CN206848005U - 水样采样器 - Google Patents

Abstract

一种水样采样器，包括采样容器，所述采样容器设置有用于输入水样的第一连接口以及用于排出采样容器内气体的第二连接口。所述第一连接口连接有密封阀门，所述第二连接口连接有用于吸附挥发性有机物的第一捕集器。所述采样容器内安装有浮动密封机构，所述的浮动密封机构包括与第二连接口相连的套管，以及位于套管中用于将第二连接口封堵的浮子。所述套管顶端的侧壁设置有通气口。所述浮子设置有浮力腔体，所述浮子上表面和下表面分别设置有第一调节孔和第二调节孔，所述第一调节孔和第二调节孔均与所述浮力腔体相连通。水样采集器能够进行封闭采集，在水样注入时气体只能通过捕集器排出，使水样中的挥发性有机物被捕集器吸附，不会散逸到大气中，避免挥发性有机物的损失，保证采样过程中的质量控制。

Description

水样采样器

技术领域

本实用新型属于环境监测领域，尤其涉及一种能够防止挥发性物质外泄的水样采集器。

背景技术

挥发性有机物(Volatile Organic Compounds，简称VOCs，以下统称VOCs)作为O₃和PM_2.5共同前体物，目前已成为我国管控的重点大气污染物。在石化、制药、农药、印染、涂装、化工等行业，废污水集输与处理过程中水中溶解的VOC会挥发出来，从而逸散到大气中，造成污染。有资料显示，污水集输处理和循环冷却水系统逸散的VOCs是石化行业VOCs污染源项的最主要贡献源，占比一般大于40％。

水质中VOCs监测需要现场采样和实验室分析两个环节，检测结果的准确性需要两个环节都进行系统地质量控制。目前，国家对水中挥发性有机物的测定有明确的标准方法：利用一定流量的高纯氦气(或氮气)将水中的挥发性有机物吹扫至捕集管中，而后将捕集管加热并以高纯氦气反吹，被热脱附出来的组分经气相色谱分离后，用质谱仪进行检测。该测定方法可以保证实验室分析环节的准确性。然而在采样过程中，传统的方法是用一定容量的采样容器，通过管道的外接水龙头等出口，将检测水样直接装到采样容器中，对检测水样进行开放式采集。

但是，该种方法在水样转移到采样容器时，由于物理环境、水样的动态的变化，VOCs在管道中原本的溶解平衡破坏，水中的VOCs物质会通过挥发、闪蒸逸散到空气中，导致样品在采集过程中VOCs物质就已经开始逸散，使最终的检测结果偏小。如果管道带压，则这种闪蒸情况下的逸散会更多，最终的检测结果将会更小。因此，传统的开放式的采样器无法完成对含VOCs废水的精确捕集采样。

实用新型内容

本实用新型针对上述现有采集方式容易使VOCs物质因挥发、闪蒸而流失，检测结果准确性差的技术问题，提出一种防止挥发性物质外泄、检测准确性高的水样采集器。

为了达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：

一种水样采集器，包括采样容器，所述采样容器设置有用于输入水样的第一连接口以及用于排出采样容器内气体的第二连接口。

所述第一连接口连接有密封阀门，所述第二连接口连接有用于吸附挥发性有机物的第一捕集器。

所述采样容器内安装有浮动密封机构，所述的浮动密封机构包括与第二连接口相连的套管，以及位于套管中用于将第二连接口封堵的浮子。

所述套管顶端的侧壁设置有通气口。

所述浮子设置有浮力腔体，所述浮子上表面和下表面分别设置有第一调节孔和第二调节孔，所述第一调节孔和第二调节孔均与所述浮力腔体相连通。

作为优选，所述浮子的外径等于所述套管的内径，所述第一调节孔的内径小于所述第二调节孔的内径。

作为优选，所述第一调节孔和第二调节孔交错设置。

作为优选，所述第二连接口为阶梯孔，分为用于容纳浮子的沉孔段和内径小于沉孔段的连接段，所述套管与沉孔段相连，所述浮子的外径大于连接段的内径。

作为优选，所述浮子下方的套管内壁上设置有阻挡浮子脱出套管的限位件。

与现有技术相比，本实用新型的优点和积极效果在于：

1、水样采集器能够进行封闭采集，在水样注入时气体只能通过捕集器排出，使水样中的挥发性有机物被捕集器吸附，不会散逸到大气中，避免挥发性有机物的损失，保证采样过程中的质量控制。

2、设置的浮动密封机构能够对采样容器进行自动定容密封。浮子采用中空结构，定容后能够缓慢下沉，以便后续进行曝气操作，无须设置浮子的操作装置，简化了设备结构，提高了设备操作的便利性。

3、安装的另外一个捕集器防止空气中本身存在的挥发性有机物对检测准确性造成影响。

4、设置的输送管能够将水样直接送到采样容器底部，防止水样在采样容器中溅起，避免水样溅入到第二连接口中，造成撒漏，同时保证了水样的稳定性，避免“喷溅式”采样引起的VOCs过多的逸散。输送管也使送入采样容器的吹扫气体能够充分与水样接触，使水样中的挥发性有机物能够全部被吹脱进入气相，提高检测准确性。

附图说明

图1为水样采集器的结构示意图；

图2为水样采集器中第二连接口处的结构示意图；

以上各图中：1、采样容器；2、第一连接口；3、第二连接口；4、密封阀门；5、第一捕集器；6、第二捕集器；7、输送管；8.1、套管；8.2、浮子；8.3、通气口；8.4、限位件；8.5、浮力腔体；8.6、第一调节孔；8.7、第二调节孔。

具体实施方式

下面，通过示例性的实施方式对本实用新型进行具体描述。然而应当理解，在没有进一步叙述的情况下，一个实施方式中的元件、结构和特征也可以有益地结合到其他实施方式中。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

如图1至2所示，水样采集器包括采样容器1，采样容器1设置有用于输入水样的第一连接口2以及用于排出采样容器1内气体的第二连接口3。

第一连接口3连接有密封阀门4，第二连接口3连接有用于吸附挥发性有机物的第一捕集器5。

含挥发性有机物废水的管道上设置有采样管路，采样管路上安装采样阀门，打开采样阀门，管道中正在输送的液体会通过采样管路离开管道。

密封阀门4连接采样管路，开启采样阀门和密封阀门4，管道中的液体通过采样管路、密封阀门4和第一连接口2进入到采样容器1内。采样容器1内逐渐被进入的水样占据，而原先在采样容器1内的气体则被水样排挤，通过第二连接口3和第一捕集器5排出。

采样容器1内装入一定量的水样后，关闭采样阀门和密封阀门4，将水样采样器与采样管路断开，采样结束,同时将第一连接口2密封。由于水样进入采样容器1的过程中，水样中的挥发性有机物一部分会散逸到采样容器1内液面以上的气相空间中，并随之通过第二连接口3进入到第一捕集器5，被第一捕集器5吸附，防止所要检测的挥发性有机物进入到大气，造成损失，保证采样质量。采样容器1顶面倾斜设置，第一连接口2位于采样容器1顶部，倾斜的顶面对气体引流，使气体集中到第一连接口2处，以便更加流畅地从采样容器1中排出。

水样采集完成后，进行吹扫捕集。打开密封阀门4，通过第一连接口2向采样容器1内的水样中鼓入高纯氦气或氮气，对水样进行曝气。由于高纯氦气或氮气的鼓入，使水样中的挥发性有机物全部进入气相，并随着鼓入的高纯氦气或氮气，通过第二连接口3，进入到第一捕集器5中。第一捕集器5对气相中的挥发性有机物进行吸附。

吹扫捕集完成后，进行热脱附检测。将完成吸附的第一捕集器5从水样采集器上拆下，一端连接气相色谱质谱仪，另一端连接热氦气，进行挥发性有机物的热脱附检测。

为了对水样进行采集定容，采样容器1内安装有浮动密封机构，浮动密封机构包括与第二连接口相连的套管8.1，以及位于套管8.1中用于将第二连接口封堵的浮子8.2。

由于浮子8.2具备浮力，当采样容器1内水样的液位逐渐上升，浮子8.2也在套管8.1内随之上浮，直至浮子8.2到达第二连接口3，将第二连接口3封堵。浮子8.2通过封堵第二连接口3，对第二连接口3进行密封，此时采样容器1内的气体无法排除，水样也无法继续进入，采样容器1内承载水样的容量被固定。套管8.1使浮子8.2上浮到顶端时，都能够对齐第二连接口3，使浮子8.2能够准确地将第二连接口3密封。

为了在定容后，自动将第二连接口3打开，浮子8.2设置有浮力腔体8.5，浮子8.2上表面和下表面分别设置有第一调节孔8.6和第二调节孔8.7，所述第一调节孔8.6和第二调节孔8.7均与所述浮力腔体8.5相连通。

当向采样容器1内送入水样时，液位逐渐上升，当液位达到浮子8.2的下表面时，液面将第二调节孔8.7密封。由于水样送入采样容器1内的速度较快，并且水样的液面具有张力，第二调节孔8.7也相对较小，所以仅有少量水样通过第二调节孔8.7进入到浮子8.2内的浮力腔体8.5中，浮子8.2仍然处于中空状态。此时浮子8.2具有浮力，能够随水样的液面上升，直至浮子8.2封堵第二连接口3，采样容器1内水样的定容采集完成。

定容采集完成后，由于浮子8.2到达第二连接口3处，第二连接口3阻挡浮子8.2进一步上浮，而水样的压力则使其克服第二调节孔8.7处液面的张力，充入并充满浮力腔体8.5，使浮子8.2成为实心结构，失去浮力。失去浮力的浮子8.2逐渐下沉，离开第二连接口3，从而自动将第二连接口3打开，以便对采样容器1内的水样进行曝气后，水样中脱出并进入气相的挥发性有机物，能够通过第二连接口3，进入到第一捕集器5中。

水样采集器无须设置操作浮子下沉的装置，即可将第二连接口3自动打开，简化了设备结构，也无须增加相应的操作步骤，提高了使用便利性。

为了在吹扫过程中，采集容器1内气体能够更多且流畅地排出，增加定容的容积，套管8.1侧壁设置有通气口8.3。

当水样的液位上升到套管8.1底端时，套管8.1的底端则被水样密封，采样容器1中位于套管8.1外的气体将无法通过套管8.1排出，而仅能使套管8.1内的剩余气体排出，直至浮子8.2上升到第二连接口3，并将其封堵。此时采样容器1内一部分空间扔被无法排出的气体占据，使采样容器1无法装入更多的水样。

设置的通气口8.3使套管8.1底端被水样密封后，采样容器1中位于套管8.1外的气体仍然能够通过通气口8.3进入套管8.1，并接着通过第二连接口3排出，直至浮子8.2将通气口8.3封堵或将第二连接口3封堵。此时采样容器1中位于套管8.1外的水样的液面与通气口8.3对齐，进一步利用采样容器1内的空间。

为了使采样容器1的容积最大化利用，通气口8.3设置在套管8.1顶端。

通气口8.3的宽度小于浮子8.2的厚度，防止浮子8.2通过通气口8.3离开套管8.1。

为了降低浮子8.2的下沉速度，浮子8.2的外径等于所述套管8.1的内径，第一调节孔8.6的内径小于第二调节孔8.7的内径。

由于浮子8.2外壁与套管8.1内壁相匹配，且水样具有流动性，在浮子8.2下沉的过程中，浮子8.2下方的水样只能通过第二调节孔8.7进入到浮力腔体8.5内，再通过第一调节孔8.6离开浮力腔体8.5并流动到浮子8.2上方。浮子8.2下方的水样难以流动到浮子8.2上方，增加了水样流动的阻力，从而降低浮子8.2的下沉速度。

第二调节孔8.7的内径较大，而第一调节孔8.6的内径较小，使进入浮力腔体8.5中的水样难以通过第一调节孔8.6离开，进一步增加水样流动的阻力，降低浮子8.2的下沉速度。

第一调节孔8.6和第二调节孔8.7交错设置，使水样穿过浮子8.2的过程中，流向曲折，进一步增加水样流动的阻力。

浮子8.2下沉的速度减缓，使定容采集后，能够有足够的时间将水样采集器从管道上拆下，并连接曝气装置，向采集容器1内送入氮气或空气。

为了保证浮子的密封效果，如图2所示，第二连接口3为阶梯孔，分为用于容纳浮子的沉孔段3.1和内径小于沉孔段3.1的连接段3.2。

套管8.1与沉孔段3.1相连，浮子8.2的外径大于连接段3.2的内径。

浮子8.2密封第二连接口3时，位于沉孔段3.1内，并将连接段3.2封堵。浮子8.2进入沉孔段3.1内，即可完成第二连接口3的密封。

为了保证浮子8.2顺利进入沉孔段3.2，套管8.1的内径与沉孔段3.1的内径相同，并同轴设置。

为了避免液位下降后，浮子从套管中脱出，浮子8.2下方的套管8.1内壁上设置有阻挡浮子8.2脱出套管8.1的限位件8.4。限位件8.4为限位块、限位环等在套管8.1内壁上凸起的结构，支撑和阻挡浮子8.2，避免浮子8.2下落到套管8.1底端并脱出。

为了避免空气中挥发性有机物对检测结果的影响，第一捕集器5连接有第二捕集器6。

第一捕集器5一端连接采集容器1，另一端连接大气。大气内的挥发性有机物能够与第一捕集器5接触，而被其吸附。

第二捕集器6将第一捕集器5与大气阻隔，对大气中的挥发性有机物进行吸附，避免大气中的挥发性有机物被第一捕集器5，保证第一捕集器5中吸附的挥发性有机物均来自水样，使检测结果准确。

第一捕集器5与第二捕集器6和第二连接口3直接可通过插接等可拆卸的连接方式，使第一捕集器5和第二捕集器6便于拆下，便于对第一捕集器5进行后续分析。

为了避免水样在采集容器内溅起，采样容器1内设置有输送管7，输送管7一端与第一连接口2相连，另一端位于采样容器1的底部。

通过第一连接口2进入采样容器1内的水样，通过输送管7直接到达采样容器1的底部，避免水样溅起，保证了水样的稳定性。

同时输送管7也使通过第一连接口2通入的高纯氦气或氮气直接送到采样容器1中水样的底部，对水样进行充分的曝气，将水样中挥发性有机物全部吹出，保证检测准确性。

Claims (8)

1.一种水样采集器，其特征在于，包括采样容器(1)，所述采样容器(1)设置有用于输入水样的第一连接口(2)以及用于排出采样容器(1)内气体的第二连接口(3)，

所述第一连接口(3)连接有密封阀门(4)，所述第二连接口(3)连接有用于吸附挥发性有机物的第一捕集器(5)，

所述采样容器(1)内安装有浮动密封机构，所述的浮动密封机构包括与第二连接口相连的套管(8.1)，以及位于套管(8.1)中用于将第二连接口封堵的浮子(8.2)，

所述浮子(8.2)设置有浮力腔体(8.5)，所述浮子(8.2)上表面和下表面分别设置有第一调节孔(8.6)和第二调节孔(8.7)，所述第一调节孔(8.6)和第二调节孔(8.7)均与所述浮力腔体(8.5)相连通。

2.根据权利要求1所述的水样采集器，其特征在于，所述套管(8.1)侧壁设置有通气口(8.3)。

3.根据权利要求1所述的水样采集器，其特征在于，所述浮子(8.2)的外径等于所述套管(8.1)的内径，所述第一调节孔(8.6)的内径小于所述第二调节孔(8.7)的内径。

4.根据权利要求1所述的水样采集器，其特征在于，所述第一调节孔(8.6)和第二调节孔(8.7)交错设置。

5.根据权利要求1所述的水样采集器，其特征在于，所述第二连接口(3)为阶梯孔，分为用于容纳浮子的沉孔段(3.1)和内径小于沉孔段(3.1)的连接段(3.2)，所述套管(8.1)与沉孔段(3.1)相连，所述浮子(8.2)的外径大于连接段(3.2)的内径。

6.根据权利要求1所述的水样采集器，其特征在于，所述浮子(8.2)下方的套管(8.1)内壁上设置有阻挡浮子(8.2)脱出套管(8.1)的限位件(8.4)。

7.根据权利要求1所述的水样采集器，其特征在于，所述第一捕集器(5)连接有第二捕集器(6)。

8.根据权利要求1所述的水样采集器，其特征在于，所述采样容器(1)内设置有输送管(7)，所述输送管(7)一端与第一连接口(2)相连，另一端位于采样容器(1)的底部。