CN105527148A - 一种便携式水样悬浮颗粒物过滤装置 - Google Patents

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郭志勇
李录峰
董德明
花修艺
梁大鹏
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Abstract

一种便携式水样悬浮颗粒物过滤装置，属于水体环境监测技术领域。由具有一定厚度的台面和位于台面下部起固定支撑和蓄水功能的蓄水槽组成；在台面上设置有至少两个的上端为圆柱形、下端为倒置圆台形的过滤槽，圆柱和圆台上表面的直径相同，在过滤槽圆柱形结构和圆台形结构相交界的位置设有多孔结构的圆形过滤挡板，在该过滤挡板上安装有滤膜；蓄水槽侧面从上到下依次设有放气阀、外接手动式真空泵的抽气口和排水阀；该过滤装置还包括无底盖圆柱形过滤瓶和圆柱形实体密封塞。本装置通过人工机械操作，节能环保，环境限制小，适合野外实地即时采样，且可根据实际情况选择充气增压过滤或真空抽滤或两种结合使用。

Description

一种便携式水样悬浮颗粒物过滤装置
技术领域
本发明属于水体环境监测技术领域，具体涉及一种便携式水样悬浮颗粒物过滤装置。
背景技术
在自然水环境中，悬浮颗粒物一般是指水样通过孔径为0.45μm的滤膜并在103～105℃条件下烘干至恒重的固体颗粒物。近年来，水体污染已成为一个突出的全球性环境问题，而在自然水体中，悬浮颗粒物是各种污染物在水体中存在的重要介质，由于悬浮颗粒物较大的比表面积和其他相关性质，使其对自然水体中污染物质的迁移转化过程具有非常重要的作用。因此，研究水体中悬浮颗粒物的相关性质对解释水体中污染物的迁移、转化以及最终归趋等问题具有重要意义。自然水体中悬浮颗粒物的采集方法及其采集装置便成为了悬浮颗粒物相关研究工作的基础。目前，水体中悬浮颗粒物采样常用的方法是采集一定体积的水样后，通过过滤装置而得到水体中的悬浮颗粒物，但由于野外实地采样众多条件的限制，往往需要将水样采集后先通过一定的保存方式运输到实验室然后再进行过滤，这样将会花费较大的人力和物力，并且，水样中的悬浮颗粒物在运输过程中发生的一系列物理化学变化，使其性质发生一定的改变，最终很难避免对悬浮颗粒物相关分析结果产生一定的影响。因此，相关工作者对一种适用于野外实地水样悬浮颗粒物即时过滤装置的需求日益增加。
例如，中国专利公开号CN104815559A，公开日2015年8月5日，发明创造的名称为一种水样悬浮颗粒物过滤装置,包括固定架、出液管及采样瓶，在所述采样瓶瓶口设置可拆卸过滤头。该申请案的采样装置是通过海上现场采集水样，然后过滤水样获得水样中悬浮颗粒物样品。然而由于该装置体积较大，现场实施时需要能提供负压的机械设备，因此该装置便携性有一定缺陷，并且存在一定的环境限制性。
例如，中国专利公开号CN203414313U，公开日2014年1月29日，发明创造的名称为便携式养殖水体颗粒悬浮物采样装置,包括采样器、悬挂绳体及扎带，在所述悬挂绳体末端设置有配重物以使悬挂绳体保持垂直绷紧状,所述采样容器通过一可拆卸式扎带连接在悬挂绳体上。该申请案的采样装置是通过提拉沉在水底的采样器现场采集到水样，然后搬运到实验室过滤而获得悬浮颗粒物样品。由于需要进行水样运输，最终很难避免对水样中悬浮颗粒物的相关分析结果产生一定影响。
发明内容
本发明的目的在于针对现有水样悬浮颗粒物过滤装置存在的操作繁琐、便携性低、需要样品运输等缺点，提供一种利用手动式充气筒和手动式真空泵提供压力在野外实地即时过滤水样悬浮颗粒物的装置。该装置环境限制小，便携性高。
本发明所述的便携式水样悬浮颗粒物过滤装置由具有一定厚度的台面和位于台面下部起固定支撑和蓄水功能的蓄水槽组成。在台面上设置有至少两个的上端为圆柱形、下端为倒置圆台形(上表面的直径大于下表面的直径)的过滤槽，圆柱和圆台上表面的直径相同，在过滤槽圆柱形结构和圆台形结构相交界的位置设有多孔结构的圆形过滤挡板，在该过滤挡板上安装有滤膜，过滤挡板的直径稍大于过滤槽圆柱形结构的直径以方便滤膜(孔径为0.45μm)的安装与拆卸。蓄水槽用来暂存过滤后的水样，蓄水槽侧面从上到下依次设有放气阀、外接手动式真空泵的抽气口和排水阀。该过滤装置还包括至少两个的无底盖圆柱形过滤瓶和至少两个的圆柱形实体密封塞。
至少两个的过滤瓶可以同时或独立进行过滤工作，互不干扰，极大的提高了工作效率和质量。另外，可以单独或同时选择手动式充气筒和真空泵来提供过滤所需的压力，清洁的采样方式，节能环保。滤膜直接安装于过滤挡板上，尽可能的减少了液体流程变长可能带来的阻力。
进一步地，过滤槽圆柱形结构内壁设有用来安装过滤瓶密封塞的内螺纹，过滤挡板的孔隙率大于75％。
进一步地，无底盖圆柱形过滤瓶靠近底部的外侧面设有与过滤槽连接的外螺纹，底部设有用来密封的橡皮垫圈，过滤瓶靠近上部的外侧面设有柱形手柄，瓶口设有直径稍大于过滤瓶的固定圈，固定圈上设有限位孔，限位孔用于将瓶盖固定于过滤瓶上。瓶盖中心设有与手动式充气筒相连接的充气口，瓶盖与过滤瓶间设有用来密封的橡皮垫圈。
进一步地，该圆柱形实体密封塞靠近底部的外侧面设有与过滤槽相连接的外螺纹，底部设有用来密封的橡皮垫圈，靠近上部的外侧面设有柱形手柄。
进一步地，该台面、蓄水槽、过滤瓶和密封塞的材料是聚丙烯塑料，考虑到自然水样成分的复杂性，聚丙烯塑料可以提高产品的抗腐蚀能力。过滤瓶每次较佳过滤水样为500～1000mL。
本发明具有如下优点：
(1)本装置通过人工机械操作，节能环保，环境限制小，适合野外实地即时采样；
(2)结构构造简单，体积小，便携性高，操作方便；
(3)多种辅助过滤模式，选择性高，应用范围广。可根据实际情况选择充气增压过滤或真空抽滤或两种结合使用；
(4)至少两个的过滤瓶可同时或者独立进行工作，提高了工作效率。
附图说明
图1：本发明便携式水样悬浮颗粒物过滤装置的主视图；
图2：图1A-A方向剖视图；
图3：本发明便携式水样悬浮颗粒物过滤装置的结构示意图。
各部分名称为：台面1、蓄水槽2、过滤槽3、圆柱形过滤瓶4、过滤瓶上端侧面设置的柱形手柄51、密封塞上端侧面设置的柱形手柄52、过滤瓶盖6、外接手动式充气筒7、过滤槽3圆柱形结构内设置的内螺纹8、过滤挡板9、圆柱形实体密封塞10、放气阀11、抽气口12、手动式真空泵13、放水阀14、过滤挡板9上的多孔结构15、过滤瓶盖6中心设置的充气口16、过滤瓶4底部设置的有一定厚度的橡皮垫圈171、过滤瓶盖6和过滤瓶4间设置的有一定厚度的橡皮垫圈172、密封塞10的底部设置的有一定厚度的橡皮垫圈173、过滤瓶4外侧面下部设置的外螺纹181、密封塞10外侧面下部设置的外螺纹182。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不对本发明构成限制。
如图1至图3所示，本发明的一种便携式水样悬浮颗粒物过滤装置的一种实施方式，主要包括台面1、蓄水槽2、一个密封塞10和两个无底盖的过滤瓶4。密封塞10和过滤瓶4通过螺纹安装在台面1的过滤槽3内。
过滤装置(长80cm，宽40cm，高30cm)由具有一定厚度(15cm)的台面1和位于台面1下部起固定支撑和蓄水功能的蓄水槽2(长80cm，宽40cm，高15cm)组成，在台面1上设置有两个上端为圆柱形(底面直径18cm)、下端为倒置圆台形(上表面直径为18cm，下表面直径为12cm)结构的过滤槽3，在过滤槽3圆柱形结构和圆台形结构相交界的位置设置有多孔结构15(长为8mm，宽为2mm的矩形孔，孔隙率大于75％)直径为20cm的圆形过滤挡板9，在该过滤挡板9上安装有孔径为0.45μm，直径为18cm的混合纤维素酯滤膜，过滤挡板9的直径稍大于过滤槽3圆柱形结构的直径以方便滤膜的安装与拆卸。蓄水槽2用来暂存过滤后的水样。当蓄水槽2内水量过多时，需要先打开蓄水槽2一侧的放气阀11进行放气，稍后再打开位于蓄水槽2侧面靠近蓄水槽2底部的排水阀14进行放水。抽气口12外接手动式真空泵13，为过滤时蓄水槽2内提供一定的负压。
通过圆柱形过滤瓶4(具有一定厚度，底面直径18cm，高15cm，如图3所示)外侧面下部设置的外螺纹181与过滤槽3圆柱形结构内设置的内螺纹8旋紧相接，可以使过滤瓶4稳固地安装在过滤槽3内；在过滤瓶4底部设置有一定厚度的橡皮垫圈171，当过滤瓶4旋进过滤槽3内时，橡皮垫圈171与过滤挡板9相连接，以保证充气过滤时装置的密封性。过滤瓶上端侧面设置有柱形手柄51，可以方便地将过滤瓶4旋进过滤槽3内。过滤瓶4瓶口设有直径稍大的固定圈，固定圈上设有限位孔19，通过螺栓和螺帽把瓶盖6固定安装到过滤瓶4上。在瓶盖6和过滤瓶4间设置有橡皮垫圈172，保证充气过滤时装置的密封性。瓶盖6中心设有充气口16，用来外接手动式充气筒7，以增大过滤时过滤瓶4内的压强。
通过圆柱形实体密封塞10(底面直径18cm，高10cm)外侧面下部设置的外螺纹182与过滤槽3圆柱形结构内设置的内螺纹8旋紧相接，可以使密封塞10稳固地安装在过滤槽3上；在密封塞10的底部设置有一定厚度的橡皮垫圈173，当密封塞10旋进过滤槽3内时，密封塞10和橡皮垫圈173共同起到密封作用；密封塞上端侧面设置有柱形手柄52，可以方便密封塞10旋进过滤槽3内。
过滤时，先分别在两个过滤槽3中的过滤挡板9处安装市场购买的孔径为0.45μm的混合纤维素酯滤膜，再将两个过滤瓶4分别旋进两个过滤槽3中，两个过滤瓶4中分别倒入体积约500mL水样，然后盖上瓶盖6，将手动式充气筒7与瓶盖中心的充气口16相连接。关闭蓄水槽2一侧的放气阀11和放水阀14，将手动式真空泵13与抽气口12相连接。通过手动式充气筒7给过滤瓶4内充气提高瓶内压力，且通过手动式真空泵13对蓄水槽2内进行抽气，给过滤过程提供负压，使得过滤瓶内的水样通过滤膜进入蓄水槽2内，悬浮颗粒物截留在滤膜上，最终获得水体中悬浮颗粒物。本实施例中，同时外接手动式充气筒和手动式真空泵且两个过滤瓶同时过滤时，过滤1000mL水样需10±2mins。
当滤膜需要更换或者蓄水槽2需要放水时，先打开蓄水槽2一侧的放气阀11进行放气，需要放水时再打开放水阀14进行放水，需要更换滤膜时先取下瓶盖6，再将过滤瓶4旋出过滤槽3进行更换过滤挡板9上的滤膜。
另外，在过滤时也可选择两个过滤槽3其中一个安装过滤瓶4进行过滤，另一个安装密封塞10，以保证过滤时的密封性。在过滤时，也可根据实际情况来选择手动式充气筒7和手动式真空泵13的单独使用或者联合使用，来提高过滤工作的质量和效率。

Claims (6)

1.一种便携式水样悬浮颗粒物过滤装置，其特征在于：过滤装置由具有一定厚度的台面(1)和位于台面下部起固定支撑和蓄水功能的蓄水槽(2)组成；在台面(1)上设置有至少两个的上端为圆柱形、下端为倒置圆台形的过滤槽(3)，圆柱和圆台上表面的直径相同，在过滤槽(3)圆柱形结构和圆台形结构相交界的位置设有多孔结构(15)的圆形过滤挡板(9)，在该过滤挡板(9)上安装有滤膜；蓄水槽(2)侧面从上到下依次设有放气阀(11)、外接手动式真空泵(13)的抽气口(12)和排水阀(14)；该过滤装置还包括无底盖圆柱形过滤瓶(4)和圆柱形实体密封塞(10)，过滤槽圆柱形结构内壁设有用来安装过滤瓶或密封塞的内螺纹(8)。
2.如权利要求1所述的一种便携式水样悬浮颗粒物过滤装置，其特征在于：过滤挡板(9)的孔隙率大于75％。
3.如权利要求1所述的一种便携式水样悬浮颗粒物过滤装置，其特征在于：无底盖圆柱形过滤瓶(4)靠近底部的外侧面设有与过滤槽(3)相连接的外螺纹(181)，底部设有用来密封的橡皮垫圈(171)，过滤瓶(4)靠近上部的外侧面设有柱形手柄(51)，过滤瓶(4)口设有直径稍大于过滤瓶直径的固定圈，固定圈上设有限位孔；在过滤瓶上设置有过滤瓶盖(6)，过滤瓶盖(6)中心设有与手动式充气筒相连接的充气口(7)，过滤瓶盖(6)与过滤瓶(4)间设有用来密封的橡皮垫圈(172)。
4.如权利要求1所述的一种便携式水样悬浮颗粒物过滤装置，其特征在于：圆柱形实体密封塞(10)靠近底部的外侧面设有与过滤槽(3)相连接的外螺纹(182)，底部设有用来密封的橡皮垫圈(173)，密封塞(10)靠近上部的外侧面设有柱形手柄(52)。
5.如权利要求1所述的一种便携式水样悬浮颗粒物过滤装置，其特征在于：过滤挡板(9)的直径稍大于过滤槽(3)圆柱形结构的直径。
6.如权利要求1所述的一种便携式水样悬浮颗粒物过滤装置，其特征在于：台面(1)、蓄水槽(2)、过滤瓶(4)和密封塞(10)的材料是聚丙烯塑料。
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