CN109110856A - 一种水中油类自动萃取系统和分析系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水中油类自动萃取系统和分析系统，该分析系统包含该萃取系统，该萃取系统包括萃取剂注入装置、萃取液转移装置、搅拌器、萃取容器、分离容器和距离传感器；萃取剂注入装置用于从萃取剂容器中抽取萃取剂至萃取容器；搅拌器用于搅拌萃取容器中的待萃取水样和萃取剂；萃取液转移装置用于从萃取容器中吸取搅拌后静止分层后的含有部分水的萃取液并将含有部分水的萃取液转移至分离容器中，分离容器的截面积小于萃取容器的截面积，分离容器用于增加萃取液层的高度；距离传感器位于萃取容器上，用于检测萃取液的界面高度。本发明解决了人体直接接触有毒有害试剂、劳动强度大、测量结果一致程度差的问题。
Description
技术领域
本发明涉及水中油类浓度测量技术领域，特别是涉及一种水中油类自动萃取系统和分析系统。
背景技术
萃取操作，是利用组分在溶剂和水中有不同的溶解度来分离混合物的单元操作。利用物质在水与溶剂中溶解度或分配系数的不同，使溶质物质从水中转移到另外一种溶剂中的方法。通常使用分液漏斗。溶剂与水的比重不同，萃取后水与溶剂靠重力作用分层，如果溶剂比重比水小则在水的上层，如果溶剂比重比水大则溶剂在水的下面。手工操作分液漏斗时，需要人工将水和溶剂加入分液漏斗中，左手握住旋紧的旋塞，右手握住漏斗盖，双手振荡数分钟，使溶剂与水充分混合，把水中某些物质萃取到溶剂中。将分液漏斗竖直放置铁架台上静止分层。
手工萃取操作中，使用分液漏斗，手工填加试剂和水，手工振荡数分钟，然后将分液漏斗置于铁架台上静止分层，待试剂与水分层后，放掉下层水(如果试剂比水的比重小)，再将试剂收集起来用于测量。手工操作需要手工填加试剂，使试剂暴露在操作的空气之中，而有机溶剂多是易挥发的物质，对人体都有不同程度的伤害。手工振荡的强度较大，连续振荡3分钟比较吃力，而一次振荡十个以上的水样，劳动的强度非常大。手工操作的误差较大，每个样品之间难以保持一致的振荡力度、时间和频次，影响组分在溶剂中的溶解程度。
综上，手工萃取操作无法避免人体直接接触有毒有害试剂，对人体有伤害；劳动强度大，且操作的一致程度差。
发明内容
本发明的目的是提供一种水中油类自动萃取系统和分析系统，以避免人体直接接触有毒有害试剂，解决了对人体有伤害劳动强度大、且操作的一致程度差的问题。
为实现上述目的，本发明提供了一种水中油类自动萃取系统，所述系统包括萃取剂注入装置、萃取液转移装置、搅拌器、萃取容器、分离容器和距离传感器；
所述萃取剂注入装置包括设于萃取剂容器中进液管和设于所述萃取容器中的出液管，所述萃取剂注入装置用于从所述萃取剂容器中抽取萃取剂至所述萃取容器，所述萃取容器用于盛装萃取前的待萃取水样和萃取过程中的待萃取水样和萃取剂的混合液；
所述搅拌器用于搅拌所述萃取容器中的待萃取水样和萃取剂；
所述萃取液转移装置包括设于所述萃取容器中的吸液管和设于所述分离容器中的排液管，所述萃取液转移装置用于从所述萃取容器中吸取搅拌后静止分层后的含有部分水的萃取液并将所述含有部分水的萃取液转移至所述分离容器中，所述分离容器的截面积小于所述萃取容器的截面积，所述分离容器用于增加萃取液的总体高度，以便与水分离；
所述距离传感器位于所述萃取容器上，用于检测所述萃取液与水的界面高度。
可选的，所述萃取剂注入装置还包括一多通阀和注射器，所述多通阀包括一多通口和至少两个单通口，所述注射器与所述多通口连通，所述进液管与一单通口连通，所述出液管与另一单通口连通，所述注射器通过所述多通口和与所述进液管连通的单通口抽取所述萃取剂，所述萃取剂通过与所述出液管连通的单通口和所述出液管进入所述萃取容器中。
可选的，所述搅拌器包括搅拌头、驱动电机和与所述搅拌头连接的搅拌头移动装置，所述驱动电机与所述搅拌头连接，所述驱动电机控制所述搅拌头的转速；所述搅拌头移动装置控制所述搅拌头做上、下、左、右、前、后或360度旋转的运动，实现搅拌头由一个所述萃取容器移动到另一所述萃取容器。
可选的，所述萃取液转移装置还包括设于所述吸液管与所述排液管之间的蠕动泵，所述蠕动泵用于将所述萃取容器中吸取搅拌后静止分层后的含有部分水的萃取液转移至所述分离容器中。
可选的，所述系统还包括清洗装置，所述清洗装置包括与纯水储水箱连接的水管，设于所述水管上的水泵和出水管，所述出水管的管口位于所述萃取容器内。
可选的，所述分离容器包括分离管、设于所述分离管底部的废液排出管和设于所述分离管顶部的通气管，所述废液排出管上设有夹管阀，所述通气管上设有通气阀，所述分离管顶部设于用于插入所述排液管的通孔。
本发明还提供了一种水中油类自动分析系统，所述分析系统包括上述的水中油类自动萃取系统，所述分析系统还包括萃取液导管、比色皿、多通阀、注射器和质控液；
所述多通阀包括一与所述注射器连接的多通口，和多个单通口，所述萃取液导管的一端与第一单通口连接，所述萃取液导管的另一端设于分离容器中；所述比色皿通过连接管与第二单通口连接，所述质控液内设有一与第三单通口连通的吸管；所述分离容器中的萃取液通过所述萃取液导管经所述第一单通口和所述第二单通口进入所述比色皿中，所述比色皿用于测量所述萃取液中油类的浓度。
可选的，所述分析系统还包括与第四单通口连通的第一硅酸镁柱、与第五单通口连通的第二硅酸镁柱，所述硅酸镁柱用于吸附萃取液中的动植物油；所述第一硅酸镁柱、所述第二硅酸镁柱、所述比色皿和所述连接管通过一四通连通。
可选的，所述分析系统还包括与第六单通口连接的空气入管，所述分离容器上的通气管与第七单通口连通，空气通过所述空气入管经所述第六单通口和所述第七单通口和所述通气管进入所述分离容器内，所述空气还用于排空管道内的液体。
可选的，所述注射器上还设有液位传感器，所述液位传感器用于检测所述注射器所收取的液体的液位。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
1、本发明通过萃取剂注入装置自动注入萃取剂，避免了手工操作需要手工填加溶剂，使试剂暴露在操作的空气之中，而有机溶剂多是易挥发的物质，对人体造成的不同程度的伤害，最大限度保证了人体免于化学试剂的伤害。
2、本发明通过搅拌器自动实现搅拌，搅拌程度、时间和频率一致、避免了手工振荡的劳动强度较大，手工操作的误差较大，每个样品之间较难保持一致的振荡力度、时间和频次的问题，间接提高了测量的精度。
3、本发明采用分离容器的截面积小于萃取容器的截面积的分离容器，使用分离容器进行二次分离，不但使萃取液层高度增加，分离效果更好。含有泥沙等杂质的水样，甚至其杂质的体积大于溶剂的体积，在自动移取萃取液时，杂质会使注射器、阀门等自动器件堵塞，无法连续运行。分离容器解决了杂质多的水样的分层问题，使溶剂、水和杂质自动分离并很容易转移到分析系统中进行浓度测量。
4、本发明使用距离传感器检测所述萃取液与水的分界面的高度，解决了萃取液比重小于水和萃取液比重大于水的分离问题，而且对于水样体积变化也能自动识别，因而能准确取出萃取液并测量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的含有水中油类自动萃取系统的分析系统的结构图；
图2为本发明实施例提供的萃取液比重小于水的萃取容器与分离容器的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的萃取液比重大于水的萃取容器与分离容器的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1中虚线框内部分所示，本实施例提供的水中油类自动萃取系统，所述系统包括萃取剂注入装置1、萃取液转移装置2、搅拌器3、萃取容器4、分离容器5和距离传感器6。
其中，所述萃取剂注入装置1包括设于萃取剂容器10中进液管11和设于所述萃取容器4中的出液管12，所述萃取剂注入装置1用于从所述萃取剂容器10中抽取萃取剂至所述萃取容器4，所述萃取容器4用于盛装萃取前的待萃取水样和萃取过程中的待萃取水样和萃取剂的混合液。
在本实施例中，实现自动注入萃取剂的结构还可以包括一多通阀13和注射器14，所述多通阀13包括一多通口131和至少两个单通口132-139，所述注射器14与所述多通口131连通，所述进液管11与一单通口132连通，所述出液管12与另一单通口139连通，所述注射器14通过所述多通口131和与所述进液管11连通的单通口132抽取所述萃取剂，所述萃取剂通过与所述出液管12连通的单通口139和所述出液管12进入所述萃取容器4中。当然，如果本萃取系统仅涉及萃取工序，那么还可以将自动注入萃取剂的结构设置为蠕动泵、和连接于蠕动泵两端的管道的结构，简单的实现萃取剂的注入。当然还可以是其他复杂的实现萃取剂注入的结构。
所述搅拌器3用于搅拌所述萃取容器4中的待萃取水样和萃取剂。在本实施例中，所述搅拌器3包括搅拌头31、驱动电机32和与所述搅拌头31连接的搅拌头移动装置(图中未示出)，所述驱动电机32与所述搅拌头31连接，所述驱动电机32控制所述搅拌头31的转速；所述搅拌头移动装置控制所述搅拌头31做上、下、左、右、前、后或360度旋转的运动，实现搅拌头31由一个所述萃取容器4移动到另一所述萃取容器4。该搅拌器3能够按萃取容器4的位置移动，节约萃取时间，当然，还可以通过移动萃取容器4的实现方案实现不间歇的搅拌工序，适当的去除搅拌头移动装置即可。
所述萃取液转移装置2包括设于所述萃取容器4中的吸液管21和设于所述分离容器5中的排液管22，所述萃取液转移装置2用于从所述萃取容器4中吸取搅拌后静止分层后的含有部分水的萃取液并将所述含有部分水的萃取液转移至所述分离容器5中，所述分离容器5的截面积小于所述萃取容器4的截面积，所述分离容器5用于增加萃取液层的总体高度。在本实施例中，所述萃取液转移装置2还包括设于所述吸液管21与所述排液管22之间的蠕动泵23，所述蠕动泵23用于将所述萃取容器4中吸取搅拌后静止分层后的含有部分水的萃取液转移至所述分离容器5中。所述分离容器5包括分离管51、设于所述分离管51底部的废液排出管52和设于所述分离管52顶部的通气管53，所述废液排出管52上设有夹管阀54，所述通气管53上设有通气阀55，所述分离管51顶部设于用于插入所述排液管22的通孔。
本发明中将分离容器5的截面积设置为小于萃取容器4的截面积是为了将萃取液转移至分离容器5中时，相同体积的萃取液在分离容器5中的液位高度高于在萃取容器4中的液位高度。例如：萃取容器4为一直径约为100毫米的量杯，在其中25毫升的萃取液的液位高度为3.18毫米；而分离容器5为一直径约25毫米圆柱杯，则在其中25毫升萃取液的液位高度为51毫米，这样更容易使萃取液与水分离开。
如图2所示，图2为地表水中油类利用正己烷萃取的情况，测量地表水中油类的方法为紫外法，用正己烷为萃取剂。因正己烷比重比水小而浮于水面上，但因实际测量时水的体积不确定，所以用超声波传感器6测量萃取液层的高度和萃取液层和水层的分界面，从而使吸液管21自动下降到萃取液层中，由蠕动泵23转移到分离管51中，由于分离管51截面积较小，萃取液层的高度增加，而且分离效果较好。然后再用自动注射器14将溶剂抽到紫外光度计中的比色皿8中进行测量。
如图3所示，图3为污水中的油类利用四氯乙烯萃取的情况，测量污水中的油类的方法为红外法，用四氯乙烯为萃取剂，比重比水大。因四氯乙烯比重较大而沉于水样底部，水样中泥沙等杂质也沉在底部。吸液管21从底部将萃取液、泥沙及部分水通过蠕动泵23转移到分离管51中。同样因分离管51截面积小而使萃取液层的高度明显增加，萃取液与泥沙、水的分离效果很好，用自动注射器14很容易从分离管51底部直接吸走萃取液，注射到红外光度计的比色皿8中测量。
为了便于萃取液转移装置准确的转移萃取液，将所述距离传感器6设于所述萃取容器4上，用于检测所述萃取液与水的分界面。当需要将分离容器5中的萃取液转移时，在分离容器5上设置距离传感器6。该距离传感器6为超声波传感器。
所述萃取系统还包括清洗装置7，所述清洗装置7包括与自来水储水箱71连接的水管72，设于所述水管72上的水泵73和出水管74，所述出水管74的管口位于所述萃取容器4内。
综上，本实施例能够自动加萃取剂、自动识别液面高度、自动萃取、自动分离、自动转移溶剂。使人工加萃取剂、萃取、分离等步骤完全自动化。避免了溶剂对人体的伤害，减少了劳动强度，间接提高了浓度测量的精密度。
如图1所示，本实施例提供的水中油类自动分析系统包括上述实施例中的水中油类自动萃取系统，还包括萃取液导管56、比色皿8、多通阀13、注射器14和质控液9；
所述多通阀13包括一与所述注射器14连接的多通口131，和多个单通口132-139，所述萃取液导管56的一端与第一单通口133连接，所述萃取液导管56的另一端设于分离容器5中；所述比色皿8通过连接管83与第二单通口135连接，所述质控液9内设有一与第三单通口138连通的吸管91；所述分离容器5中的萃取液通过所述萃取液导管56经所述第一单通口133和所述第二单通口135进入所述比色皿8中，所述比色皿8用于测量所述萃取液中油类的浓度。
该分析系统还包括与第四单通口134连通的第一硅酸镁柱81、与第五单通口137连通的第二硅酸镁柱82，所述第一硅酸镁柱81、所述第二硅酸镁柱82、所述比色皿8和所述连接管83通过一四通阀84连通。
该分析系统还包括与第六单通口136连接的空气入管，所述分离容器5上的通气管53与第七单通口(图中未示出)连通，空气通过所述空气入管经所述第六单通口136和所述第七单通口和所述通气管53进入所述分离容器5内，所述空气还用于排空管道内的液体。
为了检测被抽取的液体的存储量是否满足待抽取量，在所述注射器14上设有液位传感器141，所述液位传感器141用于检测所述注射器14所收取的液体的液位。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种水中油类自动萃取系统，其特征在于，所述系统包括萃取剂注入装置、萃取液转移装置、搅拌器、萃取容器、分离容器和距离传感器；
所述萃取剂注入装置包括设于萃取剂容器中进液管和设于所述萃取容器中的出液管，所述萃取剂注入装置用于从所述萃取剂容器中抽取萃取剂至所述萃取容器，所述萃取容器用于盛装萃取前的待萃取水样和萃取过程中的待萃取水样和萃取剂的混合液；
所述搅拌器用于搅拌所述萃取容器中的待萃取水样和萃取剂；
所述萃取液转移装置包括设于所述萃取容器中的吸液管和设于所述分离容器中的排液管，所述萃取液转移装置用于从所述萃取容器中吸取搅拌后静止分层后的含有部分水的萃取液并将所述含有部分水的萃取液转移至所述分离容器中，所述分离容器的截面积小于所述萃取容器的截面积，所述分离容器用于增加萃取液的总体高度，以便与水分离；
所述距离传感器位于所述萃取容器和所述分离容器上，用于检测所述萃取液与水的界面高度。
2.根据权利要求1所述的水中油类自动萃取系统，其特征在于，所述萃取剂注入装置还包括一多通阀和注射器，所述多通阀包括一多通口和至少两个单通口，所述注射器与所述多通口连通，所述进液管与一单通口连通，所述出液管与另一单通口连通，所述注射器通过所述多通口和与所述进液管连通的单通口抽取所述萃取剂，所述萃取剂通过与所述出液管连通的单通口和所述出液管进入所述萃取容器中。
3.根据权利要求1所述的水中油类自动萃取系统，其特征在于，所述搅拌器包括搅拌头、驱动电机和与所述搅拌头连接的搅拌头移动装置，所述驱动电机与所述搅拌头连接，所述驱动电机控制所述搅拌头的转速；所述搅拌头移动装置控制所述搅拌头做上、下、左、右、前、后或360度旋转的运动，实现搅拌头由一个所述萃取容器移动到另一所述萃取容器。
4.根据权利要求1所述的水中油类自动萃取系统，其特征在于，所述萃取液转移装置还包括设于所述吸液管与所述排液管之间的蠕动泵，所述蠕动泵用于将所述萃取容器中吸取搅拌后静止分层后的含有部分水的萃取液转移至所述分离容器中。
5.根据权利要求1所述的水中油类自动萃取系统，其特征在于，所述系统还包括清洗装置，所述清洗装置包括与自来水储水箱连接的水管，设于所述水管上的水泵和出水管，所述出水管的管口位于所述萃取容器内。
6.根据权利要求1所述的水中油类自动萃取系统，其特征在于，所述分离容器包括分离管、设于所述分离管底部的废液排出管和设于所述分离管顶部的通气管，所述废液排出管上设有夹管阀，所述通气管上设有通气阀，所述分离管顶部设于用于插入所述排液管的通孔。
7.一种水中油类自动分析系统，其特征在于，所述分析系统包括如权利要求1-6任一项所述的水中油类自动萃取系统，所述分析系统还包括萃取液导管、比色皿、多通阀、注射器和质控液；
所述多通阀包括一与所述注射器连接的多通口，和多个单通口，所述萃取液导管的一端与第一单通口连接，所述萃取液导管的另一端设于分离容器中；所述比色皿通过连接管与第二单通口连接，所述质控液内设有一与第三单通口连通的吸管；所述分离容器中的萃取液通过所述萃取液导管经所述第一单通口和所述第二单通口进入所述比色皿中，所述比色皿用于测量所述萃取液中油类的浓度。
8.根据权利要求7所述的水中油类自动分析系统，其特征在于，所述分析系统还包括与第四单通口连通的第一硅酸镁柱、与第五单通口连通的第二硅酸镁柱，所述硅酸镁柱用于吸附萃取液中的动植物油；所述第一硅酸镁柱、所述第二硅酸镁柱、所述比色皿和所述连接管通过一四通连通。
9.根据权利要求7所述的水中油类自动分析系统，其特征在于，所述分析系统还包括与第六单通口连接的空气入管，所述分离容器上的通气管与第七单通口连通，空气通过所述空气入管经所述第六单通口和所述第七单通口和所述通气管进入所述分离容器内，所述空气还用于排空管道内的液体。
10.根据权利要求7所述的水中油类自动分析系统，其特征在于，所述注射器上还设有液位传感器，所述液位传感器用于检测所述注射器所收取的液体的液位。
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