CN208206623U - 一种测定土壤溶液和天然水体中自由态离子的被动采样器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种测定土壤溶液和天然水体中自由态离子的被动采样器，包括：阴离子交换膜、阳离子交换膜、圆台形被动采样腔、进样口、出样口、O型密封圈、进样口软管和出样口软管；其中，圆台形被动采样腔设置有进样口和出样口，进样口连接进样口软管，出样口连接出样口软管，进样口软管和出样口软管均设置有接头；圆台形被动采样腔的阴离子交换膜端腔体最大端面直径大于阳离子交换膜端腔体最大端面直径。本实用新型可同时提取溶液中阴、阳离子的含量，通过增大阴离子提取端膜的接触面积缩短阴离子扩散平衡时间，降低吸附，扩大提取液测定容积，同时实现自由阳离子的提取和分析测定。
Description
技术领域
本实用新型属于浓度测定技术领域，具体而言，涉及一种测定土壤溶液和天然水体中自由态离子的被动采样器。
背景技术
自然水体和饱和层土壤中，自由离子态是与其生物有效性和毒性密切相关的形态，硝酸盐、磷酸盐、钾、钠等离子态养分无论是截获、集流还是离子扩散都能进入植物细胞，被植物吸收利用。同样的，重金属自由离子态也能进入植物细胞造成植物损害或积累，通过食物链影响到人群健康。因此，对自由态阴阳离子的采样和分析对于自然环境中重金属形态源解析、生物毒性分析、人体健康风险评估等非常重要。
目前，已有多种测定自由态或非稳定络合态重金属的方法，如膜计时电位分析法、扩散梯度薄膜法(DGT)、整体凝胶微电极法、离子选择电极法(ISE)、阳极溶出伏安法(ASV)、渗透液相膜技术和道南膜技术。
近年发展起来的道南膜技术(DMT)能同时测定多种自由态金属离子，并且DMT由于具有对原溶液干扰小、测定范围较广且能同时测定多种重金属离子等特点而得到较快发展和广泛应用。现有DMT技术主要用于包括土壤溶液、自然水体等溶液体系中自由态重金属阳离子浓度测定，如用于水体及土壤溶液中Mg2+、Fe3+、Al3+形态测定，并有相应的实验室装置和原位采样装置。
实用新型内容
本实用新型针对现有采样和测定工具中的不足，提供一种测定土壤溶液和天然水体中自由态离子的被动采样器，包括：
阴离子交换膜、阳离子交换膜、圆台形被动采样腔、进样口、出样口、O型密封圈、进样口软管和出样口软管；其中，
圆台形被动采样腔设置有进样口和出样口，进样口连接进样口软管，出样口连接出样口软管，进样口软管和出样口软管均设置有接头；
圆台形被动采样腔的阴离子交换膜端腔体最大端面直径大于阳离子交换膜端腔体最大端面直径。
优选的，圆台形被动采样腔的母线与轴线的夹角范围为15°～30°。
优选的，圆台形被动采样腔的直径为61mm，腔体厚度范围为10mm～20mm，内腔体积为15mL～20mL。
本实用新型基于已有DMT动力学方法基础原理，利用地表水溶液和接受液之间阴、阳离子的浓度差和离子膜的选择透过性对地表水溶液中的待测离子进行提取。通过增大阴离子提取端膜的接触面积缩短阴离子扩散平衡时间，降低吸附，扩大提取液测定容积。
附图说明
图1是本实用新型中测定土壤溶液和天然水体中自由态离子的被动采样器的正视图。
图2是本实用新型中测定土壤溶液和天然水体中自由态离子的被动采样器的左视图。
图3是本实用新型中测定土壤溶液和天然水体中自由态离子的被动采样器的右视图。
附图标记说明：
阴离子交换膜-1、阳离子交换膜-2、圆台形被动采样腔-3、O型密封圈-4、进样口-5、出样口-6。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本实用新型进行说明，但本实用新型并不局限于此。
实施例1
本实用新型提供的一种测定土壤溶液和天然水体中自由态离子的被动采样器，包括：阴离子交换膜1、阳离子交换膜2、圆台形被动采样腔3、进样口5、出样口6、O型密封圈4、进样口软管和出样口软管；其中，圆台形被动采样腔3设置有进样口5和出样口6，进样口5连接进样口软管，出样口6连接出样口软管，进样口软管和出样口软管均设置有接头；圆台形被动采样腔3的阴离子交换膜端腔体最大端面直径大于阳离子交换膜端腔体最大端面直径。
作为示例，圆台形被动采样腔3的母线与轴线的夹角范围可以在15°～30°内。圆台形被动采样腔3的直径为61mm，腔体厚度范围为10mm～20mm，内腔体积为15mL～20mL。阴离子交换膜1和阳离子交换膜2可选用杜邦公司的55165 2U阳离子交换膜和55164 2S阴离子交换膜。
使用中，将本实用新型所述的一种可测定地表水溶液中自由离子的原位被动采样装置被动采样腔的进样口5通过软管使用注射器注入接受液，排出腔体内及软管内的所有气泡，将进样口和出样口软管上端均使用接头密封，置于地表水溶液中，放置3-4天后取回，从出样口6将达到平衡的接受液根据测定需要抽出一定量，进行测定。
使用前，上述测定土壤溶液和天然水体中自由态离子的被动采样器的清洗准备步骤为：先用0.1M HNO3浸泡并振荡2次；然后使用超纯水(UPW)清洗并振荡两次；晾干备用。
配套软管的清洗准备步骤为：先用0.1mol L-1HNO3清洗2次；然后使用UPW清洗1次；然后使用背景溶液清洗2次(每次至少2小时)；使用纯水清洗2次；晾干备用。
阳离子交换膜使用前处理步骤：先用0.1M HNO3(6.25mL优级纯浓硝酸定容至1000mL)清洗振荡2次(去除膜内吸附的杂质离子)；超纯水清洗振荡2次；1M CaCl2清洗振荡，用0.1M NaOH中和Ca2+交换出来的H+，直至滴加NaOH后再次振荡半小时内溶液pH值恒定并且大于5.0为止；更换1M CaCl2振荡1次；超纯水清洗振荡2次；背景溶液(10mM CaCl2)清洗震荡2次；置于冰箱4℃保存备用。上述清洗震荡时间至少2小时为一次。
可以理解的是，以上是为了阐述本实用新型的原理和可实施性的示例，本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。
Claims (1)
1.一种测定土壤溶液和天然水体中自由态离子的被动采样器，其特征在于，包括：
阴离子交换膜、阳离子交换膜、圆台形被动采样腔、进样口、出样口、O型密封圈、进样口软管和出样口软管；其中，
圆台形被动采样腔设置有进样口和出样口，进样口连接进样口软管，出样口连接出样口软管，进样口软管和出样口软管均设置有接头；
圆台形被动采样腔的阴离子交换膜端腔体最大端面直径大于阳离子交换膜端腔体最大端面直径；
圆台形被动采样腔的母线与轴线的夹角范围为15º~30º；
圆台形被动采样腔的直径为61 mm，腔体厚度范围为10mm~20mm，内腔体积为15mL~20mL。
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