CN207923483U - 一种原位获取沉积物间隙水扩散平衡装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种原位获取沉积物间隙水扩散平衡装置，包括扩散框架、扩散平板架、中间压条、边框、外隔离膜和过滤膜，所述扩散平板架的两侧为平面，且从上至下设有多个平行的用于盛装纯水的通槽，所述过滤膜贴附在扩散平板架的两侧构成扩散平衡单元，所述扩散平衡单元固定在扩散框架内；所述边框固定压紧在扩散平衡单元上表面的四周，所述中间压条固定压紧在扩散单元的中部；所述外隔离膜设在扩散单元上表面的外侧，所述扩散框架还设有显示条，所述显示条的背面从下至上设有多个微型凹槽。本实用新型结构简单，实现对沉积物间隙水中的离子进行快速、原位、高分辨率、高精度获取。

Description

一种原位获取沉积物间隙水扩散平衡装置

技术领域

本实用新型主要涉及湿地土壤间隙水取样设备。

背景技术

目前，我国的水体污染十分严重，沉积物(湿地土壤)污染是重要起因。沉积物中累积了大量的污染物，当环境条件发生变化时，污染物从沉积物中释放到水体，对水体造成持续的、高强度的污染，威胁生态平衡和供水安全。沉积物间隙水作为溶解态部分，是反映沉积物变化的敏感指标。获取污染物在间隙水中的含量和垂直分布信息，是评价其污染水平、定量估算污染通量的重要资料。

对间隙水中污染物信息的获取，通常采用破坏性的采样方法，即直接从水底取出沉积物，通过离心或压榨的方法获得间隙水样品，用于污染物含量的分析。沉积物在水底长期处于还原环境，当从水底取出后，沉积物直接与空气接触氧化，导致性质发生较大变化，影响到间隙水中离子的含量分布。因此，采用破坏性方法得到的污染物含量信息有很大的不确定性，直接在沉积物原位采集间隙水是科学的方法。

平衡式间隙水采样技术(Pore Water Equilibrators,Peeper)是一种应用较多的原位采样方法。该方法的原理是利用渗透膜将采样小室与沉积物隔开，采样小室溶液与间隙水中的离子通过渗透膜扩散达到平衡后，分析采样小室溶液样品即可获得间隙水的信息。基于平衡式间隙水采样技术，已发展了原位采样装置，以有机玻璃板为材料，通过渗透膜与玻璃板上的孔洞构成两端相对封闭的采样小室。装置放入沉积物后，两端间隙水离子向采样小室进行双向扩散，扩散达到平衡的时间取决于采样小室的厚度，垂直分辨率则由采样小室高度和间距控制。

现有装置扩散时间需要20天以上，垂直分辨率一般大于1cm。该技术特征已远远不能满足当前快速、高分辨率获取间隙水信息的要求。缩短扩散时间，提高垂直分辨率，即将现有装置微型化，是该技术的发展趋势。然而，装置微型化后，采样难度大大增加。如采样小室设计厚度在0.5cm以下，通过移液枪吸取小室中的溶液样品时，极容易将处于底部的渗透膜刺破，导致溶液流出损失。若将扩散通道由双向改为单向，即将采样小室一侧渗透膜改为封闭的有机玻璃板，扩散仅仅从另一侧进行，可以克服上述问题，但势必延长扩散时间，达不到缩短扩散时间的目的。此外，装置微型化后获取的溶液样品体积过少，样品分析数量大，难以通过常规方法获得数据。

专利号为2008102426060的平衡式间隙水采样装置通过三块设有相同数量和大小孔洞的板体进行叠合，然后在叠合位置设置渗透膜，使中间板体的孔洞形成采样小室。该种情形下使得沉积物间隙水需要从两外侧板体的孔洞进入才能进一步通过渗透膜渗透入采样小室，因此破坏了原有渗透界面状态影响采样精度。另外，其通过两外侧板体不同宽度的设置提供采样枪枪口的支撑点，结构更复杂。

发明内容

发明目的：本实用新型所要解决的技术问题是提供一种原位获取沉积物间隙水扩散平衡装置，结构简单，实现对沉积物间隙水中的离子进行快速、原位、高分辨率、高精度获取。

发明内容：为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术手段为：一种原位获取沉积物间隙水扩散平衡装置，包括扩散框架、扩散平板架、中间压条、边框、外隔离膜和过滤膜，所述扩散平板架的两侧为平面，且从上至下设有多个平行的用于盛装纯水的通槽，所述过滤膜贴附在扩散平板架的两侧构成扩散平衡单元，所述扩散平衡单元固定在扩散框架内；所述边框固定压紧在扩散平衡单元上表面的四周，所述中间压条固定压紧在扩散单元的中部；所述外隔离膜设在扩散单元上表面的外侧，所述扩散框架还设有显示条，所述显示条的背面从下至上设有多个微型凹槽。

作为优选，所述过滤膜为PVDF膜。

作为优选，所述外隔离膜为孔径10μm的隔离膜。

作为优选，所述通槽的宽度为5mm。

作为优选，所述PVDF膜的孔径为0.45μm。

作为优选，所述扩散框架的底部为楔形。

作为优选，扩散平板架、中间压条、边框和扩散框架之间采用插孔/插柱进行连接固定。

有益效果：相比于现有技术，本实用新型具有以下优点：(1)与沉积物的接触面为平面接触，孔隙水无需先经过深孔再由渗透膜渗透进入通槽，实现了原位采样避免了采样表面界面浓度影响提高了采样精度，并提高了扩散平衡效率；(2) 尺寸设计更科学，本申请中采样小室的宽度为5mm，且是双面同时进行扩散平衡，具有扩散平衡时间短、垂直采样分辨率高等特点；(3)结构简单，装配容易，通过扩散平板架、中间压条、边框和扩散框架插孔和插柱的方式实现快速装配降低了成本，且对称设置，采用硬度更高的PVDF膜无需采样枪支撑点也能保证不穿孔；(4)同时扩散框架中间的显示条(背条)的背面通过设置更多微小尺寸通常为1.5mm×2.5mm的凹槽，避免了本装置从湿地土壤提取出时被上层水将背面的泥土冲洗掉，从而确保了对上层水和土壤深度的准确显示。

附图说明

图1为本实用新型所述原位获取沉积物间隙水扩散平衡装置的结构示意图；

图2为本实用新型所述扩散框架正面的结构示意图；

图3为本实用新型所述扩散框架背面的结构示意图；

图4为本实用新型所述扩散平板架的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图并以具体实施例，进一步阐明本实用新型。应理解这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围，在阅读了本实用新型之后，本领域技术人员对本实用新型的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

如图1所示，本实用新型的原位获取沉积物间隙水扩散平衡装置，包括扩散框架、扩散平板架、中间压条、边框、外隔离膜和过滤膜，其中：外隔离膜采用 10μm孔径的滤膜代替常规技术的有机玻璃，过滤膜采用0.45μm孔径的PVDF 膜取代现有技术常规采用的硝酸纤维素膜。

扩散平板架两侧面为平面结构，从下至上设计有5mm宽的通槽，通槽之间间隔1mm左右，且正面中部位置和四周均匀设有插孔，另背面中部位置和四周均匀设有插柱。将过滤膜贴附在扩散平板架的背面，然后固定入扩散框架内，然后在通槽内装填纯水，接着将过滤膜贴附在扩散平板架的正面，并依次将边框和中间压条依次压在扩散平衡单元的四周和中间，最后将外隔离膜密封在扩散框架上，并位于扩散平板架的最外侧，完成组装。每个通槽作为垂直深度的采样小室。

使用时，将本装置插入湿地土壤的沉积物中，沉积物孔隙水中有效性溶质与通槽内纯水达成扩散平衡后，将本装置抽取出来。然后撕掉正面最外侧的外隔离膜去除表面的淤泥，避免采样污染，然后通过采样枪刺入过滤膜进行采样，并对采样进行分析。

Claims (7)

1.一种原位获取沉积物间隙水扩散平衡装置，其特征在于：包括扩散框架、扩散平板架、中间压条、边框、外隔离膜和过滤膜，所述扩散平板架的两侧为平面，且从上至下设有多个平行的用于盛装纯水的通槽，所述过滤膜贴附在扩散平板架的两侧构成扩散平衡单元，所述扩散平衡单元固定在扩散框架内；所述边框固定压紧在扩散平衡单元上表面的四周，所述中间压条固定压紧在扩散单元的中部；所述外隔离膜设在扩散单元上表面的外侧，所述扩散框架还设有显示条，所述显示条的背面从下至上设有多个微型凹槽。

2.根据权利要求1所述原位获取沉积物间隙水扩散平衡装置，其特征在于：所述过滤膜为PVDF膜。

3.根据权利要求1所述原位获取沉积物间隙水扩散平衡装置，其特征在于：所述外隔离膜为孔径10μm的隔离膜。

4.根据权利要求1所述原位获取沉积物间隙水扩散平衡装置，其特征在于：所述通槽的宽度为5mm。

5.根据权利要求2所述原位获取沉积物间隙水扩散平衡装置，其特征在于：所述PVDF膜的孔径为0.45μm。

6.根据权利要求1所述原位获取沉积物间隙水扩散平衡装置，其特征在于：所述扩散框架的底部为楔形。

7.根据权利要求1所述原位获取沉积物间隙水扩散平衡装置，其特征在于：扩散平板架、中间压条、边框和扩散框架之间采用插孔/插柱进行连接固定。