CN2602363Y - 自水中采集超微量有机物的采集装置 - Google Patents
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Abstract
一种自水中采集超微量有机物的采集装置，是包含一用以排除水体气泡与过滤水体的缓冲单元、一过滤控制单元、一采集单元，以及一能将水体自该缓冲单元依序输送至该过滤控制单元与该采集单元的抽引件。该缓冲单元具有一对水体进行过滤的过滤件。该采集单元具有一主采集管，该主采集管具有一孔隙度大与弱极性特性的吸附介质。其对水体进行有效预过滤后，借该吸附介质能够迅速采集大量水体，并得以迅速吸附水体中的超微量有机物而有效提高吸附量，以利后续微量分析的进行。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种采集装置，特别是涉及一种能采集水体中的超微量有机物的自水中采集超微量有机物的采集装置。
背景技术
目前，对于环境水体中的戴奥辛呋喃化合物(Polychlorintaed dibenzo-p-dioxins/furans，PCDD/Fs)的相关研究相当少，主要是因为PCDD/Fs的水溶性很低，于水体中的浓度范围约介于10-12-10-15克/升，于目前环保署规定的水质分析标准方法中，对于饮用水方面的分析仍存在有许多限制，因而无法有效分析出十七种存在于饮用水中较具毒性的戴奥辛全貌。再者，受限于仪器的侦测极限，此类超微量有机物质导致于后续仪器分析难度相当高，而为了克服仪器的侦测极限，势必得采集大量水体，始能得到足以采证的分析数据。
然而，一般是利用液/液萃取方式来萃取水体中的PCDD/Fs等类的超微量有机物，于萃取过程中，必须使用大量的有机溶剂予以萃取，不但过程繁复且萃取时间相当冗长，所产生的废有机溶剂量更是相当可观的，若未加以适当后续处理而恣意倾倒弃置，势必对环境造成更严重的冲击与破坏。由于，目前已逐渐以固/液萃取分析技术来取代液/液萃取分析技术，一般是以商业化的C1、C2、C8、C18等作为吸附材料，来对待分析物进行吸附采集，虽然能改善利用液/液萃取方式而产生大量废有机溶剂的缺点，但由于此类吸附材料的可承受的流量范围较低，只约在0.01-0.2公升/分钟，相对地，无法负载庞大的采集水体量，因此，仍不适用于作为水体中的超微量有机物的吸附介质。
发明内容
本实用新型的目的是为了提供一种能对采集水体进行预过滤，并以孔隙度高且弱极性特性的材料作为吸附介质，使采集水体以垂直进流方式，对水体中的超微量有机物进行吸附作用，能够大为提升可承受的采集水体量与采集速度，该吸附介质更能有效且迅速地对PCDD/Fs等类的超微量有机物质进行吸附，有效提高其吸附量，而有利于后续仪器分析的自水中采集超微量有机物的采集装置。
为达到上述目的，本实用新型自水中采集超微量有机物的采集装置，包含有一外壳体、一用以排除水体气泡与过滤水体的缓冲单元、一容置于该外壳体内并与该缓冲单元相连接的过滤控制单元、一容置于该外壳体内并与该过滤控制单元相连接的采集单元，以及一能受一动力源驱动的抽引件。该外壳体设置有一能设定一采集时间的定时开关。该缓冲单元是具有一能容纳水体的槽体，以及一设置于该槽体内的过滤件。该槽体开设有一能供未过滤的水体流入的进流口，以及一能供已过滤的水体流出的出流口。该过滤控制单元具有一与该缓冲单元的该出流口相连通而能对已过滤的水体再过滤的过滤匣，以及一能侦测该过滤匣中的过滤压力的测压件。该采集单元具有一能承接来自于该过滤匣的水体的主采集管，以及一能控制并计算于该采集时间内流经该主采集管的水体流量的流量组件。该主采集管具有一管体，以及一装设于该管体内且具有孔隙度大与弱极性特性的吸附介质，水体会以一既定流速流经该吸附介质，使水体中的超微量有机物得以吸附于该吸附介质上。而借该抽引件能将该缓冲单元内的已过滤的水体依序抽引至该过滤控制单元的过滤匣与该采集单元中。
本实用新型自水中采集超微量有机物的采集装置，借由该缓冲单元与该过滤控制单元，使得采集水体中的固体物得以完整滤除。并使采集水体由下往上地通过该主、备采集管，能够确保水体均匀散布，使孔隙度大且弱极性的该等吸附介质，能够负荷大量的采集水体，并迅速有效且均匀地吸附超微量有机物，有效提高对于超微量有机物的吸附量，相对使超微量有机物的最低可侦测极限范围能有效降低，有效提高分析准确度，而明显改善以往超微量有机物采集不易，且受限于仪器的侦测极限而导致分析困难的缺点，所以确实能达到本实用新型的目的。
附图说明
图1是一实施示意图，说明本实用新型自水中采集超微量有机物的采集装置的一较佳实施例。
图2是一局部剖视图，说明该较佳实施例的一缓冲单元。
图3是一局部剖视图，说明该较佳实施例的一过滤控制单元。
图4是一局部剖视图，说明该较佳实施例的一主采集管。
具体实施方式
下面通过最佳实施例及附图对本实用新型自水中采集超微量有机物的采集装置进行详细说明，附图中：
如图1、2所示，本发明自水中采集超微量有机物的采集装置的一较佳实施例，而超微量有机物是例如：多环芳香烃化合物(Polynuclear Aromatic Hydrocarbons)、戴奥辛呋喃化合物(Polychlorinated dibenzo-p-dioxins/furans，)、多氯联苯类化合物(Polychlorinated biphenyls)、有机氯农药类、有机磷农药类等。
该采集装置是包含一外壳体1、一用以排除水体气泡与过滤水体的缓冲单元2、一容置于该外壳体1内并与该缓冲单元2相连接的过滤控制单元3、一容置于该外壳体1内并与该过滤控制单元3相连接的采集单元4，以及一能受一动力源(图中未示)驱动的抽引件5。
该外壳体1是为耐撞、耐久且能有效防污的光不锈钢材质所制成，并设置有一能设定控制一采集时间的定时开关11。该缓冲单元2是容置于该外壳体1内，并具有一能容纳水体的开放式的槽体21、一设置于该槽体21内而将未过滤的水体与已过滤的水体区隔的分隔板22，以及一设置于该分隔板22上的过滤件23。该槽体21开设有一能供未过滤的水体流入的进流口211、一能供已过滤的水体流出的出流口212、二位在该槽体21底部而能将自水体中沉淀的杂质与过剩水体排除的排放口213，以及一能供过量水体先行溢流排出的溢流口214。本实施例中的该槽体21也是由光不锈钢材质所制成。该过滤件23则是规格为100-400筛目(mesh)的不锈钢网，本实施例中的该过滤件23是为400筛目的不锈钢网。
由于该槽体21并非密闭，于待采集的水体流入该槽体21内时，能增加水体的滞留时间，使水体中的气泡能自然上升而散除，且让水体中的大颗粒杂质得以先行自然沉降，然后，水体再借该过滤件23将小颗粒杂质滤除，而以该分隔板22为分界，区隔成未过滤与已过滤的水体，已过滤的水体则能经由该出流口212而持续导出。假若，该槽体21内的水体量过大而即将满溢时，过量的水体则能经由该溢流口214排导出。另外，借由该等排放口213，能分别将过剩而未进行后续采集作业的未过滤水体与已过滤水体排出，且能将沉降于该槽体21底部的杂质清出。
如图1、3所示，该过滤控制单元3具有一与该缓冲单元2的该出流口212相连通而能对已过滤的水体再过滤的过滤匣31、一容置于该过滤匣31中的主滤件32、一容置于该过滤匣31中并位于该主滤件32上方的辅滤件33、一设置于该辅滤件33上方而用以使水体分布均匀的分散盘34，以及一能侦测该过滤匣31中的过滤压力的测压件35。而来自于该缓冲单元2的已过滤水体能均匀地自上而下依序流过该辅、主滤件33、32，借由该辅滤件33去除水体中更微小的悬浮固体物，有效避免该主滤件32阻塞。
该过滤匣31是可拆卸式的，且其材质是选自于下列群组：玻璃、不锈钢、铁氟龙，及此等的组合，而本实施例中的该过滤匣31是为玻璃材质所制成，且直径约为9-10.2公分(cm)。该主滤件32是为滤纸，其材质是选自于下列群组：玻璃纤维、石英纤维，及此等的组合。而该辅滤件33是为玻璃棉。而该测压件35是为隔膜式压力计。
如图1、4所示，该采集单元4具有一能承接来自于该过滤匣31的水体的主采集管41、一与该主采集管41相连接的备采集管42，以及一能控制并计算于该采集时间内流经该主采集管41的水体流量的流量组件43。该主、备采集管42分别具有一管体411、三叠置地装设于该管体411内且具有孔隙度大与弱极性特性的吸附介质412，以及一装设于该管体411内而用以使水体分布均匀的分散盘413。借由该流量组件43，水体会以一既定扫流速度并由下往上地流经该等吸附介质412，使水体中的超微量有机物得以吸附于该吸附介质412上。当水体中的超微量有机物含量超过该主采集管41中的该吸附介质412的饱和吸附容量时，借由该备采集管42内的该吸附介质412，仍能持续对水体中的残余超微量有机物进行吸附，以确保水体中超微量物质含量的分析准确度。
该主、备采集管41、42皆是可拆卸式的，且该等管体411的材质是选自于下列群组：玻璃、不锈钢、铁氟龙，及此等的组合，而本实施例中，该等管体411是为玻璃所制成，且管径约为5.5-6.2公分。而该等吸附介质412是选自于下列组合：密度约0.022克/立方公分(g/cm3)的聚氨基甲酸乙酯泡棉、苯乙烯-二乙烯苯共聚物，以及此等的组合。本实施例中，该等吸附介质412是密度约0.022g/cm3，且直径约6.3公分、高约5公分的圆柱型的聚氨基甲酸乙酯泡棉。该流量组件43具有一能控制单位时间内流经该主、备采集管41、42的水体流量的流量计431，以及一能累积统计该采集时间内流经该主、备采集管41、42的水体总量的流量积数器432。而本实施例中的该抽引件5是为定量帮浦，能将该缓冲单元2内的已过滤的水体依序抽引至该过滤控制单元3的过滤匣31，以及该采集单元4中。
如图1所示，于进行采集程序时，操作者先调整该定时开关11而设定该采集时间，并借由该抽引件5与该流量计431的相互校正调整，设定通过该主、备采集管41、42的水体流速与流量。而当该缓冲单元2的槽体21内容装的采集水体贮存达一定高度时，则激活该抽引件5进行抽引。因此，该槽体21能发挥一预贮存功能，使得所贮存的采集水体量能因应该抽引件5的抽引速度，并且，使水体有足够的停滞时间，得以去除气泡并使大颗粒杂质沉淀。而当该抽引件5进行抽引时，水体能穿过该过滤件23而进行过滤成为已过滤的水体，而流向该过滤控制单元3的过滤匣31。接着，水体是自上而下地流入该过滤匣31内，透过该分散盘34能使得水体均匀分布地依序滤过该辅、主滤件33、32，得以滤除水体中更微小的固体物，使水体中的悬浮固体物(Suspended Solid，SS)完全去除，水体并继续往该采集单元4流动。同时，该测压件35会同步监测该过滤匣31内的过滤压力，当过滤压力超过3.5Kg/cm2(约50psi)时，代表该主滤件32表面上已形成较厚的滤饼，不但会严重影响水体的过滤速度，甚至会造成主滤件32破损，因此，则必须更换洁净的主滤件32，以维持其过滤成效。接着，通过该过滤匣31的水体则会继续以由下往上的垂直水流方向依序流入该主、备采集管41、42，能够有效防止扰流状况，并配合该分散盘413使水体能均匀分怖地通过该等吸附介质412，得以进行均匀的吸附作用。由于该吸附介质412具有高孔隙度且表面积大的特性，水体能够迅速通过，相对能承载大流量的采集水体，且借该等吸附介质412与该超微量有机物间的吸引力而产生物理吸附作用，超微量有机物则得以迅速且有效地被吸附采集。
最后，通过该主、备采集管41、42的采集后的水体，会流经该流量积数器432而排出，以累计于该采集时间内所采集的水体总量。而当采集作业已持续达该采集时间时，则将该抽引件5关闭，并将该过滤匣31与该主、备采集管41、42拆卸下，以对所采集的超微量有机物含量进行后续的萃取、质谱分析，以及气相层析等分析作业。
此外，为了验证该等吸附介质412对于超微量有机物具有良好的吸附效果，于尚未进行水体中的十七种PCDD/Fs(如附表二所示)采集作业前，先于该主采集管41的吸附介质412内分次添加五种化性与物性相同于PCDD/Fs的13C拟似标准品(SurrogateStandard)(如附表一所示)，进行拟似标准品的穿透率测试，而本次测试是采集2000公升的自来水水体，采集流量为0.8升/分钟，而其穿透率测试结果如附表一所示。由附表一可知，该等拟似标准品的穿透率皆小于5，显现出该等吸附介质412对于该等拟似标准品确实具有优异的吸附补集能力，因此，该等吸附介质412对于PCDD/Fs等超微量有机物的吸附能力更是无庸置疑的。而附表二，是进行四次重复试验，借由质谱分析与气相层析分析，并参考环保署公告标准检测方法NIEA A810.10，利用资料分析软件(Micromass Masslynx/Quanlynx 3.5版)，计算出该等PCDD/Fs的最低仪器侦测极限值(Minimum detectable limit，MinDL)，并除以水体采集体积，而得到PCDD/Fs的最低可侦测极限范围。由附表二可知，当采集水样体积达2000升时，该等PCDD/Fs的最低可侦测极限范围达0.06-0.17fg/L，相较于其它文献的可侦测极限范围，此值是远低于十倍以上，而能有效改善以往超微量有机物受限于仪器的侦测极限而导致分析困难的缺点。
附表一
※1.拟似标准品穿透率＝下层SS/(上层SS+下层SS)2.ND：Not Detected
| 序号 | 拟似标准品 | RT(min) | 上层(pg) | 下层(pg) | 穿透率％ |
| 27 | 37C14-2，3，7，8-TCDD | 27.70 | 240.261 | ND | 0.000 |
| 28 | 13C12-2，3，4，7，8-PeCDF | 33.68 | 255.1921 | ND | 0.000 |
| 29 | 13C12-1，2，3，4，7，8-HxCDD | 40.76 | 243.5883 | ND | 0.000 |
| 30 | 13C12-1，2，3，4，7，8-HxCDF | 38.97 | 250.3112 | ND | 0.000 |
| 31 | 13C12-1，2，3，4，7，8，9-HpCDF | 47.42 | 271.9489 | 0.667 | 0.245 |
附表二
| 待测物 | 测试1 | 测试2 | 测试3 | 测试4 | 平均值±二倍标准偏差 |
| 2，3，7，8-TCDD | 0.144 | 0.150 | 0.189 | 0.067 | 0.138±0.102 |
| 2，3，7，8-TCDF | 0.218 | 0.117 | 0.124 | 0.071 | 0.132±0.124 |
| 1，2，3，7，8-PeCDD | 0.191 | 0.195 | 0.196 | 0.096 | 0.170±0.098 |
| 1，2，3，7，8-PeCDF | 0.252 | 0.179 | 0.116 | 0.087 | 0.158±0.146 |
| 2，3，4，7，8-PeCDF | 0.259 | 0.184 | 0.119 | 0.090 | 0.163±0.151 |
| 1，2，3，4，7，8-HxCDD | 0.143 | 0.187 | 0.154 | 0.144 | 0.157±0.041 |
| 1，2，3，6，7，8-HxCDD | 0.137 | 0.178 | 0.147 | 0.138 | 0.150±0.039 |
| 1，2，3，7，8，9-HxCDD | 0.135 | 0.176 | 0.146 | 0.136 | 0.148±0.039 |
| 1，2，3，4，7，8-HxCDF | 0.147 | 0.167 | 0.123 | 0.075 | 0.128±0.080 |
| 1，2，3，6，7，8-HxCDF | 0.146 | 0.076 | 0.122 | 0.074 | 0.104±0.071 |
| 1，2，3，7，8，9-HxCDF | 0.105 | 0.225 | 0.092 | 0.065 | 0.122±0.141 |
| 2，3，4，6，7，8-HxCDF | 0.163 | 0.185 | 0.136 | 0.083 | 0.142±0.088 |
| 1，2，3，4，6，7，8-HpCDD | 0.095 | 0.126 | 0.062 | 0.064 | 0.087±0.061 |
| 1，2，3，4，6，7，8-HpCDF | 0.066 | 0.074 | 0.044 | 0.046 | 0.058±0.029 |
| 1，2，3，4，7，8，9-HpCDF | 0.095 | 0.107 | 0.064 | 0.067 | 0.083±0.042 |
| OCDD | 0.136 | 0.137 | 0.092 | 0.086 | 0.113±0.055 |
| OCDF | 0.139 | 0.133 | 0.095 | 0.081 | 0.112±0.057 |
Claims (10)
1、一种自水中采集超微量物质的采集装置，其特征在于：一外壳体，设置有一能设定一采集时间的定时开关；一用以排除水体气泡与过滤水体的缓冲单元，是容置于该外壳体内并具有一能容纳水体的槽体，以及一设置于该槽体内的过滤件，该槽体开设有一能供未过滤的水体流入的进流口，以及一能供已过滤的水体流出的出流口；一过滤控制单元，是容置于该外壳体内且与该缓冲单元相连接，并具有一与该缓冲单元的该出流口相连通而能对已过滤的水体再过滤的过滤匣，以及一能侦测该过滤匣中的过滤压力的测压件；一采集单元，是容置于该外壳体内且与该过滤控制单元相连接，并具有一能承接来自于该过滤匣的水体的主采集管，以及一能控制并计算于该采集时间内流经该主采集管的水体流量的流量组件，该主采集管具有一管体，以及一装设于该管体内且具有孔隙度大与弱极性特性的吸附介质；以及一能受一动力源驱动而用以抽送水体的抽引件。
2、如权利要求1所述自水中采集超微量物质的采集装置，其特征在于：该吸附介质是选自于下列组合：密度约0.022克/立方公分的聚氨基甲酸乙酯泡棉、苯乙烯-二乙烯苯共聚物，以及此等的组合。
3.如权利要求1所述的自水中采集超微量物质的采集装置，其特征在于：该缓冲单元更具有一设置于该槽体内而将未过滤的水体与已过滤的水体区隔的分隔板，该槽体更开设二位在该槽体底部而能将自水体中沉淀的杂质与过剩水体排除的排放口，以及一能供过量水体先行溢流排出的溢流口。
4、如权利要求1所述自水中采集超微量物质的采集装置，其特征在于：该过滤控制单元更具有一容置于该过滤匣中的主滤件、一容置于该过滤匣中并位于该主滤件上方的辅滤件，以及一设置于该辅滤件上方而用以使水体分布均匀的分散盘，该主滤件的材质是选自于下列群组：玻璃纤维、石英纤维，及此等的组合，该辅滤件是为玻璃棉，而该过滤匣的材质是选自于下列群组：玻璃、不锈钢、铁氟龙，及此等的组合
5、如权利要求1所述自水中采集超微量物质的采集装置，其特征在于：该过滤控制单元的测压件是为隔膜式压力计，而该抽引件是为定量帮浦。
6、如权利要求1所述自水中采集超微量物质的采集装置，其特征在于：该采集单元更具有一与该主采集管相连接的备采集管，该备采集管具有一管体，以及一填充于该管体内的吸附介质。
7、如权利要求6所述自水中采集超微量物质的采集装置，其特征在于：该主、备采集管更分别具有一装设于该管体内而用以使水体分布均匀的分散盘。
8、如权利要求7所述自水中采集超微量物质的采集装置，其特征在于：该主、备采集管的该等管体的材质是选自于下列群组：玻璃、不锈钢、铁氟龙，及此等的组合。
9、如权利要求所述自水中采集超微量物质的采集装置，其特征在于：该采集单元的该流量组件具有一能控制单位时间内流经该采集管的水体流量的流量计，以及一能累积统计该采集时间内流经该采集管的水体总量的流量积数器。
10、如权利要求1所述自水中采集超微量物质的采集装置，其特征在于：该缓冲单元的过滤件是规格约为100-400筛目的不锈钢网。
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| CN 03236754 CN2602363Y (zh) | 2003-01-24 | 2003-01-24 | 自水中采集超微量有机物的采集装置 |
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN1975366B (zh) * | 2006-12-14 | 2010-12-08 | 厦门大学 | 船舶压载水浮游生物分级采样装置 |
| CN101489938B (zh) * | 2006-07-13 | 2011-11-02 | 法国威立雅水务集团 | 用于捕获水网中流动的水中产生气味和/或味道的物质的装置和方法 |
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2003
- 2003-01-24 CN CN 03236754 patent/CN2602363Y/zh not_active Expired - Fee Related
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20040204 |