CN109682651A - 一种便携式沿海建筑物表面氯离子的收集装置及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种便携式沿海建筑物表面氯离子的收集装置及检测方法;该装置包括三脚架,双路大气采样仪,第一、二砂芯漏斗,第一、二防倒吸装置;所述双路大气采样仪设置在所述三脚架上,所述第一砂芯漏斗、第二砂芯漏斗分别设置在所述双路大气采样仪的左右侧,所述第一防倒吸装置的一端与第一砂芯漏斗的大直径端通过橡胶连管相连通,另一端与双路大气采样仪的抽吸口通过橡胶连管相连通;所述第二防倒吸装置一端与第二砂芯漏斗的大直径端通过橡胶连管相连通,另一端与双路大气采样仪的抽吸口通过橡胶连管相连通。采用本发明的装置及检测方法能排除平均风速、风向等因素的影响,通过空气中氯离子浓度与建筑物表面浓度关系,得到建筑外表面氯离子浓度。
Description
技术领域
本发明涉及一种便携式沿海建筑物表面氯离子的收集装置与检测方法,主要包括沿海建筑物表面气体的收集方法、密封运输及检测方式。
背景技术
在沿海地区中的大气环境中,由于海水含盐量高,海平面上方气流携带氯离子随着海风来到陆地上。氯离子是海水盐分的主要成分,对于建筑特别是混凝土建筑、金属结构部件的腐蚀有显著的影响,空气中氯离子含量越高,在建筑外表面沉积量也越大,给社会的经济造成巨大影响。所以,对于建筑物外表面中的氯离子的检测十分重要。
目前氯离子的采集方法主要有湿烛法和挂片法两种方法。其中,ISO9223标准中氯离子的采集方法为湿烛法,而国内大气网站常用的采集方法为挂片法。两种方法的采样装置见图1、2。分析方法为汞液滴定法和分光光度计法。通过对不同氯离子浓度的采集和对比分析表明:湿烛法和挂片法两种采样方法得到的氯离子沉降速率有较明显的差异;在风速较大的情况下,两种方法均会产生较大误差;同时两种方法都没有反映出建筑物表面的状况。
通过对现有专利文献的检索发现,申请号201520758395.1的中国实用新型专利公开了一种大气环境中氯离子沉积量测定的采集装置;包括收集瓶及插入收集瓶中的氯离子采集装置;收集瓶包括瓶体及盛有溶液的集液盘,集液盘安装在所述瓶体的下部;氯离子采集装置包括柱芯、卡槽、卡箍及呈管状的纱布,呈管状的纱布套设在柱芯上,卡槽将柱芯上方的纱布卡牢并密封,所述卡箍将柱芯中部的纱布固定并插入瓶口,纱布的自由端自然下垂浸入到瓶内的溶液中。采用该装置进行氯离子沉积量测定,同样存在在风速较大的情况下会产生较大误差;且不能反映出建筑物表面的状况的缺陷。
发明内容
由于沿海地区风速一般都较大,且对建筑物产生直接影响的是其表面的氯离子含量,因此鉴于此,本发明的目的在于提供一种便携式沿海建筑物表面氯离子的收集装置及检测方法;该装置与建筑物表面氯离子建立关联,该方法结合采集过程中的影响因素,可以较好地实现对于沿海地区建筑物表面氯离子收集、测定与转化。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
本发明涉及一种便携式沿海建筑物表面氯离子的收集装置,所述装置包括三脚架、双路大气采样仪、第一砂芯漏斗、第二砂芯漏斗、第一防倒吸装置和第二防倒吸装置;所述双路大气采样仪设置在所述三脚架上,所述第一砂芯漏斗、第二砂芯漏斗分别设置在所述双路大气采样仪的左右侧,所述第一防倒吸装置的一端与第一砂芯漏斗的大直径端通过橡胶连管相连通,另一端与双路大气采样仪的抽吸口通过橡胶连管相连通;所述第二防倒吸装置一端与第二砂芯漏斗的大直径端通过橡胶连管相连通,另一端与双路大气采样仪的抽吸口通过橡胶连管相连通。
优选的,所述三脚架离地1.2~2m。
优选的,所述双路大气采样仪的抽吸流量为0.8~1.2L/min。
优选的,所述双路大气采样仪分时段进行不间断的2小时抽吸。
优选的,所述收集装置还包括转移采集样品的移液器,以及容纳采集样品的收集瓶。
优选的,所述收集瓶内置的采集液为0.06%(质量百分比浓度)的Na2CO3溶液或者去离子水。
本发明还涉及一种沿海建筑物表面氯离子的检测方法,所述方法包括如下步骤:
S1、在离海1000m以上距离收集空白样,通过离子色谱分析获得空白样浓度值:C0,单位为mg/L;
S2、采用上述的收集装置一次性收集两个平行样;通过离子色谱分析获得两个平行浓度值:C1、C2,单位为mg/L;
S3、根据以下公式计算得到大气中氯离子浓度C*:
C为检测浓度样,单位为mg/L;C*为大气中氯离子浓度,单位为mg/m3,t为采样时间,单位为min,v为采样速率,单位为min/L;
S4、根据以下公式将大气中氯离子浓度与建筑物表面氯离子浓度进行关联、转换:Cs,air=C*e-0.005d,Cs,air为建筑物表面浓度,d为测量点距离建筑物表面的直线距离。
优选的,所述离子色谱分析采用的离子色谱:ICS-2000、带KOH淋洗液发生系统;分析柱:IonPac AG15+IonPac AS19;洗涤液梯度:3mM,0-12.5min:3-43mM,12.5-32.5min;洗涤液流速:1.0mL/min。
优选的,所述离子色谱分析采用检测方式为抑制性电导检测。
与现有技术相比,本发明的有益效果如下:
1、采用本发明的装置进行沿海建筑物表面氯离子的收集,过程简单易于操作,同时排除了平均风速、风向、湿度等因素的干扰,精度较高,适合不能及时检测的情况;
2、本发明的装置通过小型抽吸式的空气采集器方式收集空气,配合压强平衡的原理对样品进行回收,极大地提高了收集精度;
3、采用本发明的装置及方法进行沿海建筑物表面氯离子的收集,能够很好的将建筑表面的氯离子浓度与空气中氯离子相联系;
4、和传统方案相比,本发明的装置及方法排除了平均风速、风向、湿度等因素的干扰,并且考虑到海洋中氯离子由海风所携带,所以设置三脚架于1.2m-2.0m高度,使得收集精度更高;
5、该装置还严格考虑收集时气密性与运输时气密性,提高了保存的精度。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述,本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显:
图1为湿烛法采样装置示意图;
图2为干片法采样装置示意图;
图3为本发明的便携式沿海建筑物表面氯离子的收集装置示意图;
图4为离海岸距离氯离子浓度的影响图;
其中,1为三脚架,2为小型大气采样仪,3为第一砂芯漏斗,4为第二砂芯漏斗,5为第一防倒吸装置,6为第二防倒吸装置,7为铁架,8为橡胶连管。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明,但不以任何形式限制本发明。应当指出的是,对本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干调整和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明强调海边氯离子的收集过程,主要立足于建立空气中氯离子对于建筑物表面的影响,将两者建立联系,通过空气中氯离子就能得到建筑物表面的氯离子浓度。在仪器使用上,采用均为便携式仪器,并且严密的考虑了收集物收集过程中的密封性及运输过程中的保存性,适宜长距离的海边的氯离子的收集与检测,详细考虑了收集高度、距海距离等因素。具体见以下实施例:
实施例
本实施例涉及一种便携式沿海建筑物表面氯离子的收集装置与检测方法:所述装置如图3所示,所述装置包括三脚架1、双路大气采样仪2、第一砂芯漏斗3、第二砂芯漏斗4、第一防倒吸装置5、第二防倒吸装置6、移液器以及内置去离子水或者0.06%Na2CO3溶液的收集瓶;所述双路大气采样仪2设置在所述三脚架1上,所述第一砂芯漏斗3、第二砂芯漏斗4分别设置在所述双路大气采样仪2的左右侧的侧面铁架7上,所述第一防倒吸装置5的一端与第一砂芯漏斗3的大直径端通过橡胶连管相连通,另一端与双路大气采样仪2的抽吸口通过橡胶连管相连通;所述第二防倒吸装置6一端与第二砂芯漏斗4的大直径端通过橡胶连管相连通,另一端与双路大气采样仪的抽吸口通过橡胶连管相连通。
在双路大气采样仪的整个抽吸过程结束过后,待气压平衡后,通过吸液器抽吸并装入一次性收集瓶中,进行密封(用胶带或者抽压装置进行密封)。
为了提高收集精度,排除了平均风速、风向、湿度等因素的干扰,并且在设置是考虑到海洋中氯离子由海风所携带,作为本实施例的一个优选方案,设置三脚架离地1.2~2m。
同样为了提高收集精度,本实施例中双路大气采样仪的抽吸流量为0.8~1.2L/min;且采取分时段进行不间断的2~24h抽吸。
本实施例的便携式沿海建筑物表面氯离子的收集与检测方法,包括如下步骤:
1、收集准备:
1)采集液的选择与制备
制备0.06%的Na2CO3溶液或者去离子水,并且将采集液用洁净的溶液瓶(溶液瓶需洗净,无氯离子或低氯离子含量)分装并用胶带密封,即得到用于容纳采集样品的收集瓶。
2)仪器及耗材的准备
前述的便携式沿海建筑物表面氯离子的收集装置,其中,双路大气采样仪采用TQ-1000双路大气采样仪,移液器采用一次性移液管(或一次性量筒针管);还需准备密封胶带、若干真空袋。
2、运输及保存:
将所有仪器及配好溶液放入真空袋中,防止运输过程中氯离子沾染在仪器中。
3、测量过程:
1)空白样的收集
选择在离海1000m以上距离收集一只10ml的0.06%的Na2CO3溶液或者10ml去离子水作为空白样,并进行密封储存。
2)实验样的收集与密封
将三脚架设置在离地1.5m高处,采用本实施例的收集装置进行大气收集。
每次取样时都要用配置的溶液洗涤连接装置和玻璃仪器,每次取液均用一次性移液管和洗耳球配合使用;
一次性用收集瓶收集两个平行样,每次样品溶液(去离子水或者0.06%Na2CO3溶液)量为5ml,收集时选择双路大气采样仪的抽吸流量为1L/min,取全天值时选择24h不间断工作,若测量分时段(早、中、晚)值时,一般选择早(6点-8点)、中(12点-14点)、晚(18点-20点)三个时段,进行不间断的2小时抽吸;
在结束后同样配合一次性移液管和洗耳球将实验溶液转入一次性带刻度的装液容器(即收集瓶),并将其密封;
如需连续测量多天数据时,要用空白样品溶液将仪器洗涤10次,以尽可能的排除干扰。
4.检测分析:
检测条件:
离子色谱:ICS-2000,带KOH淋洗液发生系统
分析柱:IonPac AG15+IonPac AS19
洗涤液梯度:3mM,0-12.5min:3-43mM,12.5-32.5min
洗涤液流速:1.0mL/min
检测方式:抑制性电导检测
通过离子色谱分析可以获得两个平行浓度值:C1C2
空白样均值为:C0
5.浓度计算公式:
C为检测浓度样,单位为mg/L
C*为大气中氯离子浓度,单位为mg/m3
t为采样时间,单位为min
v为采样速率,单位为min/L
6.建筑物表面氯离子含量的确定方法:
根据海岸线或距离海岸线一定距离的氯离子浓度,如图4,可以通过Cs,air=C*e-0.005d,Cs,air为建筑物表面浓度,d为测量点距离建筑物表面的直线距离;进行转换,将空气中氯离子浓度与建筑物表面氯离子浓度进行关联,并实现转换。
综上所述,本发明通过小型抽吸式的空气采集器方式收集空气,配合压强平衡的原理对样品进行回收,配以密封胶带对溶液进行密封,极大地提高了收集精度;在此基础上,采取离子色谱分析仪对密封样品进行氯离子含量的检测;并通过与建筑外表面相联系,通过空气中氯离子与距离可以得到建筑外表面氯离子浓度。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是,本发明并不局限于上述特定实施方式,本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改,这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下,本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (9)
1.一种便携式沿海建筑物表面氯离子的收集装置,其特征在于,所述装置包括三脚架、双路大气采样仪、第一砂芯漏斗、第二砂芯漏斗、第一防倒吸装置和第二防倒吸装置;所述双路大气采样仪设置在所述三脚架上,所述第一砂芯漏斗、第二砂芯漏斗分别设置在所述双路大气采样仪的左右侧,所述第一防倒吸装置的一端与第一砂芯漏斗的大直径端通过橡胶连管相连通,另一端与双路大气采样仪的抽吸口通过橡胶连管相连通;所述第二防倒吸装置一端与第二砂芯漏斗的大直径端通过橡胶连管相连通,另一端与双路大气采样仪的抽吸口通过橡胶连管相连通。
2.根据权利要求1所述的便携式沿海建筑物表面氯离子的收集装置,其特征在于,所述三脚架离地1.2~2m。
3.根据权利要求1所述的便携式沿海建筑物表面氯离子的收集装置,其特征在于,所述双路大气采样仪的抽吸流量为0.8~1.2L/min。
4.根据权利要求1所述的便携式沿海建筑物表面氯离子的收集装置,其特征在于,所述双路大气采样仪分时段进行不间断的2~24h抽吸。
5.根据权利要求1所述的便携式沿海建筑物表面氯离子的收集装置,其特征在于,所述收集装置还包括转移采集样品的移液器,以及容纳采集样品的收集瓶。
6.根据权利要求5所述的便携式沿海建筑物表面氯离子的收集装置,其特征在于,所述收集瓶内置的采集液为0.06%的Na2CO3溶液或者去离子水。
7.一种沿海建筑物表面氯离子的检测方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:
S1、在离海1000m以上距离收集空白样,通过离子色谱分析获得空白样浓度值:C0,单位为mg/L;
S2、采用如权利要求1所述的收集装置一次性收集两个平行样;通过离子色谱分析获得两个平行浓度值:C1、C2,单位为mg/L;
S3、根据以下公式计算得到大气中氯离子浓度C*:
C为检测浓度样,单位为mg/L;C*为大气中氯离子浓度,单位为mg/m3,t为采样时间,单位为min,v为采样速率,单位为min/L;
S4、根据以下公式将大气中氯离子浓度与建筑物表面氯离子浓度进行关联、转换:Cs,air=C*e-0.005d,Cs,air为建筑物表面浓度,d为测量点距离建筑物表面的直线距离。
8.根据权利要求7所述的沿海建筑物表面氯离子的检测方法,其特征在于,所述离子色谱分析采用的离子色谱:ICS-2000、带KOH淋洗液发生系统;分析柱:IonPac AG15+IonPacAS19;洗涤液梯度:3mM,0-12.5min:3-43mM,12.5-32.5min;洗涤液流速:1.0mL/min。
9.根据权利要求7所述的沿海建筑物表面氯离子的检测方法,其特征在于,所述离子色谱分析采用检测方式为抑制性电导检测。
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