CN102980789B - 水体石油污染物在线富集装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水体石油污染物在线富集装置，涉及一种水体污染物富集装置，本发明集自动进样、萃取、废液分类为一体，能够避免人为操作带来的结果误差，本发明能够实现石油类污染物的连续测量，通过循环萃取，有效提高了系统的萃取效率，消除了水中常见离子及腐植酸等物质对石油类测量的影响，提高了检测的精度，本发明能够实现废液自动分类，可以对萃取剂循环利用，避免对环境造成二次污染。
Description
技术领域
本发明涉及一种水体污染物富集装置，特别是涉及一种水体石油污染物在线富集装置。
背景技术
石油类污染物中含有致癌性的多环芳烃物质，虽然其含量很低，但如果饮用被石油类污染的水体或者食用被污染的水产品时，这些致癌物质可直接或通过食物链的传递危及人体的健康和安全。目前，当水环境受到石油类污染后，一般通过采集大量水样，带回实验室萃取后进行分析测试，人工采样费时费力，富集过程操作繁琐，所用的萃取剂容易被实验人员吸入体内，严重危害身体健康。为了便于对水体中石油类污染物开展常规监测，油类在线监测仪发展迅速。油类在线测量仪对标准样品或基质简单的样品具有较好的检测性能，但是对于基质复杂的实际样品往往表现出检测结果差。为此，有必要开发一种用于石油类污染物的在线富集装置，提高检测结果的准确度。
公告号为CN2454779Y的发明专利公开了一种现场富集水中痕量有机物装置，该装置由过滤器，蠕动泵、乳胶管、内涂敷色谱固定液的大孔径金属柱组成，通过金属柱将水中痕量有机物吸附、富集。该装置的优点是能在野外快速富集浓缩大体积水中痕量有机物，但是需要将富集后的金属柱带回实验室，用氮气吹干并加热解吸附，使得有机物进入分析仪进行测定，不能实现富集后的自动进样功能。公告号为CN101726437A的发明专利公开了一种水体有机物在线富集系统，该系统可以实现水体有机物的采样、富集、洗脱、在线浓缩和自动进样，但是该系统所用的富集柱内的填料为固相，主要结合液相色谱仪使用，而石油类污染物需要液液萃取、富集后通过红外光谱仪或荧光光谱仪进行测定，因此，该装置不适合用于石油类污染物的在线富集装置。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种适用于石油类污染物并且能够提高测量准确度的富集装置。
为实现上述目的，本发明提供了一种水体石油污染物在线富集装置，包括处理器、第一蠕动泵、第二蠕动泵、第一电磁阀和第二电磁阀；所述处理器的第一输出端连接所述第一电磁阀的控制端；所述处理器的第二输出端连接所述第二电磁阀的控制端；所述处理器的第三输出端连接所述第一蠕动泵的电动机；所述处理器的第四输出端连接所述第二蠕动泵的电动机；所述第一电磁阀的出水口连接所述第一蠕动泵的入水口；所述第二电磁阀的出水口连接所述第二蠕动泵的入水口；所述第一蠕动泵的出水口与第二蠕动泵的出水口均连接萃取盘管的入口；所述萃取盘管的出口连接萃取箱的入口；所述萃取箱的出口连接第三电磁阀的入水口；所述第三电磁阀的控制端连接所述处理器的第五输出端；所述第三电磁阀的出水口通过管道连接测量箱的入水口；所述测量箱的出水口连接三通阀的第一端口；所述三通阀的第二端口连接抽取装置的入口。
进一步的，所述萃取箱的出口连接第一四通接头的入口；所述第一四通接头的第一出口连接第四电磁阀的入水口；所述第四电磁阀的出水口连接电动泵的入水口；所述处理器的第六输出端连接所述第四电磁阀的控制端；所述处理器的第七输出端连接所述电动泵的电动机；所述电动泵的出水口连接所述萃取盘管的入口；所述第一四通接头的第二出口通过所述第三电磁阀连接所述测量箱；所述第一四通接头的第三出口连接第五电磁阀的入水口；所述处理器的第八输出端连接所述第五电磁阀的控制端；所述第五电磁阀的出水口连接有第一排水管道。
进一步的，所述测量箱的底部设置有排水口；所述测量箱的排水口连接第六电磁阀的入水口；所述处理器的第九输出端连接所述第六电磁阀的控制端；所述第六电磁阀的出水口连接第一三通接头的第一入水口；所述第一三通接头的第二入水口连接所述三通阀的第三端口；所述第一三通接头的出水口连接有第二排水管道。
进一步的，所述抽取装置包括丝杆和活塞杆；所述丝杆通过轴承固定在注射器固定架上；所述丝杆通过螺母穿设在活塞杆固定架上；所述活塞杆的一端固定在所述活塞杆固定架上，所述活塞杆的另一端伸入注射管内；所述注射管固定在所述注射器固定架上；所述注射管的出口连接所述三通阀的第二端口；所述丝杆一端连接有步进电机；所述处理器的第十输出端连接所述步进电机的输入端；所述步进电机上固定有光电编码器；所述光电编码器的输出端连接所述处理器的第一输入端。
较佳的，所述萃取盘管为聚四氟乙烯管盘绕而成的螺旋管，其具有耐强腐蚀、耐高温和耐老化的优点。
本发明的有益效果是：本发明集自动进样、萃取、废液分类为一体，能够避免人为操作带来的结果误差，本发明能够实现石油类污染物的连续测量；通过循环萃取，有效提高了系统的萃取效率，消除了水中常见离子及腐植酸等物质对石油类测量的影响，提高了检测的精度；本发明能够实现废液自动分类，可以对萃取剂循环利用，避免对环境造成二次污染。
附图说明
图1是本发明一具体实施方式的结构示意图。
图2是本发明采取图1的实施方式的电路原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
如图1所示，一种水体石油污染物在线富集装置，包括处理器1、第一蠕动泵2、第二蠕动泵3、第一电磁阀4和第二电磁阀5，所述处理器1的第一输出端连接所述第一电磁阀4的控制端，所述处理器1的第二输出端连接所述第二电磁阀5的控制端，所述处理器1的第三输出端连接所述第一蠕动泵2的电动机，所述处理器1的第四输出端连接所述第二蠕动泵3的电动机，第一电磁阀4的入水口连接有第一入水管道30，第一电磁阀4的出水口通过第二四通接头31连接所述第一蠕动泵2的入水口，第一电磁阀4的出水口连接第二四通接头31的第一入水口，第二四通接头31的第二入水口连接第七电磁阀32的出水口，第七电磁阀32的入水口连接有第三入水管道33，第二四通接头31的第三入水口连接第八电磁阀34的出水口，第八电磁阀34的入水口连接有第四入水管道35，第二四通接头31的出水口连接第一蠕动泵2的入水口，处理器1的第十三输出端连接所述第七电磁阀32的控制端，处理器1的第十四输出端连接所述第八电磁阀34的控制端，第二电磁阀5的入水口连接有第二入水管道43，所述第二电磁阀5的出水口通过第三四通接头36连接所述第二蠕动泵3的入水口，所述第二电磁阀5的出水口连接第三四通接头36的第一入水口，第三四通接头36的第二入水口连接第九电磁阀37的出水口，第九电磁阀37的入水口连接有第五入水管道38，第三四通接头36的第三入水口连接第十电磁阀39的出水口，第十电磁阀39的入水口连接有第六入水管道40，第三四通接头36的出水口连接第二蠕动泵3的入水口，处理器1的第十五输出端连接所述第九电磁阀37的控制端，处理器1的第十六输出端连接所述第十电磁阀39的控制端，所述第一蠕动泵2的出水口连接第二三通接头41的第一入水口，第二蠕动泵3的出水口连接第二三通接头41的第二入水口，所述第二三通接头41的出水口连接第三三通接头42的第一端口，所述第三三通接头42的第二端口连接所述萃取盘管6的入口，所述萃取盘管6的出口连接萃取箱7的入口，所述萃取箱7的出口连接第三电磁阀8的入水口，所述第三电磁阀8的控制端连接所述处理器1的第五输出端，所述第三电磁阀8的出水口通过管道连接测量箱9的入水口，测量箱9的入水口设置在测量箱9的箱体顶部，所述测量箱9的出水口连接三通阀10的第一端口，所述三通阀10的第二端口连接抽取装置11的入口。
所述萃取箱7的出口连接第一四通接头12的入口，所述第一四通接头12的第一出口连接第四电磁阀13的入水口，所述第四电磁阀13的出水口连接电动泵14的入水口，所述处理器1的第六输出端连接所述第四电磁阀13的控制端，所述处理器1的第七输出端连接所述电动泵14的电动机，所述电动泵14的出水口连接所述第三三通接头42的第三端口，所述第一四通接头12的第二出口通过所述第三电磁阀8连接所述测量箱9，所述第一四通接头12的第三出口连接第五电磁阀15的入水口，所述处理器1的第八输出端连接所述第五电磁阀15的控制端，所述第五电磁阀15的出水口连接有第一排水管道16。
所述测量箱9的底部设置有排水口，所述测量箱9的排水口连接第六电磁阀17的入水口，所述处理器1的第九输出端连接所述第六电磁阀17的控制端，所述第六电磁阀17的出水口连接第一三通接头18的第一入水口，所述第一三通接头18的第二入水口连接所述三通阀10的第三端口，所述第一三通接头18的出水口连接有第二排水管道19。
所述抽取装置11包括丝杆20和活塞杆21，所述丝杆20通过轴承22固定在注射器固定架23上，所述丝杆20通过螺母24穿设在活塞杆固定架25上，所述活塞杆21的一端固定在所述活塞杆固定架25上，所述活塞杆21的另一端伸入注射管26内，所述注射管26固定在所述注射器固定架23上，所述注射管26的出口连接所述三通阀10的第二端口，所述丝杆20一端连接有步进电机27，所述处理器1的第十输出端连接所述步进电机27的输入端，所述步进电机27上固定有光电编码器28，所述光电编码器28的输出端连接所述处理器1的第一输入端。
本实施例中，所述处理器1为单片机，所述萃取盘管6为聚四氟乙烯管盘绕而成的螺旋管，所述三通阀10为电动三通阀，所述三通阀10的输入端连接处理器1的第十二输出端。
使用时，所述处理器1的第十一输出端连接所述上位机29的输入端，所述处理器1的第二输入端连接所述上位机29的输出端，第一电磁阀4通过第一入水管道30连接水样箱，第二电磁阀5通过第二入水管道43连接萃取剂箱，处理器1控制第一蠕动泵2、第二蠕动泵3、第一电磁阀4和第二电磁阀5开启，第一蠕动泵2和第二蠕动泵3分别抽取待测水样和萃取剂进入萃取盘管6，经11、12连通器流入萃取盘管13，进行第一次萃取并流向萃取容器14进行第一次萃取，第一次萃取后的溶液经过萃取盘管6流入萃取箱7，处理器1控制第四电磁阀13和电动泵14开启，电动泵14以第一蠕动泵2和第二蠕动泵3的流量和为流速，抽取萃取箱7内的溶液通过第三三通接头42流入萃取盘管6进行二次萃取，待进样完成后，处理器1控制第一蠕动泵2、第二蠕动泵3、电动泵14、第一电磁阀4、第二电磁阀5和第四电磁阀13关闭，溶液在萃取池7内静置分层，处理器1控制第五电磁阀15开启，萃取池7内的下层水溶液通过第五电磁阀15和第一排水管道16排出，处理器1控制第五电磁阀15关闭，处理器1控制第三电磁阀8开启，处理器1发送信号给三通阀10，使得抽取装置11与测量箱9连通，处理器1控制步进电机27启动，步进电机27运转带动活塞杆21抽取测量箱9中的气体，从而带动萃取箱7内的萃取溶液经过第三电磁阀8流入测量箱9，测量箱9放置在光谱仪的检测通道中，处理器1发送信号给上位机29，上位机29控制光谱仪进行光谱检测，检测完毕后，上位机29发送信号给处理器1，处理器1控制第六电磁阀17开启，在实际操作中，为确保萃取溶液的充分吸取，抽取装置11抽取气体的体积大于测量箱9的体积，因此会有一些萃取溶液被抽取到抽取装置11内，处理器1发送信号给三通阀10，使得抽取装置11与第一三通接头18连通，处理器1控制步进电机27反转，将抽取装置11里的萃取溶液和测量箱9内的萃取溶液通过第二排水管道19排出。
在需要进行装置清洗时，处理器1控制第七电磁阀32、第九电磁阀37开启，通过第一蠕动泵2和第二蠕动泵3抽取清水即可，同时，第八电磁阀34、第十电磁阀39作备份用，当第一电磁阀4和第二电磁阀5出故障时，可通过第八电磁阀34和第十电磁阀39分别抽取水样和萃取剂。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。值得注意的是，本实施例中所述处理器还可以为可编程逻辑控制器等，所述抽取装置还可以为电动泵、蠕动泵等，应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (4)
1.一种水体石油污染物在线富集装置，包括处理器(1)、第一蠕动泵(2)、第二蠕动泵(3)、第一电磁阀(4)和第二电磁阀(5)；其特征在于：所述处理器(1)的第一输出端连接所述第一电磁阀(4)的控制端；所述处理器(1)的第二输出端连接所述第二电磁阀(5)的控制端；所述处理器(1)的第三输出端连接所述第一蠕动泵(2)的电动机；所述处理器(1)的第四输出端连接所述第二蠕动泵(3)的电动机；所述第一电磁阀(4)的出水口连接所述第一蠕动泵(2)的入水口；所述第二电磁阀(5)的出水口连接所述第二蠕动泵(3)的入水口；所述第一蠕动泵(2)的出水口与第二蠕动泵(3)的出水口均连接萃取盘管(6)的入口；所述萃取盘管(6)的出口连接萃取箱(7)的入口；所述萃取箱(7)的出口连接第三电磁阀(8)的入水口；所述第三电磁阀(8)的控制端连接所述处理器(1)的第五输出端；所述第三电磁阀(8)的出水口通过管道连接测量箱(9)的入水口；所述测量箱(9)的出水口连接三通阀(10)的第一端口；所述三通阀(10)的第二端口连接抽取装置(11)的入口；
所述萃取箱(7)的出口连接第一四通接头(12)的入口；所述第一四通接头(12)的第一出口连接第四电磁阀(13)的入水口；所述第四电磁阀(13)的出水口连接电动泵(14)的入水口；所述处理器(1)的第六输出端连接所述第四电磁阀(13)的控制端；所述处理器(1)的第七输出端连接所述电动泵(14)的电动机；所述电动泵(14)的出水口连接所述萃取盘管(6)的入口；所述第一四通接头(12)的第二出口通过所述第三电磁阀(8)连接所述测量箱(9)；所述第一四通接头(12)的第三出口连接第五电磁阀(15)的入水口；所述处理器(1)的第八输出端连接所述第五电磁阀(15)的控制端；所述第五电磁阀(15)的出水口连接有第一排水管道(16)。
2.如权利要求1所述的水体石油污染物在线富集装置，其特征是：所述测量箱(9)的底部设置有排水口；所述测量箱(9)的排水口连接第六电磁阀(17)的入水口；所述处理器(1)的第九输出端连接所述第六电磁阀(17)的控制端；所述第六电磁阀(17)的出水口连接第一三通接头(18)的第一入水口；所述第一三通接头(18)的第二入水口连接所述三通阀(10)的第三端口；所述第一三通接头(18)的出水口连接有第二排水管道(19)。
3.如权利要求1所述的水体石油污染物在线富集装置，其特征是：所述抽取装置(11)包括丝杆(20)和活塞杆(21)；所述丝杆(20)通过轴承(22)固定在注射器固定架(23)上；所述丝杆(20)通过螺母(24)穿设在活塞杆固定架(25)上；所述活塞杆(21)的一端固定在所述活塞杆固定架(25)上，所述活塞杆(21)的另一端伸入注射管(26)内；所述注射管(26)固定在所述注射器固定架(23)上；所述注射管(26)的出口连接所述三通阀(10)的第二端口；所述丝杆(20)一端连接有步进电机(27)；所述处理器(1)的第十输出端连接所述步进电机(27)的输入端；所述步进电机(27)上固定有光电编码器(28)；所述光电编码器(28)的输出端连接所述处理器(1)的第一输入端。
4.如权利要求1所述的水体石油污染物在线富集装置，其特征是：所述萃取盘管(6)为聚四氟乙烯管盘绕而成的螺旋管。
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Effective date of registration: 20140828 Address after: 400711 No. 266 Fangzheng Road, Beibei District, Chongqing Applicant after: Chongqing Institute of Green and Intelligent Technology of the Chinese Academy of Sciences Address before: 401122, building 9, block B, Han Chinese Center, 85 Jin Yu Road, new North Zone, Chongqing, Yubei District Applicant before: Chongqing Institute of Green and Intelligent Technology, Chinese Academy of Sciences |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20150204 Termination date: 20161119 |
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| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |