一种便携式水样中元素富集装置的制作方法

1.本实用新型涉及一种便携式水样中元素富集装置，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自动富集意义重大，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。目前实验室用水样中元素分析装置结构复杂，携带不便，不能满足野外现场在线测试的要求。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种便携式水样中元素自动富集装置。
4.为实现上述目的，本实用新型的技术方案如下：
5.一种便携式水样中元素富集装置，包括四通阀、水样进样管、洗脱液进样管、离子交换柱和注射泵；其中，四通阀的一侧与注射泵连接，另一侧分别与水样进样管、洗脱液进样管和离子交换柱连接；水样进样管靠近四通阀的一端设有第一阀门，另一端通过第一连接管路与外部水样进样容器连接；洗脱液进样管靠近四通阀的一端设有第二阀门，另一端通过第二连接管路与外部洗脱液进样容器连接；离子交换柱靠近四通阀的一端设有第三阀门，另一端设有离子交换材料且通过第三连接管路与外部富集洗脱收集容器连接；
6.当第二阀门和第三阀门关闭且第一阀门开启时，注射泵用于将水样进样容器中的水样经水样进样管吸入；当第一阀门和第二阀门关闭且第三阀门开启时，注射泵用于将吸入的水样泵入离子交换柱中；当第一阀门和第三阀门关闭且第二阀门开启时，注射泵用于将洗脱液进样容器中的洗脱液吸入；当第一阀门和第二阀门关闭且第三阀门开启时，注射泵还用于将吸入的洗脱液泵入离子交换柱中。
7.进一步的，所述水样进样管、洗脱液进样管和离子交换柱的材质均为聚四氟乙烯、聚乙烯或聚丙烯。
8.进一步的，所述第一阀门、第二阀门和第三阀门均为电磁阀。
9.进一步的，所述水样进样管靠近第一连接管路的一端设有可拆换微孔过滤头。
10.进一步的，所述洗脱液进样管靠近第二连接管路的一端设有可拆换微孔过滤膜。
11.进一步的，所述第三连接管路的内径小于离子交换柱的内径。
12.进一步的，所述离子交换材料为离子交换树脂。
13.进一步的，所述离子交换材料靠近和远离四通阀的两侧均设有筛板，所述筛板的材质为聚四氟乙烯、聚乙烯或聚丙烯。
14.有益效果
15.本实用新型中的元素进样富集洗脱装置，通过注射泵、水样进样管、离子交换柱和洗脱液进样管分别与四通阀进行连接，可将适当体积的水样经水样进样管吸入注射泵后，再由注射泵以适当的流量注入离子交换柱中通过离子交换材料进行元素富集。富集完成后，注射泵通过洗脱液进样管吸入洗脱液，再由注射泵注入离子交换柱中进行富集元素的洗脱，最后对富集洗脱液进行接收。该装置结构简单便携，可实现野外现场水样中元素的进样、富集和洗脱。
附图说明
16.图1为本实用新型实施例1中装置的结构示意图。
17.其中，1-四通阀，2-第一阀门，3-水样进样管，4-微孔过滤头，5-第二阀门， 6-洗脱液进样管，7-微孔过滤膜，8-第三阀门，9-离子交换柱，10-离子交换材料， 11-注射泵。
具体实施方式
18.下面结合具体实施例对本实用新型作进一步详细的说明。
19.实施例1
20.如图1所示，一种便携式水样中元素富集装置，包括四通阀1、水样进样管3、洗脱液进样管6、离子交换柱9和注射泵11；其中，四通阀1的一侧与注射泵11连接，另一侧分别与水样进样管3、洗脱液进样管6和离子交换柱9连接；水样进样管3靠近四通阀1的一端设有第一阀门2，另一端通过第一连接管路与外部水样进样容器连接；洗脱液进样管6靠近四通阀1的一端设有第二阀门5，另一端通过第二连接管路与外部洗脱液进样容器连接；离子交换柱9靠近四通阀1的一端设有第三阀门8，另一端设有离子交换材料10且通过第三连接管路与外部富集洗脱收集容器连接。离子交换材料10的种类由待富集的元素决定。离子交换柱9可为一次性使用后更换，也可多次重复使用。
21.使用时，首先将第二阀门5和第三阀门8关闭、第一阀门2开启，注射泵11将水样进样容器中的水样经水样进样管3吸入；之后将第一阀门2和第二阀门5关闭、第三阀门8开启，注射泵11将吸入的水样泵入离子交换柱9中进行元素富集；然后将第一阀门2和第三阀门8关闭、第二阀门5开启，注射泵将洗脱液进样容器中的洗脱液吸入；最后将第一阀门2和第二阀门5关闭、第三阀门8开启，注射泵将吸入的洗脱液泵入离子交换柱9中进行富集元素的洗脱，外部富集洗脱收集容器对富集洗脱后的溶液进行收集，并用于后续元素检测。
22.所述水样进样管3、洗脱液进样管6和离子交换柱9的材质均为聚四氟乙烯、聚乙烯或聚丙烯。
23.所述第一阀门2、第二阀门5和第三阀门8均为电磁阀。
24.所述水样进样管3靠近第一连接管路的一端设有可拆换微孔过滤头4，可实现不同水样的进样时的更换。
25.所述洗脱液进样管6靠近第二连接管路的一端设有可拆换微孔过滤膜7，用于对洗脱液进行过滤。
26.所述第三连接管路的内径小于离子交换柱9的内径。
27.所述离子交换材料10为离子交换树脂。
28.所述离子交换材料10靠近和远离四通阀1的两侧均设有筛板，所述筛板的材质为聚四氟乙烯、聚乙烯或聚丙烯。
29.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：
1.一种便携式水样中元素富集装置，其特征在于：包括四通阀(1)、水样进样管(3)、洗脱液进样管(6)、离子交换柱(9)和注射泵(11)；其中，四通阀(1)的一侧与注射泵(11)连接，另一侧分别与水样进样管(3)、洗脱液进样管(6)和离子交换柱(9)连接；水样进样管(3)靠近四通阀(1)的一端设有第一阀门(2)，另一端通过第一连接管路与外部水样进样容器连接；洗脱液进样管(6)靠近四通阀(1)的一端设有第二阀门(5)，另一端通过第二连接管路与外部洗脱液进样容器连接；离子交换柱(9)靠近四通阀(1)的一端设有第三阀门(8)，另一端设有离子交换材料(10)且通过第三连接管路与外部富集洗脱收集容器连接；当第二阀门(5)和第三阀门(8)关闭且第一阀门(2)开启时，注射泵(11)用于将水样进样容器中的水样经水样进样管(3)吸入；当第一阀门(2)和第二阀门(5)关闭且第三阀门(8)开启时，注射泵(11)用于将吸入的水样泵入离子交换柱(9)中；当第一阀门(2)和第三阀门(8)关闭且第二阀门(5)开启时，注射泵用于将洗脱液进样容器中的洗脱液吸入；当第一阀门(2)和第二阀门(5)关闭且第三阀门(8)开启时，注射泵还用于将吸入的洗脱液泵入离子交换柱(9)中。2.如权利要求1所述的一种便携式水样中元素富集装置，其特征在于：所述水样进样管(3)、洗脱液进样管(6)和离子交换柱(9)的材质均为聚四氟乙烯、聚乙烯或聚丙烯。3.如权利要求1所述的一种便携式水样中元素富集装置，其特征在于：所述第一阀门(2)、第二阀门(5)和第三阀门(8)均为电磁阀。4.如权利要求1所述的一种便携式水样中元素富集装置，其特征在于：所述水样进样管(3)靠近第一连接管路的一端设有微孔过滤头(4)。5.如权利要求1所述的一种便携式水样中元素富集装置，其特征在于：所述洗脱液进样管(6)靠近第二连接管路的一端设有微孔过滤膜(7)。6.如权利要求1所述的一种便携式水样中元素富集装置，其特征在于：所述第三连接管路的内径小于离子交换柱(9)的内径。7.如权利要求1所述的一种便携式水样中元素富集装置，其特征在于：所述离子交换材料(10)为离子交换树脂。8.如权利要求1所述的一种便携式水样中元素富集装置，其特征在于：所述离子交换材料(10)靠近和远离四通阀(1)的两侧均设有筛板，所述筛板的材质为聚四氟乙烯、聚乙烯或聚丙烯。

技术总结
本实用新型涉及一种便携式水样中元素富集装置，属于水环境现场监测技术领域。装置包括四通阀、水样进样管路、洗脱液进样管、离子交换柱和注射泵；其中，四通阀的一侧与注射泵连接，另一侧分别与水样进样管、洗脱液进样管和离子交换柱连接；水样进样管靠近四通阀的一端设有第一阀门，另一端通过第一连接管路与外部水样进样容器连接；洗脱液进样管靠近四通阀的一端设有第二阀门，另一端通过第二连接管路与外部洗脱液进样容器连接；离子交换柱靠近四通阀的一端设有第三阀门，另一端设有离子交换材料且通过第三连接管路与外部富集洗脱收集容器连接。该装置结构简单便携，可实现野外现场水样中元素的进样、富集和洗脱。富集和洗脱。富集和洗脱。


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