CN103364248B - 水体硝态氮同位素测试前处理装置 - Google Patents

水体硝态氮同位素测试前处理装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种水体硝态氮同位素测试前处理装置。所述前处理装置包括至少1条前处理管线；所述前处理管线包括依次连通的上水泵、进水储水箱、蠕动泵、树脂交换吸附柱和排水储水桶；所述进水储水箱内设有进水硝态氮在线测试探头；所述排水储水桶内设有排水硝态氮在线测试探头；所述进水硝态氮在线测试探头与所述排水硝态氮在线测试探头均与数据采集与控制系统相连接。本发明提供的前处理装置适合于各种水体氮同位素测试前处理（吸附过程），与传统的室内前处理方法相比，克服了常规水体氮同位素测试前处理方法处理效率不高、应用较为复杂繁琐的难题，实现了智能化运行，大大提高了前处理效率。

Description

水体硝态氮同位素测试前处理装置
技术领域
本发明涉及一种水体硝态氮同位素测试前处理装置，属于水环境领域。
背景技术
水体中氮污染的问题日益引起人们的关注，水样硝酸盐中氮和氧同位素组成可以有效指示水中硝酸盐来源及其变化，基于同位素技术在追踪溯源上的优越性，同位素方法在水体氮污染来源调查及研究中的应用日益广泛。测试水体中的氮同位素时，关键是水样的前处理，需要从水中提取硝酸根离子。目前国内外应用最广泛的方法是采用阴阳离子交换树脂吸附法，该方法中的迁出过程（吸附）可以在野外进行，也可以在实验室进行。在进行水样前处理时，需要预先知道水体中硝酸盐的浓度进而确定需要的水量，而且现有的野外现场使用的氮同位素前处理（吸附）装置处理效率低、操作过程繁琐复杂，因此往往受到限制。如果将水样运回实验室处理，需要运送大量水样，加入氯仿等在0～4℃条件冷藏的方法进行样品保存，且在运输过程中对水样的密闭性等保存条件要求较高。由于水样前处理的过程繁琐和难度较高，使得氮同位素技术在水环境氮污染研究中的应用推广极为缓慢。
发明内容
本发明的目的是提供一种水体硝态氮同位素测试前处理装置，本发明为一种吸附效果好、使用方便、适用范围广的智能化水体氮同位素测试（吸附过程）前处理技术装置，有助于推动氮同位素技术在我国水环境领域研究中的推广应用。
本发明所提供的一种水体硝态氮同位素测试前处理装置，它包括至少1条前处理管线；
所述前处理管线包括依次连通的上水泵、进水储水箱、蠕动泵、树脂交换吸附柱和排水储水桶；
所述进水储水箱内设有进水硝态氮在线测试探头；
所述排水储水桶内设有排水硝态氮在线测试探头；
所述进水硝态氮在线测试探头与所述排水硝态氮在线测试探头均与数据采集与控制系统相连接。
本发明中，所述数据采集与控制系统会自动记录水体中实时的硝态氮浓度，进而获得所述上水泵的运行时间，通过所述排水硝态氮在线测试探头可实时获得排水中硝态氮的含量，得出吸附柱对硝态氮的吸附效果，进而选择合适的吸附柱中吸附树脂填充量和蠕动泵适宜的供水流量。一般情况下，所述排水硝态氮在线测试探头监测的水体中硝态氮的浓度低于所述进水硝态氮在线测试探头监测的原水中硝态氮的浓度85%时，才可以认满足前处理（吸附）效果。
所述的前处理装置中，所述进水硝态氮在线测试探头和所述排水硝态氮在线测试探头均为在线水质传感器，其精度最好不低于0.1mg/L，其数据采集频率最好不低于1分钟/个。
所述的前处理装置中，所述上水泵和所述蠕动泵均与供电电源相连接。
所述的前处理装置中，所述前处理装置包括3条所述前处理管线，可同时对3种水样进行前处理，或者同时对1中水样做3次重复；具体设置的前处理管线的条数还可实际需要进行调整。
所述的前处理装置中，所述前处理管线集成于一设备箱柜内，上面可配备上盖，两边有把手，下面装有滚动轮，以便于使用。
本发明提供的前处理装置适合于各种水体氮同位素测试前处理（吸附过程），与传统的室内前处理方法相比，克服了常规水体氮同位素测试前处理方法处理效率不高、应用较为复杂繁琐的难题，实现了智能化运行，大大提高了前处理效率，同时，改变了原有的手工处理模式，降低了运行成本与人力，该装置的应用具有较高的科学价值，进一步提高我国水体氮同位素技术的研究装备水平。
附图说明
图1为本发明水体硝态氮同位素测试前处理装置的结构示意图。
图中各标记如下：
1处理装置进水管、2储水箱进水管、3微型上水泵、4进水储水箱、5进水硝态氮在线测试探头、6蠕动泵、7吸附交换装置、8排水储水桶、9排水硝态氮在线测试探头、10排水管、11水泵电源与信号线管、12进水硝态氮在线测试探头电源与信号线管、13蠕动泵电源与信号线管、14排水硝态氮在线测试探头电源与信号线管、15供电电源、16数据采集与控制系统、17外接电源线、18设备箱柜。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。
如图1所示，本发明提供的水体硝态氮同位素测试前处理装置包括3条并联的前处理管线，并集成于一个设备箱柜18内。其中，每条前处理管线均包括依次连通的处理装置进水管1、微型上水泵3、储水箱进水管2、进水储水箱4、蠕动泵6、吸附交换装置7、排水储水桶8和排水管10，在进水储水箱4内设有进水硝态氮在线测试探头5，其与数据采集与控制系统16相连接，主要用于测试进水中硝态氮的含量，根据在线监测数据可以获得需要的原水水量，自动设置微型上水泵3的运行时间；在排水储水桶8内设有排水硝态氮在线测试探头9，其与数据采集与控制系统16相连接，用于实时监测排水水体中硝态氮的含量，根据实时监测数据调整树脂填充量或蠕动泵6的供水流量，若排水中硝态氮的含量较高，可以适当调低蠕动泵的供水流量。前处理管线中的微型上水泵3主要用于自动采集原水水样，24V供电，流量介于0.4～0.6L/min之间；进水储水箱4用于储存原样水体。
本实施例中设置的水泵电源与信号线管11、进水硝态氮在线测试探头电源与信号线管12、蠕动泵电源与信号线管13和排水硝态氮在线测试探头电源与信号线管14主要用于微型上水泵3、进水硝态氮在线测试探头5、蠕动泵6和排水硝态氮在线测试探头9的电源线和信号线，通过这些电源线和信号线与供电电源15相连接。其中供电电源15采用24V供电，可储蓄电量，内设220V/24V转换器，连接外接电源；外接电源线17采用220V电压，配有车载供电连接器。
本实施例中的水体硝态氮同位素测试前处理装置，其中的进水硝态氮在线测试探头和排水硝态氮在线测试探头均采用在线水质传感器；设置的前处理管线的条数可根据具体的需要进行调整。
本发明的使用过程如下：进水硝态氮在线测试探头应位于进水储水箱水体的下部，远离进水口与排水口处，保持探头位置处水流稳定，电源设备通过电源线为微型上水泵、蠕动泵、水质在线监测设备供电，开展处理水体时，开启抽水水泵，同时自动启动进水硝态氮在线测试探头、蠕动泵，数据采集与控制系统会自动记录实时水体中硝态氮的浓度，进而获得微型上水泵的运行时间，通过排水硝态氮在线测试探头系统，可以实时获得排水中硝态氮的含量，自动推算出吸附柱对硝态氮的吸附效果，进而选择合适的吸附柱中吸附树脂填充量和蠕动泵适宜的供水流量，排水硝态氮在线测试探头监测的水体中硝态氮的浓度低于进水硝态氮在线测试探头监测的原水中硝态氮的浓度85%时，才可以认为满足前处理（吸附）效果，处理的水量达到计算的供水水量时，蠕动泵停止供水，吸附过程完成。

Claims (5)

1.一种水体硝态氮同位素测试前处理装置，其特征在于：所述前处理装置包括至少1条前处理管线；
所述前处理管线包括依次连通的上水泵、进水储水箱、蠕动泵、树脂交换吸附柱和排水储水桶；
所述进水储水箱内设有进水硝态氮在线测试探头；
所述排水储水桶内设有排水硝态氮在线测试探头；
所述进水硝态氮在线测试探头与所述排水硝态氮在线测试探头均与数据采集与控制系统相连接。
2.根据权利要求1所述的前处理装置，其特征在于：所述进水硝态氮在线测试探头和所述排水硝态氮在线测试探头均为在线水质传感器。
3.根据权利要求1或2所述的前处理装置，其特征在于：所述上水泵和所述蠕动泵均与供电电源相连接。
4.根据权利要求1或2所述的前处理装置，其特征在于：所述前处理装置包括3条所述前处理管线。
5.根据权利要求1或2所述的前处理装置，其特征在于：所述前处理管线集成于一设备箱柜内。
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