CN105699131B - 一种抽滤装置 - Google Patents

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Abstract

一种抽滤装置，属于水环境研究领域，它包括水样进、换样系统、水样主体抽滤系统、自动换膜系统和水样收集系统；本发明通过设计成自动进样，自动换膜，自动收集废液和样品等，可以极大提高过滤效率，同时减轻工作量。

Description

一种抽滤装置
技术领域
本发明属于环境研究领域，具体地涉及一种抽滤装置。
背景技术
在大量海、淡水的生态环境和资源调查、科研工作中，都涉及到水样的抽滤。水样抽滤的常规方法为使用过滤器连接抽滤泵通过正压或者负压的方法使水样经过相应孔径的膜后达到过滤水样的目的。大规模的调查工作中往往每天要出海取样很多个，多者三五十个，少则十几个，每天白天完成辛苦的调查之后，由于水样处理的即时性要求，晚上还要抓紧时间、加班加点完成抽滤工作。每个水样往往会有不同的要求，则需要经过不同的滤膜，比如叶绿素测定(0.45μm醋酸纤维素膜)，叶绿素分级(同一份水样要依次经过孔径20μm，2μm和0.45μm醋酸纤维素膜)，GF/C，FG/F膜，由于水样量大，加之抽滤种类繁多，抽滤的工作量就相对较大，目前的抽滤方式，抽滤效率低，耗时多，因此，亟待一种自动化、高通量电动抽滤装置。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种抽滤装置，本发明通过设计成自动进样，自动换膜，自动收集废液和样品等，可以极大提高过滤效率，同时减轻工作量。
本发明是通过如下技术方案进行的:
一种抽滤装置，本装置包括水样进、换样系统、水样主体抽滤系统、自动换膜系统和水样收集系统；水样进、换样系统包括进样杯、可60°水平移动和任意距离垂直移动的机械手、样品台、控制机械手的电机、进样管、蠕动泵管和进样蠕动泵；样品台上放置进样杯，每个进样杯之间的径向夹角为60°，样品台上竖直装有中空的支撑柱，中空的机械手垂直安装在支撑柱上，进样管垂直机械手向下伸入进样杯中，进样管通过中空的机械手和支撑柱从样品台底部连接进样蠕动泵，进样蠕动泵上装有计量装置，样品台上装有控制机械手的电机，以控制机械手水平和垂直移动；
水样主体抽滤系统包括抽滤系统置物台、固定竖杆、固定装置、抽滤杯机械手、60°水平移动和任意距离垂直移动的换膜转盘、水样获取漏斗、水样获取漏斗管、废液收集管、废液收集蠕动泵、水样收集蠕动泵、抽滤杯、上磁铁、下磁铁、放膜孔、换膜转盘电机、液位感应器、抽滤机械手电机和抽滤瓶；抽滤系统置物台上垂直安装有固定竖杆，固定竖杆上通过固定装置安装有抽滤杯机械手，固定竖杆顶端安装有抽滤机械手电机，以控制抽滤杯机械手垂直移动，抽滤杯内安装有液位感应器，液位感应器的最下端位于抽滤杯的最底部，抽滤杯底部装有一对环形磁铁为上磁铁和下磁铁，两块环形磁铁可以分离或通过磁力合并在一起，两块磁铁合并在一起时正好卡住换膜转盘上的放膜孔，抽滤杯底部安装有一个引流导管，引流导管下端伸入一个小型水样获取漏斗内，小型水样获取漏斗设置在抽滤瓶内，抽滤瓶上部设有抽气孔，抽气孔连接抽滤泵，水样获取漏斗下端连接水样获取漏斗管，水样获取漏斗管通过水样收集蠕动泵连接水样收集系统；
抽滤系统置物台还设置有换膜转盘支撑杆，换膜转盘支撑杆上水平设置有换膜转盘，换膜转盘上设有放膜孔，抽滤系统置物台底部设有控制换膜转盘60°水平移动和任意距离垂直移动的换膜转盘电机；
在抽滤瓶内的废液收集管，废液收集管连接废液收集蠕动泵，废液收集蠕动泵通过废液收集管把抽滤瓶内的废液抽出进入废液收集瓶；
水样收集系统包括水样收集台、水样收集转盘、水样收集台竖杆、水样收集瓶、水样收集瓶管、控制水样收集转盘移动的水样收集电机和瓶盖，水样收集台上设置有水样收集台竖杆、水样收集瓶、水样收集电机和瓶盖，水样收集转盘在水样收集电机的控制下能够60°水平旋转。
进样蠕动泵开始抽水工作，同时抽滤泵开始抽滤，当进样蠕动泵进入设定量的水样时，蠕动泵停止工作，水样收集蠕动泵开始工作，水样获取漏斗内的水样被泵入水样收集瓶，同时废液收集蠕动泵把抽滤瓶中的废液泵入废液收集瓶中，当抽滤杯中水位达到液面感应器最低点时，水样收集蠕动泵和废液收集蠕动泵停止工作，抽滤杯机械手垂直向上移动一段距离，换膜转盘向上移动并水平旋转至下一个无抽滤膜的孔位，然后换膜转盘向下复位，抽滤杯机械手向下归位，上下两块磁铁吸在一起，水样进、换样系统中的机械手垂直向上并水平移动，进样管移动至下一个进样杯；水样收集转盘在电机的控制下60°水平旋转，水样收集瓶管对应下一个水样收集瓶；此时，进样蠕动泵开始对新进样杯中的水样开始抽水3-6秒后停止工作，抽滤泵和水样收集蠕动泵工作将新水样通过进样管泵入新的水样收集瓶中，以冲洗管路，当抽样杯中水样到达液位感应器的最低点，抽滤泵和水样收集蠕动泵停止工作，抽滤杯机械手向上移动，换膜转盘向上并水平旋转至下一个带抽滤膜的孔位，然后换膜转盘复位，抽滤机械手向下复位，水样收集转盘水平旋转，水样收集瓶管对应下一个水样收集瓶；此时进样蠕动泵开始抽水工作，同时抽滤泵开始抽滤，重复上述步骤进行对新水样抽滤。
进一步，为保证抽滤杯向上抬起的时候整体系统的稳固性，下部三角锥瓶与底座设计有固定夹37。
进一步，所述的水样收集瓶为100-250ml塑料广口瓶。
进一步的，为保证水样和废水隔离，水样获取漏斗远离抽滤瓶底部以隔离下部废水。
本发明与现有技术相比的有益效果：
1)本发明设计成自动化进样、换样、换膜，大大节省人力
2)本发明集成整合为一体，便于携带；
3)本发明使用蠕动泵，样品不接触泵体，进样管可以随意换，并设计有排污程序，便于消毒与样品隔离
附图说明
图1本发明装置主视图：1、进样杯，2、机械手，3、样品台，4、控制机械手的电机，5、进样管，6、蠕动泵管，7、进样蠕动泵，8、进样蠕动泵管，9、抽滤系统置物台，10、固定竖杆，11、固定装置，12、抽滤杯机械手，14、水样获取漏斗，15、水样获取漏斗管，16、废液收集管，17、废液收集蠕动泵，18、水样收集蠕动泵，19、抽滤杯，20、上磁铁，21、下磁铁，23、换膜转盘电机，24、液位感应器，25、抽滤机械手电机，26、抽滤瓶，27、抽气孔，28、换膜转盘支撑杆，29、废液收集，30、水样收集台，31、水样收集转盘，32、水样收集台竖杆，33、水样收集瓶，34、水样收集瓶管，35水样收集电机，36、瓶盖，37固定夹；
图2换膜转盘示意图：13、换膜转盘，22、放膜孔。
具体实施方式
下面通过实施例来对本发明的技术方案作进一步解释，但本发明的保护范围不受实施例任何形式上的限制。
实施例1
一种抽滤装置，本装置包括水样进、换样系统、水样主体抽滤系统、自动换膜系统和水样收集系统；水样进、换样系统包括进样杯1、可60°水平移动和任意距离垂直移动的机械手2、样品台3、控制机械手的电机4、进样管5、蠕动泵管6和进样蠕动泵7；样品台上放置进样杯1，每个进样杯之间的径向夹角为60°，样品台3上竖直装有中空的支撑柱，中空的机械手2垂直安装在支撑柱上，进样管垂直机械手向下伸入进样杯1中，进样管5通过中空的机械手和支撑柱从样品台底部连接进样蠕动泵7，进样蠕动泵上装有计量装置，样品台上装有控制机械手的电机4，以控制机械手臂水平和垂直移动；
水样主体抽滤系统包括抽滤系统置物台9、固定竖杆10、固定装置11、抽滤杯机械手12、60°水平移动和任意距离垂直移动的换膜转盘13、水样获取漏斗14、水样获取漏斗管15、废液收集管16、废液收集蠕动泵17、水样收集蠕动泵18、抽滤杯19、上磁铁20、下磁铁21、放膜孔22、换膜转盘电机23、液位感应器24、抽滤机械手电机25和抽滤瓶26；抽滤系统置物台9上垂直安装有固定竖杆10，固定竖杆10上通过固定装置11安装有抽滤杯机械手12，固定竖杆10顶端安装有抽滤机械手电机25，以控制抽滤杯机械手垂直移动，抽滤杯19内安装有液位感应器24，液位感应器的最下端位于抽滤杯的最底部，抽滤杯19底部装有一对环形磁铁为上磁铁20和下磁铁21，两块环形磁铁可以分离或通过磁力合并在一起，两块磁铁合并在一起时正好卡住换膜转盘13上的放膜孔22，抽滤杯底部安装有一个引流导管，引流导管下端伸入一个小型水样获取漏斗14内，小型水样获取漏斗设置在抽滤瓶26内，抽滤瓶26上部设有抽气孔27，抽气孔连接抽滤泵，水样获取漏斗14下端连接水样获取漏斗管15，水样漏斗管通过水样收集蠕动泵18连接水样收集系统；
抽滤系统置物台还设置有换膜转盘支撑杆28，换膜转盘支撑杆上水平设置有换膜转盘13，换膜转盘上设有放膜孔22，抽滤系统置物台底部设有控制换膜转盘60°每次水平移动和垂直距离任意移动的换膜转盘电机23；
在抽滤瓶26内的废液收集管16，废液收集管连接废液收集蠕动泵17，废液收集蠕动泵17通过废液收集管16把抽滤瓶26内的废液抽出进入废液收集瓶29；
水样收集系统包括水样收集台30、水样收集转盘31、水样收集台竖杆32、水样收集瓶33、水样收集瓶管34、控制水样收集转盘移动的水样收集电机35和瓶盖36，水样收集台30上设置有水样收集台竖杆32、水样收集瓶33、水样收集电机35和瓶盖36，水样收集转盘31在水样收集电机35的控制下能够60°每次水平旋转。
本装置的工作过程：进样蠕动泵开始抽水工作，同时抽滤泵开始抽滤，当进样蠕动泵进入设定量的水样时，蠕动泵停止工作，水样收集蠕动泵开始工作，水样获取漏斗内的水样被泵入水样收集瓶，同时废液收集蠕动泵把抽滤瓶中的废液泵入废液收集瓶中，当抽滤杯中水位达到液面感应器最低点时，水样收集蠕动泵和废液收集蠕动泵停止工作，抽滤杯机械手垂直向上移动一段距离，换膜转盘向上移动并水平旋转至下一个无抽滤膜的孔位，然后换膜转盘向下复位，抽滤杯机械手向下归位，上下两块磁铁吸在一起，水样进、换样系统中的机械手垂直向上并水平移动，进样管移动至下一个进样杯；水样收集转盘在电机的控制下60°水平旋转，水样收集瓶管对应下一个水样收集瓶；此时，进样蠕动泵开始对新进样杯中的水样开始抽水4秒后停止工作，抽滤泵和水样收集蠕动泵工作将新水样通过进样管泵入新的水样收集瓶中，以冲洗管路，当抽样杯中水样到达液位感应器的最低点，抽滤泵和水样收集蠕动泵停止工作，抽滤杯机械手向上移动，换膜转盘向上并水平旋转至下一个带抽滤膜的孔位，然后换膜转盘复位，抽滤机械手向下复位，水样收集转盘水平旋转，水样收集瓶管对应下一个水样收集瓶；此时进样蠕动泵开始抽水工作，同时抽滤泵开始抽滤，重复上述步骤进行对新水样抽滤。
为保证抽滤杯向上抬起的时候整体系统的稳固性，下部三角锥瓶与底座设计有固定夹37。
所述的样品收集瓶为220ml塑料广口瓶。
为保证水样和废水隔离，水样获取漏斗远离抽滤瓶底部以隔离下部废水。
为实现水样的自动获取以及废液的自动排除，抽滤瓶内设计水样获取漏斗和废液回收管。单纯获取膜物质而不需要水样的样品，可以关闭水样获取漏斗，仅仅打开废液收集管，在抽滤的同时排除废液，实现自动化排除。既要膜物质又要水样的样品，开放水样获取漏斗以保证将正在过滤的样品直接被获取进入样品瓶。
为保证获取的水样为当前正在过滤的水样，水样获取漏斗要小，需要量的水样直接进入水样收集瓶，不需要的则通过漏斗顶端的自然溢出落在抽滤瓶底部，为保证水样和废水隔离，水样获取漏斗远离抽滤瓶底部以隔离下部废水。

Claims (5)

1.一种抽滤装置，其特征在于它包括水样进、换样系统、水样主体抽滤系统、自动换膜系统和水样收集系统；水样进、换样系统包括进样杯(1)、可60°水平移动和任意距离垂直移动的机械手(2)、样品台(3)、控制机械手的电机(4)、进样管(5)、蠕动泵管(6)和进样蠕动泵(7)；样品台上放置进样杯(1)，每个进样杯之间的径向夹角为60°，样品台(3)上竖直装有中空的支撑柱，中空的机械手(2)垂直安装在支撑柱上，进样管垂直机械手向下伸入进样杯(1)中，进样管(5)通过中空的机械手和支撑柱从样品台底部连接进样蠕动泵(7)，进样蠕动泵上装有计量装置，样品台上装有控制机械手的电机(4)，以控制机械手水平和垂直移动；
水样主体抽滤系统包括抽滤系统置物台(9)、固定竖杆(10)、固定装置(11)、抽滤杯机械手(12)、60°水平移动和任意距离垂直移动的换膜转盘(13)、水样获取漏斗(14)、水样获取漏斗管(15)、废液收集管(16)、废液收集蠕动泵(17)、水样收集蠕动泵(18)、抽滤杯(19)、上磁铁(20)、下磁铁(21)、放膜孔(22)、换膜转盘电机(23)、液位感应器(24)、抽滤机械手电机(25)和抽滤瓶(26)；抽滤系统置物台(9)上垂直安装有固定竖杆(10)，固定竖杆(10)上通过固定装置(11)安装有抽滤杯机械手(12)，固定竖杆(10)顶端安装有抽滤机械手电机(25)，以控制抽滤杯机械手垂直移动，抽滤杯(19)内安装有液位感应器(24)，液位感应器的最下端位于抽滤杯的最底部，抽滤杯(19)底部装有一对环形磁铁为上磁铁(20)和下磁铁(21)，两块环形磁铁可以分离或通过磁力合并在一起，两块磁铁合并在一起时正好卡住换膜转盘(13)上的放膜孔(22)，抽滤杯底部安装有一个引流导管，引流导管下端伸入一个小型水样获取漏斗(14)内，小型水样获取漏斗设置在抽滤瓶(26)内，抽滤瓶(26)上部设有抽气孔(27)，抽气孔连接抽滤泵，水样获取漏斗(14)下端连接水样获取漏斗管(15)，水样获取漏斗管通过水样收集蠕动泵(18)连接水样收集系统；
抽滤系统置物台还设置有换膜转盘支撑杆(28)，换膜转盘支撑杆上水平设置有换膜转盘(13)，换膜转盘上设有放膜孔(22)，抽滤系统置物台底部设有控制换膜转盘60°水平移动和任意距离垂直移动的换膜转盘电机(23)；
在抽滤瓶(26)内的废液收集管(16)，废液收集管连接废液收集蠕动泵(17)，废液收集蠕动泵(17)通过废液收集管(16)把抽滤瓶(26)内的废液抽出进入废液收集瓶(29)；
水样收集系统包括水样收集台(30)、水样收集转盘(31)、水样收集台竖杆(32)、水样收集瓶(33)、水样收集瓶管(34)、控制水样收集转盘移动的水样收集电机(35)和瓶盖(36)，水样收集台(30)上设置有水样收集台竖杆(32)、水样收集瓶(33)、水样收集电机(35)和瓶盖(36)，水样收集转盘(31)在水样收集电机(35)的控制下能够60°水平旋转。
2.根据权利要求1所述的一种抽滤装置，其特征在于为保证抽滤杯向上抬起的时候整体系统的稳固性，下部三角锥瓶与底座设计有固定夹(37)。
3.根据权利要求1所述的一种抽滤装置，其特征在于所述的水样收集瓶为100-250ml塑料广口瓶。
4.根据权利要求1所述的一种抽滤装置，其特征在于为保证水样和废水隔离，水样获取漏斗远离抽滤瓶底部以隔离下部废水。
5.根据权利要求1-4任何一项所述的一种抽滤装置的运行方法，其特征在于步骤如下：进样蠕动泵开始抽水工作，同时抽滤泵开始抽滤，当进样蠕动泵进入设定量的水样时，进样蠕动泵停止工作，水样收集蠕动泵开始工作，水样获取漏斗内的水样被泵入水样收集瓶，同时废液收集蠕动泵把抽滤瓶中的废液泵入废液收集瓶中，当抽滤杯中水位达到液面感应器最低点时，水样收集蠕动泵和废液收集蠕动泵停止工作，抽滤杯机械手垂直向上移动一段距离，换膜转盘向上移动并水平旋转至下一个无抽滤膜的孔位，然后换膜转盘向下复位，抽滤杯机械手向下归位，上下两块磁铁吸在一起，水样进、换样系统中的机械手垂直向上并水平移动，进样管移动至下一个进样杯；水样收集转盘在水样收集电机的控制下60°水平旋转，水样收集瓶管对应下一个水样收集瓶；此时，进样蠕动泵开始对新进样杯中的水样开始抽水3-6秒后停止工作，抽滤泵和水样收集蠕动泵工作将新水样通过进样管泵入新的水样收集瓶中，以冲洗管路，当抽滤杯中水样到达液位感应器的最低点，抽滤泵和水样收集蠕动泵停止工作，抽滤杯机械手向上移动，换膜转盘向上并水平旋转至下一个带抽滤膜的孔位，然后换膜转盘复位，抽滤杯机械手向下复位，水样收集转盘水平旋转，水样收集瓶管对应下一个水样收集瓶；此时进样蠕动泵开始抽水工作，同时抽滤泵开始抽滤，重复上述步骤进行对新水样抽滤。
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