CN109342614A - 水样处理系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及水处理技术领域，提供了一种水样处理系统，包括：萃取机构、解析机构和联动机构；萃取机构包括第一腔室，第一腔室设有水样出入口和第一萃取物出入口；解析机构包括第二腔室，第二腔室设有载气入口、载气出口和第二萃取物出入口，载气出口连接有色谱柱；联动机构设有安装部件和运输部件，安装部件固定于运输部件上，用于固定萃取物，运输部件能够在第一萃取物出入口和第二萃取物出入口之间移动。本发明通过联动机构将萃取机构和解析机构连接起来，集萃取和解析功能于一体，自动化程度高；还能够将有机物萃取和解析分离，能有效的隔离水分，解决色谱柱进水的问题；萃取机构模拟实验室萃取方式，保证萃取效率和实验准确率。
Description
技术领域
本发明涉及水处理技术领域，特别是涉及一种水样处理系统。
背景技术
固相微萃取技术采用涂有固定相的熔融石英纤维(萃取头)来吸附、富集样品中的待测物质。将萃取头浸入样品溶液中一段时间，同时搅拌溶液以加速两相间达到平衡的速度，待平衡后将纤维头取出插入气相色谱汽化室，热解吸涂层上吸附的物质。被萃取物在汽化室内解吸后，靠流动相将其导入色谱柱，完成提取、分离、浓缩的全过程。
在环境监测领域，要求对水中有机污染物进行定量的分析，固相微萃取技术因而在水体分析中得到了广泛的应用。
因为有机污染物种类繁多，水体有机污染物分析量极大，需要极大地提高固相微萃取分析的自动化程度。申请号为CN201310317884.9的专利提出一种海水中有机污染物富集装置及富集方法，其公开了一种富集装置，并且记载了采用机械臂完成萃取材料的转移。但是，该装置仅能完成有机物富集，需要将富集处理后的有机物需要人工的转移到另外的解析装置中，才能完成有机物的富集和解析作业，，自动化程度有限。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明的目的是提供一种水样处理系统，解决现有技术中无法将集萃取和解析功能集于一体的水中有机物处理系统，极大的改善了水中有机物检测装置自动化程度低的问题。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供一种水样处理系统，包括：萃取机构、解析机构和联动机构；其中，
所述萃取机构包括第一腔室，所述第一腔室设有水样出入口和第一萃取物出入口；
所述解析机构包括第二腔室，所述第二腔室设有载气入口、载气出口和第二萃取物出入口，所述载气出口连接有色谱柱；
所述联动机构设有安装部件和运输部件，所述安装部件固定于所述运输部件上，用于固定萃取物，所述运输部件能够在所述第一萃取物出入口和所述第二萃取物出入口之间移动。
其中，所述联动机构还包括至少一个密封端，所述密封端与第一萃取物出入口和/或第二萃取物出入口可接触密封地设置。
其中，所述第二腔室还包括开设在底端且保持连通设置的第二载气入口，所述第二载气入口与所述载气出口连通设置。
优选地，所述萃取机构和解析机构的顶部处于同一水平高度，且所述联动机构位于所述萃取机构和解析机构的顶部。
其中，所述运输部件包括第一水平丝杆机构和第一竖直丝杆机构，所述第一水平丝杆机构包括相互啮合的第一螺杆和第一螺母，所述第一竖直丝杆机构包括相互啮合的第二螺杆和第二螺母，所述第一螺母、第二螺母与所述安装部件固定连接，所述安装部件通过所述第一螺母水平运动，通过所述第二螺母竖直运动。
其中，还包括第一加热装置和第二加热装置，所述第一加热装置用于给所述第一腔室加热，所述第二加热装置用于给所述第二腔室加热。
其中，还包括搅拌机构，所述搅拌机构包括搅拌器和搅拌子，所述搅拌器与所述搅拌子驱动的连接，所述搅拌子设于所述第一腔室内。
其中，所述搅拌机构为磁力搅拌器，所述搅拌器为磁力产生装置，所述第一腔室内设有与所述搅拌器配合的搅拌子。
其中，所述联动机构还包括第一密封垫和第二密封垫，所述安装部件的第一端位于所述第一萃取物出入口的上方，所述安装部件的第二端位于所述第二萃取物出入口的上方，所述第一密封垫设于安装部件的第一端，所述第二密封垫设于安装部件的第二端，所述运输部件携带所述第一密封垫移动至所述第一萃取物出入口时，所述第一密封垫密封所述第一腔室，所述第二密封垫密封所述第二腔室，所述运输部件携带所述第一密封垫移动至所述第二萃取物出入口时，密封所述第二腔室。
其中，所述解析机构位于所述萃取机构的上方，且通过所述联动机构连接，所述联动机构包括第二竖直丝杆机构。
其中，所述安装部件包括钢针，所述钢针一端连接于所述运输部件，另一端连接于所述萃取物。
其中，还包括三通接头，所述载气入口包括第一载气入口和第二载气入口，所述三通接头的第一端口与所述第一载气入口连通，所述三通接头的第二端口与所述载气出口连通，所述三通接头的第三端口与第二腔室连通，且所述第三端口的口径小于所述第一端口和第二端口的口径。
(三)有益效果
本发明提供的一种水样处理系统，通过联动机构将萃取机构和解析机构连接起来，本系统集萃取和解析功能于一体，自动化程度高；本系统还能够将有机物萃取和解析分离，能有效的隔离水分，解决色谱柱进水的问题；本系统的萃取机构完全模拟实验室萃取方式，保证萃取效率和实验准确率。
附图说明
图1为本发明实施例1的结构示意图；
图2为本发明实施例2的结构示意图；
图3为本发明实施例2三通接头的结构示意图。
图中，1、萃取机构；11、第一腔室；111、水样出入口；112、第一萃取物出入口；2、解析机构；21、第二腔室；211、载气入口；212、载气出口；213、第二萃取物出入口；214、第一载气入口；215、第二载气入口；3、联动机构；31、安装部件；321、第一水平丝杆机构；322、第一竖直丝杆机构；323、第二竖直丝杆机构；4、第一加热装置；5、第二加热装置；61、搅拌器；62、搅拌子；7、第一密封垫；8、第二密封垫；9、第三加热装置；10、三通接头；101、第一端口；102、第二端口；103、第三端口；20、萃取物。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
如图1-3所示，本发明公开一种水样处理系统，包括：萃取机构1、解析机构2和联动机构3；其中，
萃取机构1包括第一腔室11，第一腔室11设有水样出入口111和第一萃取物出入口112；
解析机构2包括第二腔室21，第二腔室21设有载气入口211、载气出口212和第二萃取物出入口213，载气出口212连接有色谱柱；
联动机构3设有安装部件31和运输部件，安装部件31固定于运输部件上，用于固定萃取物，运输部件能够在第一萃取物出入口112和第二萃取物出入口213之间移动。
其中，联动机构3还包括至少一个密封端，密封端与第一萃取物出入口112和/或第二萃取物出入口213可接触密封地设置。
本发明提供的一种水样处理系统，通过联动机构将萃取机构和解析机构连接起来，本系统集萃取和解析功能于一体，自动化程度高；本系统中的安装部件具有的密封端，能够与第一萃取取物出入口112和/或第二萃取取物出入口213可接触的密封，还确保萃取和/或解析过程中，有效避免水分的进入的同时，减少载气的用量，在提高监测效率的同时，减少了监测对环境的影响；本系统的萃取机构完全模拟实验室萃取方式，保证萃取效率和实验准确率。
具体的，水样和萃取物在第一腔室11中进行萃取，萃取完成后，将萃取物20移至第二腔室21，结合载气和色谱柱对萃取物20进行解析实验，最终的到水样的实验结果。
实施例1：
如图1所示，本实施例萃取机构1和解析机构2的顶部处于同一水平高度，且联动机构3位于萃取机构1和解析机构2的顶部。本实施例中的联动机构3的运输部件可以在第一腔室11和第二腔室21之间水平运动，带动安装部件31夹持的萃取物20进入第一腔室11进行萃取，之后进入第二腔室21进行解析。具体的，本实施例中的水样出入口111设于第一腔室11的底部，第一萃取物出入口112设于顶部；载气入口211设于第二腔室21侧面，载气出口212设于底部，第二萃取物出入口213设于顶部。第一萃取物出入口112与第二萃取物出入口213相平，便于联动机构3将萃取物20从第一腔室11转移至第二腔室21。本实施例中的安装部件31可以为各种夹持装置或机械手等，运输部件可以为各种滑道、滑轨和传送带等水平和垂直运送装置。本实施例中萃取机构1在解析机构2的左侧。
优选地，第二腔室21还包括开设在底端且保持连通设置的第二载气入口215，第二载气入口215与载气出口212连通的设置；以此，设置在第二腔室底端的第二载气入口215，极其方便的控制通过载气出口带出有机物的多少。换言之，通过第二载气入口215的分流，可以灵活提供进入载气出口的有机物多少的比例。与此同时，通过设置与载气出口连通设置的第二载气入口215，便于在解析完成后，进入分析阶段时接通载气，例如，通过第二载气入口215接通氮气，直接接通与之连通的载气出口，可精准的控制载气途径第二腔室后带走的有机物，避免载气全程通过第二腔室时造成分析过程中拖尾现象，极大的提高了有机物在分析过程中的灵敏度与精准度。
优选地，运输部件包括第一水平丝杆机构321和第一竖直丝杆机构322，第一水平丝杆机构321包括相互啮合的第一螺杆和第一螺母，第一竖直丝杆机构322包括相互啮合的第二螺杆和第二螺母，第一螺母、第二螺母与安装部件31固定连接，安装部件通过第一螺母水平运动，通过第二螺母竖直运动。具体的，第一竖直丝杆机构322带动安装部件31和萃取物20竖直运动，使萃取物20运动从第一萃取物出入口112进入到第一腔室11内，进行萃取，萃取完毕后，第一竖直丝杆机构322带动安装部件31和萃取物20升起，第一水平丝杆机构321带动安装部件31和萃取物20平移至第二腔室21的第二萃取物出入口213，第一竖直丝杆机322下降带动安装部件31和萃取物20进入第二腔室21内，进行解析，完成萃取和解析的实验流程。具体的，两个丝杆机构均可以通过旋转螺杆使螺母进行直线往复运动，从而实现安装部件31和萃取物20的水平和竖直的运动。
优选地，还包括第一加热装置4和第二加热装置5，第一加热装置4用于给第一腔室11加热，第二加热装置5用于给第二腔室21加热。具体的，本实施例中的第一加热装置4和第二加热装置5可以为加热套等，分别包围于第一腔室11和第二腔室21的外侧，进行加热，也可以利用其他防水加热体分别放置在第一腔室11和第二腔室21内，加速萃取和解析的实验进程。
优选地，还包括搅拌机构，搅拌机构包括搅拌器61和搅拌子62，搅拌器61与搅拌子62驱动的连接，搅拌子62设于第一腔室21内；以此，萃取容器内部的水样在搅拌器61和搅拌子62共同作用下运动，而萃取物保持固定，从而达到提高萃取效率的同时，避免了涂附在萃取物表层上的萃取材料的磨损，确保每次萃取的有机物均等，很好的解决了现有技术中自动化检测的萃取装置检测结果一致性差的问题。
一种优选的实施方式中，搅拌机构为磁力搅拌器，搅拌器61为磁力产生装置，第一腔室11内设有与搅拌器61配合的搅拌子13；以此，通过利用磁性物质同性相斥的特性，通过不断变换搅拌器61的两端的极性来推动搅拌子62转动，通过搅拌子62的转动带动水样旋转，使水样均匀混合，加快萃取速率，也减少了搅拌装置与萃取部件碰撞的可能，尽可能的避免萃取部件上萃取材料的损耗。
同时，本实施例中的搅拌子62还可以为搅拌棒或叶片等，当然，搅拌机构还可以是电连接的搅拌器61和搅拌子62，搅拌器61用于给搅拌子62供电，搅拌子62用于搅拌第一腔室11中的水样，充分萃取，加快萃取速率。
优选地，一种具体的实施方式中，所述联动机构3的密封端包括第一密封垫7和第二密封垫8，所述安装部件31的第一端位于所述第一萃取物出入口112的上方，所述安装部件31的第二端位于所述第二萃取物出入口213的上方，所述第一密封垫7设于安装部件31的第一端，所述第二密封垫8设于安装部件31的第二端，所述运输部件携带所述第一密封垫7移动至所述第一萃取物出入口112时，所述第一密封垫7密封所述第一腔室11，所述第二密封垫8密封第二腔室21，所述运输部件携带所述第一密封垫7移动至所述第二萃取物出入口213时，密封所述第二腔室21。具体的，第一密封垫7跟随安装部件31一起运动，当萃取物20进入第一腔室11内，第一密封垫7恰好能将第一萃取物出入口112密封住，此时，第二密封垫8将第二萃取物出入口213密封住。当萃取物20进入第二腔室21时，相应的第一密封垫7恰好能将第二萃取物出入口213密封住。
实施例2：
本实施例与实施例1基本相同，为了描述的简要，在本实施例的描述过程中，不再描述与实施例1相同的技术特征，仅说明本实施例与实施例1不同之处：
实施例1中的萃取机构1和解析机构2为水平设置，本实施例中的萃取机构1和解析机构2为竖直设置。
本实施例中的解析机构2位于萃取机构1的上方，且通过联动机构3连接。本实施例中第一萃取物出入口112位于第一腔室11的顶部，第二萃取物出入口213位于第二腔室21的底部，运输部件可以上下运动，萃取物20在萃取机构1和解析机构2之间运动。优选地，联动机构3包括第二竖直丝杆机构323。由于本实施例中的萃取机构1和解析机构2为竖直设置，因此仅需要丝杆机构带动安装部件31和萃取物20竖直运动，将萃取物20从第二腔室21送入至第一腔室11内，进行萃取，萃取完毕后，萃取物20从第一腔室11送入至第二腔室21内，进行解析。本实施例中联动机构3也还包括第一密封垫和第二密封垫(图中未示出)，其分别用于密封第一腔室和第二腔室。
优选地，安装部件31包括钢针，钢针一端连接于运输部件，另一端连接于萃取物20。本实施例中钢针取代机械手等夹持装置作为安装部件，由于萃取物20本身为疏水，在萃取物20脱离水样时，其表面会沾有水分，利用钢针进行连接，由于本实施例的钢针很细，避免表面挂有水珠的现象，提高实验准确率。
优选地，还包括第三加热装置9，第三加热装置9用于给第二腔室21加热；以此，通过第三加热装置对第二腔室的加热，确保了第二腔室内有机物从萃取物上脱离与解析。优选地，还包括三通接头10，载气入口211包括第一载气入口214和第二载气入口215，三通接头10的第一端口101与第一载气入口214连通，三通接头的第二端口102与载气出口212连通，三通接头10的第三端口103与第二腔室21连通，且第三端口103的口径小于第一端口101和第二端口102的口径。具体的，本实施例中的第二载气入口215设于第二腔室的底部。优选的，第三端口103的内径为中间段较小，两开口端内经较大的喇叭口外形；进一步地，两开口段的内经大于其中间连接段的内经，且内经渐缩的的设置；换言之，气流通过第二端口102与第三端口103的连通通道的阻尼，大于通过第二端口102与第一端口101的连通通道的阻尼。以此，优化第三端口103的内径，空气从第三端口103通过具有更大的阻力，故大部分载气通过第二端口102输出，进入色谱柱。换言之，当系统处于萃取状态时，虽然此时第二腔室21与外界空气是相通的，但是由于部分第三端口103具有极细的口径，其对气体的阻力大于色谱柱对气体的阻力，因此，气体主要通过第一端口101进入色谱柱。而由于仍然有少量载气通过第三端口103持续进入第二腔室21的内腔，使得空气无法进入第二腔室21，确保第二腔室21的内腔无空气进入。
本实施例的工作过程为：将萃取物20移至第一腔室11内进行萃取，打开第一载气入口214，通入载气，载气从载气出口212输出，进入色谱柱；萃取完毕后，萃取物20移至第二腔室内，利用第三加热装置9对第二腔室21加热，进行解析，关闭第一载气入口214，打开第二载气入口215，载气通过第二载气入口215进入第二腔室21，将解析出来的有机物组分带入色谱柱。待解析完成后，关闭第二载气入口215，打开第一载气入口214，进入色谱分离模式。
本发明提供的两个实施例，通过联动机构将萃取机构和解析机构连接起来，本系统集萃取和解析功能于一体，自动化程度高；本系统还能够将有机物萃取和解析分离，能有效的隔离水分，解决色谱柱进水的问题；本系统的萃取机构完全模拟实验室萃取方式，保证萃取效率和实验准确率。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种水样处理系统，其特征在于，包括：萃取机构、解析机构和联动机构；其中，
所述萃取机构包括第一腔室，所述第一腔室设有水样出入口和第一萃取物出入口；
所述解析机构包括第二腔室，所述第二腔室设有载气入口、载气出口和第二萃取物出入口，所述载气出口连接有色谱柱；
所述联动机构设有安装部件和运输部件，所述安装部件固定于所述运输部件上，用于固定萃取物，所述运输部件携带所述安装部件在所述第一萃取物出入口和所述第二萃取物出入口之间移动。
2.如权利要求1所述的水样处理系统，其特征在于，所述联动机构还包括至少一个密封端，所述密封端与第一萃取物出入口和/或第二萃取物出入口可接触密封地设置。
3.如权利要求2所述的水样处理系统，其特征在于，所述第二腔室还包括开设在底端且保持连通设置的第二载气入口，所述第二载气入口与所述载气出口连通设置。
4.如权利要求3所述的水样处理系统，其特征在于，还包括第一加热装置和第二加热装置，所述第一加热装置用于给所述第一腔室加热，所述第二加热装置用于给所述第二腔室加热。
5.如权利要求4所述的水样处理系统，其特征在于，还包括搅拌机构，所述搅拌机构包括搅拌器和搅拌子，所述搅拌器与所述搅拌子驱动的连接，所述搅拌子设于所述第一腔室内。
6.如权利要求5所述的水样处理系统，其特征在于，所述搅拌机构为磁力搅拌器，所述搅拌器为磁力产生装置，所述第一腔室内设有与所述搅拌器配合的搅拌子。
7.如权利要求2所述的水样处理系统，其特征在于，所述密封端包括第一密封垫和第二密封垫，所述安装部件的第一端位于所述第一萃取物出入口的上方，所述安装部件的第二端位于所述第二萃取物出入口的上方，所述第一密封垫设于安装部件的第一端，所述第二密封垫设于安装部件的第二端，所述运输部件携带所述第一密封垫移动至所述第一萃取物出入口时，所述第一密封垫密封所述第一腔室，所述第二密封垫密封所述第二腔室，所述运输部件携带所述第一密封垫移动至所述第二萃取物出入口时，密封所述第二腔室。
8.如权利要求1所述的水样处理系统，其特征在于，所述解析机构位于所述萃取机构的上方，且通过所述联动机构连接，所述联动机构包括第二竖直丝杆机构。
9.如权利要求8所述的水样处理系统，其特征在于，所述安装部件包括钢针，所述钢针一端连接于所述运输部件，另一端连接于所述萃取物。
10.如权利要求7-9中任意一项所述的水样处理系统，其特征在于，还包括三通接头，所述载气入口包括第一载气入口和第二载气入口，所述三通接头的第一端口与所述第一载气入口连通，所述三通接头的第二端口与所述载气出口连通，所述三通接头的第三端口与第二腔室连通，且所述第三端口的口径小于所述第一端口和第二端口的口径。
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