CN105527147A - 一种海水样品重金属萃取装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种海水样品重金属萃取装置，包括若干分装容器、一个用于给分装容器提供样品的总储容器、洗脱液容器、清洗液容器、萃取立筒、废液容器、提取液容器，萃取立筒上设有萃取进液口、萃取出液口、萃取部，萃取部包括萃取填料体，废液容器连接废液泵，提取液容器连接提取液泵，分装容器通过进样品管与萃取进液口连通，洗脱液容器通过进洗脱液管与萃取进液口连通，清洗液容器通过进清洗液管与萃取进液口连通。本发明的有益效果是：能快速有效地实现海水样品的分配，以及对多份样品进行萃取，且能保障各样品的一致性，减少萃取前同类样品间的差异性，方便后续检测，且能提升检测、实验结果的准确性，可降低劳动强度，提升萃取工作效率。

Description

一种海水样品重金属萃取装置

技术领域

本发明属于海水重金属分离检测技术领域，尤其涉及一种海水样品重金属萃取装置。

背景技术

重金属离子来源广泛，涉及化工、矿山、机械制造、冶金、电子和仪表等行业。重金属污染具有隐蔽性、长期性和不可逆等特点，既可以直接进入水体、大气和土壤，造成直接污染，也能在各种环境中相互迁移，造成间接污染。重金属不能由微生物降解，在环境中只能进行形态间的相互转化，直接或间接地使人体永久性中毒，引发多种疾病甚至致癌。目前在对海洋水体的分析测定实验中，经常需要测定海水中铜、铅、锌等重金属的含量，一般实验室通过液液萃取来达到将海水中重金属提取出来的目的，该方法需人工进行振荡萃取，而对于海水样品的重金属萃取、检测，往往又是需要有多组数据的(将一份海水取样分成多份样品，分开进行萃取和检测，再对结果进行分析，以获准确的数据)，但由于人工振荡萃取相对来说比较费时费力，效率也受限，许多时候满足不了分析测试实验室的需求。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中的不足，提供了一种结构合理，能快速有效地实现海水样品的分配，以及对多份样品进行萃取，方便后续检测，可保障劳动强度较低，萃取效率较高的海水样品重金属萃取装。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种海水样品重金属萃取装置，包括若干分装容器、一个用于给分装容器提供样品的总储容器，还包括洗脱液容器、清洗液容器、萃取立筒、废液容器、提取液容器，所述的萃取立筒上设有萃取进液口、萃取出液口、萃取部，萃取部包括萃取填料体，废液容器上设有用于与萃取出液口接通的废液管，废液容器连接一废液泵，提取液容器上设有用于与萃取出液口接通的提取液管，提取液容器连接一提取液泵，分装容器通过进样品管与萃取进液口连通，洗脱液容器通过进洗脱液管与萃取进液口连通，清洗液容器通过进清洗液管与萃取进液口连通。

作为优选，所述的萃取部还包括两块横隔板，横隔板边缘与萃取立筒内壁之间密封连接，萃取立筒内两块横隔板间的空间为填料腔，萃取填料体处在填料腔内，萃取填料体形状与填料腔适配，两块横隔板上均设有过液孔，所述的萃取立筒侧壁上设有与填料腔连通的填料替换口、用于封住填料替换口的可开闭活动盖。

作为优选，还包括一前多通切换阀，所述的前多通切换阀包括若干前阀进口、至少一个前阀出口，进提取液管、进洗脱液管、所有进样品管与各前阀进口一一对应，进提取液管、进洗脱液管、所有进样品管均连接对应的前阀进口，其中一个前阀出口与萃取进液口接通。

作为优选，还包括一后多通切换阀，所述的后多通切换阀包括若干后阀出口、至少一个后阀进口，其中一个前阀进口与萃取出液口接通，废液管、提取液管与后阀出口一一对应，废液管、进提取液管均连接对应的后阀出口。

作为优选，所述的总储容器包括容器支撑架、圆筒状的筒身、处在筒身下端的筒底，所述的筒身轴线竖直，筒身内设有一由搅拌电机带动的搅拌轴，所述的搅拌轴上设有若干搅拌叶片，搅拌轴轴线与筒身轴线重合。

作为优选，所述的筒底上设有与筒身内部连通的排样管，所述的排样管上设有排样阀，筒底上设有内槽，内槽中设有与筒身同轴的底轴承，底轴承与搅拌轴配合连接。

作为优选，所述的筒身与容器支撑架转动连接，筒身的转动中心为筒身轴线，所述的筒身下方设有一用于带动筒身绕筒身轴线旋转的主电机，主电机通过减速机连接至筒底，所述的筒身内设有至少四块弧板，弧板外侧表面可与筒身内侧壁面贴合，各弧板以筒身轴线为中心均匀环状分布，相邻弧板之间的空间为侧方过液通道，所述的弧板上设有若干横滑杆，横滑杆穿过筒身侧壁且与筒身侧壁滑动连接，所述的横滑杆外端处在筒身外，横滑杆外端设有压板，压板上设有配重块，压板与筒身之间设有若干拉板弹簧，拉板弹簧一端连接压板，拉板弹簧另一端连接筒身外侧壁面。

作为优选，所述的筒身上设有若干密封填料块，所述的密封填料块与横滑杆一一对应，所述的密封填料块与对应的横滑杆之间滑动密封配合。

作为优选，所述的筒底水平，所述的弧板下表面与筒底内表面之间滑动配合，所述的弧板上设有若干贯穿弧板板面的下进样孔，所述的下进样孔中设有进样单向阀，进样单向阀的可通过方向为靠近搅拌轴至远离搅拌轴方向，下进样孔轴线水平，下进样孔轴线与筒底之间的距离小于弧板高度的十分之一。所述的弧板的高度小于筒身高度的四分之三，弧板的高度大于筒身高度的一半。

本发明的有益效果是：结构合理，能快速有效地实现海水样品的分配，以及对多份样品进行萃取，且能保障各样品的一致性，减少萃取前同类样品间的差异性，方便后续检测，且能提升检测、实验结果的准确性，可降低劳动强度，提升萃取工作效率。

附图说明

图1是本发明的示意图；

图2是本发明萃取立筒处的结构示意图；

图3是本发明总储容器处的结构示意图；

图4是本发明压板、配重块处的结构示意图；

图5是本发明进样单向阀处的结构示意图。

图中：分装容器1、总储容器2、洗脱液容器3、清洗液容器4、萃取立筒5、废液容器6、提取液容器7、萃取填料体8、废液泵9、提取液泵10、横隔板11、过液孔12、可开闭活动盖13、前多通切换阀14、后多通切换阀15、容器支撑架16、筒身17、筒底18、搅拌电机19、搅拌轴20、搅拌叶片21、排样管22、排样阀23、底轴承24、主电机25、减速机26、弧板27、横滑杆28、压板29、配重块30、拉板弹簧31、密封填料块32、进样单向阀33。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。

如图1至图5所示的实施例中，一种海水样品重金属萃取装置，包括若干分装容器1、一个用于给分装容器提供样品的总储容器2，还包括洗脱液容器3、清洗液容器4、萃取立筒5、废液容器6、提取液容器7，所述的萃取立筒上设有萃取进液口、萃取出液口、萃取部，萃取部包括萃取填料体8，废液容器上设有用于与萃取出液口接通的废液管，废液容器连接一废液泵9，提取液容器上设有用于与萃取出液口接通的提取液管，提取液容器连接一提取液泵10，分装容器通过进样品管与萃取进液口连通，洗脱液容器通过进洗脱液管与萃取进液口连通，清洗液容器通过进清洗液管与萃取进液口连通。废液泵和提取液泵的功能相似，都是将远端液体抽动，使其经过萃取立筒然后达到废液容器或提取液容器。总储容器用于储存海水取样，分装容器可以是各种常用的计量容器(试管等)，萃取前，需要将总储容器中的海水样品分配到各分装容器中，各容器中的样品都需要进行萃取，用以获得多组数据，从而完成完整的实验或检测(只有一组数据的话，无法保障准确性，也不能进行对比和各种实验、检测参数下数据的获取)，各分装容器在每次萃取后进行更换(萃取下一个样品)。萃取填料体为阳离子交换树脂等常用的萃取物。

所述的萃取部还包括两块横隔板11，横隔板边缘与萃取立筒内壁之间密封连接，萃取立筒内两块横隔板间的空间为填料腔，萃取填料体处在填料腔内，萃取填料体形状与填料腔适配，两块横隔板上均设有过液孔12，所述的萃取立筒侧壁上设有与填料腔连通的填料替换口、用于封住填料替换口的可开闭活动盖13。过液孔可以流过海水样品，使其流经萃取填料体，从而实现萃取功能。使用者可以打开可开闭活动盖，来进行萃取填料体的更换。

还包括一前多通切换阀14，所述的前多通切换阀包括若干前阀进口、至少一个前阀出口，进提取液管、进洗脱液管、所有进样品管与各前阀进口一一对应，进提取液管、进洗脱液管、所有进样品管均连接对应的前阀进口，其中一个前阀出口与萃取进液口接通。前多通切换阀就是常规的六通阀等多通阀，其通过切换可以实现进提取液管、进洗脱液管、所有进样品管中的一根管与萃取进液口的单路接通(其它路断开)。

还包括一后多通切换阀15，所述的后多通切换阀包括若干后阀出口、至少一个后阀进口，其中一个前阀进口与萃取出液口接通，废液管、提取液管与后阀出口一一对应，废液管、进提取液管均连接对应的后阀出口。后多通切换阀就是常规的六通阀等多通阀，其通过切换可以实现废液管、进提取液管中的一根管与萃取出液口的单路接通(其它路断开)。

所述的总储容器包括容器支撑架16、圆筒状的筒身17、处在筒身下端的筒底18，所述的筒身轴线竖直，筒身内设有一由搅拌电机19带动的搅拌轴20，所述的搅拌轴上设有若干搅拌叶片21，搅拌轴轴线与筒身轴线重合。海水取样(总样)需要分装成多个单独的样品，用以进行多次萃取以用于实验或检测。在分装前，搅拌轴可以带动搅拌叶片转动来使得海水总样被搅拌均匀，然后再进行样品分装，如此可以让得到的各分装样品内各组分含量等参数相近，保障分装样品的一致性，提高检测结果的准确性(若不进行搅拌，由于沉积、上下分层等原因，会导致海水总样内物质不均匀，从而使得分装的样品也不均匀，致使萃取之前分装样品间就出现许多参数的差异，影响检测结果的准确性)。

所述的筒底上设有与筒身内部连通的排样管22，所述的排样管上设有排样阀23，筒底上设有内槽，内槽中设有与筒身同轴的底轴承24，底轴承与搅拌轴配合连接。海水总样搅拌均匀后，可以打开排样阀，直接利用排样管来进行样品分装。排样管可以依次与各分装容器(分装容器为计量计量容器，自带刻度，若无刻度，也可借助流量计等工具)对接，直接进行样品分装。

所述的筒身与容器支撑架转动连接，筒身的转动中心为筒身轴线，所述的筒身下方设有一用于带动筒身绕筒身轴线旋转的主电机25，主电机通过减速机26连接至筒底，所述的筒身内设有至少四块弧板27，弧板外侧表面可与筒身内侧壁面贴合，各弧板以筒身轴线为中心均匀环状分布，相邻弧板之间的空间为侧方过液通道，所述的弧板上设有若干横滑杆28，横滑杆穿过筒身侧壁且与筒身侧壁滑动连接，所述的横滑杆外端处在筒身外，横滑杆外端设有压板29，压板上设有配重块30，压板与筒身之间设有若干拉板弹簧31，拉板弹簧一端连接压板，拉板弹簧另一端连接筒身外侧壁面。所述的主电机最好是调速电机，为了避免干涉，可以让主电机设于筒身下方，固定在容器支撑架上，而把搅拌电机设于筒身上方，也固定在容器支撑架上。筒身可以转动，搅拌轴也可以转动，当然，实际操作中，最好是让筒身和搅拌轴反向旋转，若同向旋转，则转动速度要不同，否则就成了“相对静止”了。我们知道，总储容器这一类的筒状容器，在进行海水总样混合的过程中，贴壁的海水总样不容易被搅拌均匀(一则实际中搅拌结构很难做到贴壁，因为会有刮壁、加剧震动等负面影响，且制造精度要求过高；二则搅拌时具有离心作用，海水总样中质量较大的固体、悬浮颗粒容易贴壁，所以很难保证充分混入海水总样)。再者，容易出现上下分层及沉淀等问题，也不利于保证海水总样均匀混合。而在本方案中，具有弧板结构，弧板外侧表面可与筒身内侧壁面贴合，非工作状态下，弧板与筒身内侧壁面之间有余量，此时拉板弹簧也不被拉伸。当工作时(搅拌时)，随着筒身转速提升，在离心力的作用下，配重块向外移动距离变大(此时拉板弹簧拉长)，带动弧板靠近并逐渐贴至筒身内侧壁面，从而可将贴壁处的海水总样向弧板上、下、两侧挤出，重新回到筒身中心。而若要弧板再次内移动，只需要将主电机停止，或者调速(降速)，那么在拉板弹簧的回复作用下，弧板就会箱内移动。而在实际搅拌过程中，搅拌体一直搅动，在搅拌体的作用下，内部海水总样向外移动(朝向筒身侧壁)，而主电机可以多次加速、减速，或者多次启动、停止，当加速时，弧板推动贴壁处的海水总样向弧板上、下、两侧挤出，向上挤出的海水总样相当于由下至上移动，从而实现了将下部海水总样上翻的效果，可以解决海水总样的上下分层及组分沉淀问题，向两侧挤出的海水总样，会冲击其余的贴壁海水总样(如弧板贴壁时，相邻弧板之间的空间内即侧方过料通道内的贴壁海水总样，让贴壁海水总样再次混入筒身中心，重新进行搅拌，因此可保障海水总样具有极高的均匀性。

所述的筒身上设有若干密封填料块32，所述的密封填料块与横滑杆一一对应，所述的密封填料块与对应的横滑杆之间滑动密封配合。所述的筒底水平，所述的弧板下表面与筒底内表面之间滑动配合，所述的弧板上设有若干贯穿弧板板面的下进样孔，所述的下进样孔中设有进样单向阀33，进样单向阀的可通过方向为靠近搅拌轴至远离搅拌轴方向，下进样孔轴线水平，下进样孔轴线与筒底之间的距离小于弧板高度的十分之一。所述的弧板的高度小于筒身高度的四分之三，弧板的高度大于筒身高度的一半。弧板下表面与筒底内表面之间滑动配合，意味着弧板下表面与筒底内表面之间不会(或不易)通过海水，而轴线与筒底的距离小于弧板高度十分之一的进料孔，则保证了筒身中心的海水总样可以从下方进入弧板与筒身之间(通过进样单向阀)。所以，当弧板内压时，筒身底部的海水总样进入弧板与筒身之间，筒身中心的海水总样也有一部分从侧方过料通道、弧板上方进入弧板与筒身之间，而在弧板外移(向着筒身侧壁移动)过程中，弧板下方不会出料，海水总样只会从弧板侧方和上方挤出，既冲击侧方的贴壁海水总样，又将一部分之前进入的底部海水总样向上挤出，回到筒身上方、中心，继而再次被搅拌体进行搅拌，搅拌效果上佳，充分保障海水总样均匀性，使得之后分装的各样品中物质组分比例具有很高的一致性。

萃取过程如下：现将采集到的海水总样搅拌均匀，然后进行分装，各分装容器内装好样品后，取其一进行第一次萃取。将前多通切换阀切换至将要提供萃取样品的分装容器(接通其上的进样品管)，将后多通切换阀切换至废液容器(接通其上的废液管)，起动废液泵，样品经分装容器、前多通切换阀达到萃取立筒，经过萃取填料体后，废液经后多通切换阀达到废液容器，而萃取物(重金属)则留在了萃取填料体上。然后可将前多通切换阀切换至洗脱液容器(接通其上的进洗脱液管)，将后多通切换阀切换至提取液容器(接通其上的提取液管)，起动提取液泵，洗脱液经洗脱液容器、前多通切换阀达到萃取立筒，经过萃取填料体后将萃取物洗脱，成为提取液，提取液再经后多通切换阀达到提取液容器。随后可利用清洗液进行整个管道的清洗，清洗液经过各管路的原理同上。如此就完成了一次萃取过程。而若萃取填料体经过该过程已经被还原，则可以不更换萃取填料体，而若需要更换，则可以打开可开闭活动盖进行萃取填料体的更换。提取液容器中的液体可以直接进行检测、实验，或是存储起来，后续统一进行检测、实验。更换一个新的分装容器(提供另一个样品)，重复以上过程，就可以继续进行其余样品的萃取。

Claims (10)

1.一种海水样品重金属萃取装置，包括若干分装容器、一个用于给分装容器提供样品的总储容器，还包括洗脱液容器、清洗液容器、萃取立筒、废液容器、提取液容器，其特征是，所述的萃取立筒上设有萃取进液口、萃取出液口、萃取部，萃取部包括萃取填料体，废液容器上设有用于与萃取出液口接通的废液管，废液容器连接一废液泵，提取液容器上设有用于与萃取出液口接通的提取液管，提取液容器连接一提取液泵，分装容器通过进样品管与萃取进液口连通，洗脱液容器通过进洗脱液管与萃取进液口连通，清洗液容器通过进清洗液管与萃取进液口连通。

2.根据权利要求1所述的一种海水样品重金属萃取装置，其特征是，所述的萃取部还包括两块横隔板，横隔板边缘与萃取立筒内壁之间密封连接，萃取立筒内两块横隔板间的空间为填料腔，萃取填料体处在填料腔内，萃取填料体形状与填料腔适配，两块横隔板上均设有过液孔，所述的萃取立筒侧壁上设有与填料腔连通的填料替换口、用于封住填料替换口的可开闭活动盖。

3.根据权利要求1所述的一种海水样品重金属萃取装置，其特征是，还包括一前多通切换阀，所述的前多通切换阀包括若干前阀进口、至少一个前阀出口，进提取液管、进洗脱液管、所有进样品管与各前阀进口一一对应，进提取液管、进洗脱液管、所有进样品管均连接对应的前阀进口，其中一个前阀出口与萃取进液口接通。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种海水样品重金属萃取装置，其特征是，还包括一后多通切换阀，所述的后多通切换阀包括若干后阀出口、至少一个后阀进口，其中一个前阀进口与萃取出液口接通，废液管、提取液管与后阀出口一一对应，废液管、进提取液管均连接对应的后阀出口。

5.根据权利要求1所述的一种海水样品重金属萃取装置，其特征是，所述的总储容器包括容器支撑架、圆筒状的筒身、处在筒身下端的筒底，所述的筒身轴线竖直，筒身内设有一由搅拌电机带动的搅拌轴，所述的搅拌轴上设有若干搅拌叶片，搅拌轴轴线与筒身轴线重合。

6.根据权利要求5所述的一种海水样品重金属萃取装置，其特征是，所述的筒底上设有与筒身内部连通的排样管，所述的排样管上设有排样阀，筒底上设有内槽，内槽中设有与筒身同轴的底轴承，底轴承与搅拌轴配合连接。

7.根据权利要求5所述的一种海水样品重金属萃取装置，其特征是，所述的筒身与容器支撑架转动连接，筒身的转动中心为筒身轴线，所述的筒身下方设有一用于带动筒身绕筒身轴线旋转的主电机，主电机通过减速机连接至筒底，所述的筒身内设有至少四块弧板，弧板外侧表面可与筒身内侧壁面贴合，各弧板以筒身轴线为中心均匀环状分布，相邻弧板之间的空间为侧方过液通道，所述的弧板上设有若干横滑杆，横滑杆穿过筒身侧壁且与筒身侧壁滑动连接，所述的横滑杆外端处在筒身外，横滑杆外端设有压板，压板上设有配重块，压板与筒身之间设有若干拉板弹簧，拉板弹簧一端连接压板，拉板弹簧另一端连接筒身外侧壁面。

8.根据权利要求7所述的一种海水样品重金属萃取装置，其特征是，所述的筒身上设有若干密封填料块，所述的密封填料块与横滑杆一一对应，所述的密封填料块与对应的横滑杆之间滑动密封配合。

9.根据权利要求7或8所述的一种海水样品重金属萃取装置，其特征是，所述的筒底水平，所述的弧板下表面与筒底内表面之间滑动配合，所述的弧板上设有若干贯穿弧板板面的下进样孔，所述的下进样孔中设有进样单向阀，进样单向阀的可通过方向为靠近搅拌轴至远离搅拌轴方向，下进样孔轴线水平，下进样孔轴线与筒底之间的距离小于弧板高度的十分之一。

10.根据权利要求9所述的一种海水样品重金属萃取装置，其特征是，所述的弧板的高度小于筒身高度的四分之三，弧板的高度大于筒身高度的一半。