一种样品前处理装置的制作方法

1.本发明涉及样品检测技术领域，更具体的说是涉及一种样品前处理装置。


背景技术：

2.油气田水分析数据对于油气勘探开发非常重要。检测油气田水中无机阴阳离子含量的变化可判断地层是否出水，当产出水氯离子含量变高时可能表示有地层水出现，所以水质的分析数据为油气勘探开发生产现场提供了油气田水地壳化学变化的依据。传统化学分析方法检测油气田水无机阴阳离子含量测定主要用滴定法、重量法等。这些方法步骤繁琐，分析周期长，多数水样颜色较深而且油泥混合，所以造成干扰因素多，滴定终点难以判识，误差非常大。近年来随着仪器分析的大量引入，大大提高了数据的准确性及工作效率。
3.目前测定油气田水阴阳离子含量更为快速准确的是离子色谱法，离子色谱法可测定碱金属、碱土金属、无机阴离子含量，但油气田水样本是泥浆状态并含有大量复杂物质例如芳香烃类化合物，尽管可以采取离心过滤等方法，但样品中仍还有大量悬浮物和芳香烃类化合物，这些物质如果直接进样，将会对色谱分离柱造成严重的损坏，而色谱分离柱是色谱分析中较为昂贵的部件和耗材。所以样品的前处理方法对样品分析检测的结果和色谱柱的使用寿命起到了非常重要的作用。
4.因此，如何提供一种结构简单、处理方便，处理效果好的样品前处理装置是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明提供了一种结构简单、处理方便，处理效果好的样品前处理装置。
6.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.一种样品前处理装置，包括处理壳体和半透膜：
8.所述半透膜设置在所述处理壳体内部，所述半透膜将所述处理壳体内部分隔为样品腔和收集液腔，所述处理壳体上设有与所述样品腔均连通的处理样品入口和处理样品出口，所述处理壳体上设有与所述收集液腔均连通的收集液进口和收集液出口。
9.经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种样品前处理装置，根据溶液中溶质弥散的特性，油气田水中的无机离子透过半透膜到达收集液腔并溶解到收集液腔的溶液中，收集液腔的溶液一般是纯水或者是色谱所使用的流动相，此时收集液中含有一定量的阴离子和阳离子，所以可以直接进到离子色谱或者其他设备中进行检测。这种方式可同时萃取样品中的阴离子和阳离子两种离子，其结构简单、处理方便，处理效果好。
10.进一步的，还包括：
11.第一铂金阳电极板，所述第一铂金阳电极板设置在所述样品腔内或所述收集液腔；
12.第一铂金阴电极板，所述第一铂金阴电极板设置在所述收集液腔或所述样品腔；
13.第一恒电流源，所述第一恒电流源设置在所述处理壳体外部，且分别与所述第一铂金阳电极板和所述第一铂金阴电极板电连接。
14.采用上述技术方案产生的有益效果是，该方法由于使用了带极性的恒电位，所以在收集液腔里的离子有了选择性，由于收集液腔是第一铂金阴电极板，所以收集液腔里只含有无机阳离子。同样如果希望收集无机阴离子时，只需对调一下第一铂金阳电极板和第一铂金阴电极板即可，由于这个方案是弥散传递和带电离子的电迁移两种方法的结合，所以迁移的时间要比单纯使用弥散传递更短，样品的单一性更好，而且调整恒流的大小可以控制传递量的多少。这种方案的优点是可以处理出阴离子样品或者阳离子样品
15.进一步的，所述收集腔包括阴离子收集腔和阳离子收集腔，所述收集液进口包括第一收集液进口和第二收集液进口，所述收集液出口包括第一收集液出口和第二收集液出口；
16.所述半透膜包括：间隔设置的第一半透膜和第二半透膜，所述第一半透膜和所述第二半透膜之间的空间形成所述样品腔，所述处理壳体和所述第一半透膜之间的空间形成阴离子收集腔，第一收集液进口和所述第一收集液出口均与所述阴离子收集腔连通，所述处理壳体和所述第二半透膜之间的空间形成阳离子收集腔，所述第二收集液进口和所述第二收集液出口均与所述阳离子收集腔连通；
17.所述阴离子收集腔内部设有阴离子交换膜和第二铂金阳电极板，所述阴离子交换膜靠近所述第一半透膜设置，所述阳离子收集腔内部设有阳离子交换膜和第二铂金阴电极板，所述阳离子交换膜靠近所述第二半透膜布置；
18.还包括第二恒电流源，所述第二恒电流源设置在所述处理壳体外部，且分别与所述第二铂金阳电极板和所述第二铂金阴电极板电连接。
19.采用上述技术方案产生的有益效果是，阳离子交换膜使得只有样品中的阳离子可以通过到左边的阳离子收集腔。阴离子交换膜使得只有样品中的阴离子可以通过到右边的阴离子收集腔。此时第一半透膜和第二半透膜的作用是保护离子交换膜不被有机物、芳香烃类化合物和悬浮物污染。这种方案的优点是同时可以处理出两种离子：阴离子样品和阳离子样品。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
21.图1附图为本发明提供的一种样品前处理装置的第一实施例的结构示意图。
22.图2附图为本发明提供的一种样品前处理装置的第一实施例的原理示意图。
23.图3附图为本发明提供的一种样品前处理装置的第二实施例的结构示意图。
24.图4附图为本发明提供的一种样品前处理装置的第二实施例的原理示意图。
25.图5附图为本发明提供的一种样品前处理装置的第三实施例的结构示意图。
26.图6附图为本发明提供的一种样品前处理装置的第三实施例的原理示意图。
27.图7附图为本发明提供的一种样品前处理装置的第四实施例的原理示意图。
28.图8附图为本发明提供的一种样品前处理装置的第五实施例的结构示意图。
29.图9附图为本发明提供的一种样品前处理装置的第五实施例的剖视结构示意图。
具体实施方式
30.下面将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。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
31.参见图1-图2，本发明第一实施例公开了一种样品前处理装置，包括处理壳体1和半透膜2：
32.半透膜2设置在处理壳体1内部，半透膜2将处理壳体1内部分隔为样品腔11和收集液腔12，处理壳体1上设有与样品腔11均连通的处理样品入口101和处理样品出口102，处理壳体1上设有与收集液腔12均连通的收集液进口103和收集液出口104。
33.第一种实施例：样品(样品中的油气田水里有大量的芳香烃类化合物和一些悬浮物，同时也存在着高浓度的无机离子)经处理样品入口101进入到样品腔11内，由于半透膜2厚度为10-20毫米，半透膜上的孔径为3纳米，所以只允许分子量为1.5万以下的小分子和部分中分子物质通过，而分子量大于3.5万的大分子物质不能通过，因此，芳香烃类化合物和大量的悬浮物等都不能透过半透膜。但根据溶液中溶质弥散的特性，油气田水中的无机离子透过半透膜到达收集液腔12并溶解到收集液腔12的溶液中，收集液腔12的溶液一般是纯水或者是色谱所使用的流动相，此时收集液中含有一定量的阴离子和阳离子，所以可以直接进到离子色谱或者其他设备中进行检测。这种方式可同时萃取样品中的阴离子和阳离子两种离子。
34.参见图3-图4，本发明第二实施例公开了一种样品前处理装置，在第一实施例的基础上还包括：
35.第一铂金阳电极板3，第一铂金阳电极板3设置在样品腔11内或收集液腔12；
36.第一铂金阴电极板4，第一铂金阴电极板4设置在收集液腔12或样品腔11；
37.第一恒电流源5，第一恒电流源5设置在处理壳体1外部，且分别与第一铂金阳电极板3和第一铂金阴电极板4电连接。
38.第二种实施例是在第一种实施例中增加了两片电极板，即在第二个实施例中除了溶液弥散传递的方式外，由于增加了恒电流电源，根据带电离子电迁移的原则，样品腔11的阳离子在电势的驱动下穿过半透膜2到收集液腔12中，而样品中的阴离子和芳香烃类化合物保留在样品腔11中，由于施加了恒电流电源，油气田水中的带电离子会加速向电极方向迁移。该方法由于使用了带极性的恒电位，所以在收集液腔12里的离子有了选择性，图4的中由于收集液腔12是第一铂金阴电极板4，所以收集液腔12里只含有无机阳离子。同样如果希望收集无机阴离子时，只需对调一下第一铂金阳电极板3和第一铂金阴电极板4即可，由于这个方案是两种方法的结合，所以迁移的时间要比单纯使用弥散传递更短，样品的单一性更好，而且调整恒流的大小可以控制传递量的多少。这种方案的优点是可以处理出阴离子样品或者阳离子样品。
39.参见图5-图6，本发明第三实施例公开了一种样品前处理装置，在第一实施例的基础上，收集腔12包括阴离子收集腔121和阳离子收集腔122，收集液进口103包括第一收集液进口1031和第二收集液进口1032，收集液出口104包括第一收集液出口1041和第二收集液出口1042；
40.半透膜2包括：间隔设置的第一半透膜21和第二半透膜22，第一半透膜21和第二半透膜22之间的空间形成样品腔11，处理壳体1和第一半透膜21之间的空间形成阴离子收集腔121，第一收集液进口1031和第一收集液出口1041均与阴离子收集腔121连通，处理壳体1和第二半透膜22之间的空间形成阳离子收集腔122，第二收集液进口1032和第二收集液出口1042均与阳离子收集腔122连通；
41.阴离子收集腔121内部设有阴离子交换膜6和第二铂金阳电极板7，阴离子交换膜6靠近第一半透膜21设置，阳离子收集腔122内部设有阳离子交换膜8和第二铂金阴电极板9，阳离子交换膜8靠近第二半透膜22布置；
42.还包括第二恒电流源10，第二恒电流源10设置在处理壳体1外部，且分别与第二铂金阳电极板7和第二铂金阴电极板9电连接。
43.第三种实施例参见图6，阳离子交换膜8使得只有样品中的阳离子可以通过到左边的阳离子收集腔122。阴离子交换膜6使得只有样品中的阴离子可以通过到右边的阴离子收集腔121。此时第一半透膜21和第二半透膜22的作用是保护离子交换膜不被有机物、芳香烃类化合物和悬浮物污染。这种方案的优点是同时可以处理出两种离子：阴离子样品和阳离子样品。
44.本发明使用半透膜将油气田水样品和收集隔离开，利用弥散传递和电迁移的方法，将油气田水中的离子萃取到收集液中。结果处理的收集液中含有待检测的离子和收集载液，不含有任何的悬浮物和芳香烃类化合物，可以直接进行色谱检测或者其他设备检测，从而大大延长了色谱检测分离柱的使用寿命，同时处理方法简单，样品组分还原度好检测数据准确可靠，同时为其他复杂样品的前处理提供了一种简单和高效的处理方法。
45.另外，本发明还提供了与前三种实施例不同的第四种实施例。
46.参见图7，在第四种实施例中使用了中空纤维管11(过滤孔径范围为0.1～75μm)，中空纤维管11内部空间做为第二样品腔111，中部空间为第二收集液腔112，并在第二收集液腔112内设置了第三铂金阴电极板12做为恒电流电源的一个电极，另一个第三铂金阳电极板13放置在第二样品腔111中，两个电极之间施加恒电流电源，这个方案比较适用于高浓度和样品相对比较干净的样品前处理。
47.参见图8-图9，第五种实施例是使用盘管式中空纤维管14，盘管式中空纤维管14内部为第三样品腔141，盘管式中空纤维管14放置在收集液管15中中，收集液管15内部为第三收集液腔151，第四铂金阳电极板16和第四铂金阳电极板17放置在收集液管15外表面上，两个电极之间施加恒电流电源，其作用是将第三样品腔141内的离子迁移到第三收集液腔151，目的也是在原来弥散迁移的基础上增加离子电迁移的方法。两种迁移的无机离子在出口处混合到一起，所以这个方法萃取的样品是无机阴离子和阳离子的混合样品。
48.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说
明即可。
49.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。