦在所述切割单元51内，最后从多通阀11端口1排出，如图2所示；
73.(a4)所述多通阀11切换到第二状态，加热所述切割单元51至室温，载气(从多通阀端口4)利用多通阀11依次进入第一切换模块61、所述萃取单元41和所述切割单元51内，携带所述切割单元51内的水汽排出，最后从多通阀11端口1排出，svocs仍然聚焦在所述切割单元51内，如图2所示；
74.(a5)所述多通阀11切换到第三状态，加热所述切割单元51至室温，载气(从多通阀端口7)利用多通阀11进入所述切割单元51，携带所述切割单元51内释放出的svocs排出，并进入色谱柱21内，如图1所示；
75.(a6)所述色谱柱21分离出的成分进入检测仪31，从而获得水样中svocs的含量。
76.上述实施例中，第一切换模块和第二切换模块均采用电磁三通阀，多通阀采用十通阀，当然还可以是其它阀组。