CN111855342A - 一种土壤挥发性有机物的前处理装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种土壤挥发性有机物的前处理装置及其控制方法，属于土壤检测的前处理设备技术领域。它解决了现有的前处理设备容纳土壤样品数量少且土壤检测不具有较好准确性的问题。在本发明中，通过气固分离机构的流化干燥和冷凝机构的除水功能，土壤中挥发性有机物通过吸附器的吸附剂吸收后，将该吸附器拆卸下来并两端密封，之后，送至实验室检测，这不仅提高检测结果的灵敏度和可靠性，还减少挥发性有机物在采样和运输过程的挥发损失。

Description

一种土壤挥发性有机物的前处理装置及其控制方法

技术领域

本发明属于土壤检测的前处理设备技术领域，涉及一种土壤挥发性有机物的前处理装置及其控制方法。

背景技术

土壤环境质量关系经济社会可持续发展和人民群众身体健康，土壤污染防治是推进生态文明建设和维护国家生态安全的重要内容。在土壤污染物中挥发性有机物污染因其隐蔽性、毒害性、挥发性、持久性和多样性成为土壤环境污染的重大隐患。因此，人们经常需要采取适当的土壤样品，对当地的进行土质检测，以保证该地的土质质量能够符合国家标准，而目前土壤挥发性有机物在采样以及检测过程中，所应用的设备往往是采用只能容纳5g左右的土壤样品用于挥发性有机物，但由于土壤的不均质性，使得这5g的土壤样品不能代表区域土壤环境。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种可容纳更多土壤样品且能使土壤检测具有较好准确性的土壤挥发性有机物的前处理装置及其控制方法。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种土壤挥发性有机物的前处理装置，包括：

气固分离机构；

冷凝机构，其与气固分离机构通过第二管路连接；

吸附器，其一端与冷凝机构连接，所述吸附器的另一端连接有泵体，所述泵体与所述气固分离机构通过第一管路联通。

在上述的一种土壤挥发性有机物的前处理装置中，所述气固分离机构包括分离桶以及插进分离桶内部底端的插管，所述插管与第一管路联通。

在上述的一种土壤挥发性有机物的前处理装置中，所述分离桶的外侧面上围设有加热片，所述分离桶的上端面上设有进料管，所述第二管路与分离桶的连接处设有第一过滤膜。

在上述的一种土壤挥发性有机物的前处理装置中，所述第一管路靠近泵体的一端设有第一阀门，所述第一管路上设有出料管，所述出料管位于第一阀门与泵体之间，所述出料管上设有第二阀门。

在上述的一种土壤挥发性有机物的前处理装置中，所述吸附器与泵体之间通过第五管路连接，所述第五管路上设有第三阀门，所述第一管路与第五管路之间设有支管，所述支管的一端位于第一阀门与插管之间，所述支管的另一端位于泵体与第三阀门之间，所述支管上设有第四阀门。

在上述的一种土壤挥发性有机物的前处理装置中，所述冷凝机构包括外桶以及内桶，所述内桶安装于外桶内，所述外桶的底部与内桶的底部通过套管连接，所述套管上设有第五阀门。

在上述的一种土壤挥发性有机物的前处理装置中，所述外桶侧面的顶端设有上开口，所述外桶侧面的底端设有下开口，所述第二管路与内桶联通，所述第二管路靠近内桶的一端不经过内桶的中心轴线。

在上述的一种土壤挥发性有机物的前处理装置中，所述吸附器内填充有吸附剂。

一种土壤挥发性有机物的前处理装置的控制方法，包括：

S1：将土壤通过进料管放进气固分离机构内，对内桶进行降温；

S2：开启第一阀门、第三阀门、气固分离机构以及泵体，关闭第二阀门、第四阀门以及第五阀门，使得土壤在气固分离机构内粉碎，挥发性有机物与气体混合通过第二管路进入到冷凝机构内，并由冷凝机构进行气液分离，之后，挥发性有机物随气体经过吸附器，吸附器吸收挥发性有机物；

S3：经过一段时间后，开启第二阀门、第四阀门以及第五阀门，关闭第一阀门、第三阀门以及气固分离机构，内桶内的液体通过套管排放出去，气固分离机构内的粉状土壤经过插管、第一管路以及支管，最终通过出料管排放出去。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、在本发明中，通过前处理装置的控制方法，使得该前处理装置能够一次性检测质量较多的土壤样品，并能保证该土壤检测准确性以及可靠性。

2、在本发明中，通过气固分离机构的流化干燥和冷凝机构的除水功能，土壤中挥发性有机物通过吸附器的吸附剂吸收后，将该吸附器拆卸下来并两端密封，之后，送至实验室检测，这不仅提高检测结果的灵敏度和可靠性，还减少挥发性有机物在采样和运输过程的挥发损失。

3、当除水后的混合气体通过第三管路进入至除水器内后，除水器内的第二过滤膜对混合气体再次过滤，即，再次过滤混合气体内的剩余水蒸气，而挥发性有机物不会被第二过滤膜过滤，使得该挥发性有机物通过第四管路进入到吸附器内，并由吸附器内的吸附剂对该挥发性有机物进行吸收。

4、第二管路与分离桶之间的连接处设有第一过滤膜，该第一过滤膜的设置，避免粉状的土壤进入到第二管路内，以使得第二管路不会被粉状土壤堵塞。

5、经过一段时间后，开启第二阀门、第四阀门、第五阀门以及打开管帽，关闭第一阀门、第三阀门以及对加热片断电，使得内桶内的液体通过套管排放出去，与此同时，外界空气通过进料管被抽吸至分离桶内，因插管插入至分离桶的内部底端，而此时的土壤已经被完全粉碎呈颗粒状，使得该土壤被抽吸至插管内，之后，再经过第一管路以及泵体，并由出料管直接排放出去到外界，如此，方便人们清理该前处理装置。

附图说明

图1是本发明前处理装置的结构示意图。

图2是实施例三中的结构示意图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

如图1所示，本发明一种土壤挥发性有机物的前处理装置包括气固分离机构100、冷凝机构200、第二管路210、吸附器300、泵体400以及第一管路410。

冷凝机构200与气固分离机构100通过第二管路210连接，吸附器300的一端与冷凝机构200连接，所述吸附器300的另一端连接有泵体400，所述泵体400与所述气固分离机构100通过第一管路410联通，在工作之前，人们需要将土壤放进气固分离机构100内，并使冷凝机构200的内部温度降低，当人们将泵体400以及气固分离机构100开启后，气固分离机构100的内部温度上升，泵体400抽吸外界的气体，因泵体400与气固分离机构100通过第一管路410联通，使得该气体通过第一管路410进入到气固分离机构100内，从而使得气固分离机构100的内部形成空气对流，吹动位于气固分离机构100底部的土壤，进一步的，此时的气固分离机构100处于加热状态下，使得气固分离机构100内的空气变热，土壤中的水分被热气蒸发成水蒸气，并与位于气固分离机构100内的气体混合，与此同时，土壤中挥发性有机物也与气固分离机构100内的气体混合，之后，被混合后的气体将通过第二管路210进入到冷凝机构200内，因此时的冷凝机构200的内部温度低于外界温度，使得进入到冷凝机构200的混合气体受冷，从而使得混合气体的水蒸气液化呈液态水，附着在冷凝机构200的侧壁上，并由于重力作用，使得该液态水流动至冷凝机构200的底部，而其余的混合气体将通过吸附器300，而吸附器300有且仅能吸收可挥发性的有机物，如此，其余的混合气体会直接通过吸附器300以及泵体400，进行下一次循环，以使得吸附器300能够充分吸收挥发性有机物，以保证检测的准确性。

气固分离机构100包括分离桶110以及插进分离桶110内部底端的插管120，所述插管120与第一管路410联通，分离桶110的外侧面上围设有加热片130，所述分离桶110的上端面上设有进料管140，所述第二管路210与分离桶110的连接处设有第一过滤膜211，分料管上可拆卸连接有管帽141，在工作之前，人们需要将管帽141上拆卸下来，并将土壤通过进料管140倒进分离桶110内，之后，将管帽141与进料管140螺纹连接，将加热片130通电，使得加热片130对分离桶110的侧壁，使得分离桶110内的空气温度升高，从而使得土壤内的液态水被气化，在工作时，泵体400抽吸外界气体，并通过第一管路410以及插管120进入到分离桶110内，因插管120插入至分离桶110的底部，以使得分离桶110内形成空气对流，从而粉碎位于分离桶110内的土壤，如此，便可将土壤内的挥发性有机物全部挥发并混合至分离桶110内的空气内，因第二管路210的一端与分离桶110联通，第二管路210的另一端与冷凝机构200联通，使得分离桶110内的混合空气通过第二管路210进入到冷凝机构200内；因第二管路210与分离桶110之间的连接处设有第一过滤膜211，该第一过滤膜211的设置，避免粉状的土壤进入到第二管路210内，以使得第二管路210不会被粉状土壤堵塞。

第一管路410靠近泵体400的一端设有第一阀门411，所述第一管路410上设有出料管412，所述出料管412位于第一阀门411与泵体400之间，所述出料管412上设有第二阀门412a，吸附器300与泵体400之间通过第五管路310连接，所述第五管路310上设有第三阀门311，在工作时，人们需要将第一阀门411、第三阀门311以及泵体400开启，第二阀门关闭，使得当泵体400抽吸外界气体时，该气体将依次通过第一管路410以及插管120，从而进入到分离桶110内，之后，通过第二管路210进入到冷凝机构200内，此后，进入到吸附器300内，然后，通过第五管路310以及泵体400，再次进入到第一管路410内。

第一管路410与第五管路310之间设有支管500，所述支管500的一端位于第一阀门411与插管120之间，所述支管500的另一端位于泵体400与第三阀门311之间，所述支管500上设有第四阀门510，在该前处理装置运行一段时间后，人们需要将冷凝机构200以及加热片130断电，再将第一阀门411以及第三阀门311关闭，并将第二阀门412a、第四阀门510以及管帽141开启，使得外界空气通过进料管140被抽吸至分离桶110内，因插管120插入至分离桶110的内部底端，而此时的土壤已经被完全粉碎呈颗粒状，使得该土壤被抽吸至插管120内，之后，再经过第一管路410以及泵体400，并由出料管412直接排放出去到外界。

冷凝机构200包括外桶220以及内桶230，所述内桶230安装于外桶220内，所述外桶220的底部与内桶230的底部通过套管240连接，所述套管240上设有第五阀门250，在清理该前处理装置时，人们需要将第五阀门250打开，使得内桶230与外界通过套管240联通，从而使得位于冷凝机构200的液态水通过套管240排放到外界，如此，便可便可完全该冷凝机构200的内部清理，以便于下次使用。

外桶220侧面的顶端设有上开口221，所述外桶220侧面的底端设有下开口222，所述第二管路210与内桶230联通，在工作时，人们需要将冷凝水通过下开口222通过到外桶220内，因外桶220与内桶230之间处于密封状态，使得该冷凝水不会进入到内桶230内，当冷凝水上升至上开口221的高度时，该冷凝水便会通过上开口221流出，如此，便可有效降低内桶230的空气温度，以降低进入到内桶230的混合气体的温度；进一步的，人们可将冷凝水替换为半导体制冷片，具体的，人们需要将多个半导体制冷片(图中未标注)铺设在内桶与外桶之间，上开口以及下开口可用于穿设半导体制冷片的电线，当电线通电时，半导体制冷片便会对内桶进行降温。。

进一步的，当第二管路210内的混合气体通入到内桶230时，因第二管路210靠近内桶230的一端不经过内桶230的中心轴线，使得该混合气体能够贴着内桶230的内壁运动，因内桶230内壁的温度远低于混合气体的温度，如此，便可快速降低混合气体的温度，以使得混合气体的水蒸气能够被顺利液化，如此，便可完成该冷凝机构200对混合气体的除水功能。

吸附器300与冷凝机构200之间设有设有除水器600，所述除水器600的一端与冷凝机构200之间通过第三管路610连通，所述除水器600的另一端与吸附器300之间通过第四管路620连通，所述除水器600内设有多个第二过滤膜630，吸附器300内填充有吸附剂320，当除水后的混合气体通过第三管路610进入至除水器600内后，除水器600内的第二过滤膜630对混合气体再次过滤，即，再次过滤混合气体内的剩余水蒸气，而挥发性有机物不会被第二过滤膜630过滤，使得该挥发性有机物通过第四管路620进入到吸附器300内，并由吸附器300内的吸附剂320对该挥发性有机物进行吸收。

进一步的，该吸附剂320可以是活性炭或者Tenax材料。

实施例二

本实施例是一种土壤挥发性有机物的前处理装置的控制方法，包括：

S1：将管帽141从进料管140上拆卸下来，将土壤通过进料管140放进气固分离机构100的分离桶110内，再将管帽141拧在进料管140，并降低内桶230的温度；

S2：开启第一阀门411、第三阀门311、泵体400以及对加热片130进行通电，关闭第二阀门412a、第四阀门510以及第五阀门250，使得分离桶110内形成空气对流，与此同时，分离桶110的温度上升，以使得土壤在受空气对流的情况下，土壤中的液态水被气化并混合至分离桶110内的气体中，也即，实现土壤在分离桶110粉碎，如此，使得土壤中的挥发性有机物充分挥发并混合至分离桶110内的气体中，之后，该混合气体通过第二管路210进入到冷凝机构200的内桶230内，并由冷凝机构200进行气液分离，之后，挥发性有机物随混合气体依次经过除水器600以及吸附器300，吸附器300吸收挥发性有机物，而经过吸附器300的气体将通过第五管路310、泵体400以及第一管路410，进入至分离桶110内，进行下一次循环，以使得吸附器300能够充分吸收挥发性有机物，以保证检测的准确性。

S3：经过一段时间后，开启第二阀门412a、第四阀门510、第五阀门250以及打开管帽141，关闭第一阀门411、第三阀门311以及对加热片130断电，使得内桶230内的液体通过套管240排放出去，与此同时，外界空气通过进料管140被抽吸至分离桶110内，因插管120插入至分离桶110的内部底端，而此时的土壤已经被完全粉碎呈颗粒状，使得该土壤被抽吸至插管120内，之后，再经过第一管路410以及泵体400，并由出料管412直接排放出去到外界。

通过上述前处理装置的控制方法，使得该前处理装置能够一次性检测质量较大的土壤样品，并能保证该土壤检测准确性以及可靠性。

实施例三

如图2所示，本实施例与实施例一的区别点在于，本实施例在实施例一的基础上增设集料组件700。

在第五管路上设有集料组件700，该集料组件700位于泵体与第三阀门之间，具体的，该集料组件700包括与第五管路连接的左料管720以及右料管730，左料管720与右料管730之间通过集料瓶710连接，在第五管路上还设有第六阀门740，在右料管730上设有第七阀门750，集料瓶710与左料管720的连接处设有过滤纱布(图中未标注)，在采样过程中，人们需开启第一阀门411、第三阀门311、第六阀体、泵体400以及对加热片130进行通电，关闭第二阀门412a、第四阀门510、第五阀门250以及第七阀体，使得该前处理装置的空气对流不能通过集料组件700，当要将粉状土壤抽吸出来时，人们需要开启第二阀门412a、第四阀门510、第五阀门250、第七阀门750以及打开管帽141，关闭第一阀门411、第三阀门311、第六阀门740以及对加热片130断电，使得粉状土壤随气流经过支管后，依次经过右料管730、集料瓶710以及左料管720，使得粉状土壤被全部收集至集料瓶710内，从而使得气流中不再混有粉状土壤，如此，气流便可顺利经过泵体，并通过出料管排出，进一步保证泵体不会被粉状土壤堵塞。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (9)

1.一种土壤挥发性有机物的前处理装置，其特征在于，包括：

气固分离机构；

冷凝机构，其与气固分离机构通过第二管路连接；

吸附器，其一端与冷凝机构连接，所述吸附器的另一端连接有泵体，所述泵体与所述气固分离机构通过第一管路联通。

2.根据权利要求1所述的一种土壤挥发性有机物的前处理装置，其特征在于，所述气固分离机构包括分离桶以及插进分离桶内部底端的插管，所述插管与第一管路联通。

3.根据权利要求2所述的一种土壤挥发性有机物的前处理装置，其特征在于，所述分离桶的外侧面上围设有加热片，所述分离桶的上端面上设有进料管，所述第二管路与分离桶的连接处设有第一过滤膜。

4.根据权利要求2所述的一种土壤挥发性有机物的前处理装置，其特征在于，所述第一管路靠近泵体的一端设有第一阀门，所述第一管路上设有出料管，所述出料管位于第一阀门与泵体之间，所述出料管上设有第二阀门。

5.根据权利要求4所述的一种土壤挥发性有机物的前处理装置，其特征在于，所述吸附器与泵体之间通过第五管路连接，所述第五管路上设有第三阀门，所述第一管路与第五管路之间设有支管，所述支管的一端位于第一阀门与插管之间，所述支管的另一端位于泵体与第三阀门之间，所述支管上设有第四阀门。

6.根据权利要求4所述的一种土壤挥发性有机物的前处理装置，其特征在于，所述冷凝机构包括外桶以及内桶，所述内桶安装于外桶内，所述外桶的底部与内桶的底部通过套管连接，所述套管上设有第五阀门。

7.根据权利要求6所述的一种土壤挥发性有机物的前处理装置，其特征在于，所述外桶侧面的顶端设有上开口，所述外桶侧面的底端设有下开口，所述第二管路与内桶联通，所述第二管路靠近内桶的一端不经过内桶的中心轴线。

8.根据权利要求1所述的一种土壤挥发性有机物的前处理装置，其特征在于，所述吸附器内填充有吸附剂。

9.一种土壤挥发性有机物的前处理装置的控制方法，其特征在于，包括：

S1：将土壤通过进料管放进气固分离机构内，对内桶进行降温；

S2：开启第一阀门、第三阀门、气固分离机构以及泵体，关闭第二阀门、第四阀门以及第五阀门，使得土壤在气固分离机构内粉碎，挥发性有机物与气体混合通过第二管路进入到冷凝机构内，并由冷凝机构进行气液分离，之后，挥发性有机物随气体经过吸附器，吸附器吸收挥发性有机物；

S3：经过一段时间后，开启第二阀门、第四阀门以及第五阀门，关闭第一阀门、第三阀门以及气固分离机构，内桶内的液体通过套管排放出去，气固分离机构内的粉状土壤经过插管、第一管路以及支管，最终通过出料管排放出去。

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