TWI622769B - 水中汙染物檢測裝置及水中汙染物檢測方法 - Google Patents
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Abstract
一種水中汙染物檢測裝置，包含：一殼體，具有相對的一注入口及一排放口，該殼體的外表面設有一檢測面，該注入口結合一液體散佈件；及一離子交換層，位於該液體散佈件及該排放口之間，且該離子交換層對位於該殼體的檢測面。藉此，使該汙染物於該離子交換層中的濃度平均分散，可以避免汙染物於該離子交換層中分散不均勻，具有提升檢測準確度的功效。另外，可以根據該濃度梯度所產生規律螢光訊號來進行分析，具有能夠進一步判定該汙染物詳細資訊的功效。
Description
本發明係關於一種水中汙染物檢測裝置及水中汙染物檢測方法，特別是一種使汙染物形成均勻分佈以檢測汙染物的水中汙染物檢測裝置及水中汙染物檢測方法。
離子交換系統具有交換去除離子、濃縮及回收功能，並易於回收如重金屬等汙染物，因此已被廣泛地應用在廢水檢測上。習知使用離子交換系統檢測廢水的方法，係將一廢水樣品與一離子交換樹脂進行混合，使該離子交換樹脂吸附該廢水樣品中的汙染物，並可以利用例如一X射線螢光分析儀對該離子交換樹脂發射X射線，用以激發該汙染物產生螢光，並由X射線螢光分析儀接收該螢光後分析以達到檢測的目的。
然而，將該廢水樣品與該離子交換樹脂混合時，通常係將該廢水樣品直接倒入該離子交換樹脂中，此時，會因為混合上的不均勻，造成該X射線螢光分析儀所發射之X射線可能會照射到該離子交換樹脂中，吸附較少該汙染物的區域，或者照射到吸附較多汙染物的區域，而產生誤判，導致產生的檢測結果不精確。
為解決上述問題，本發明提供一種水中汙染物檢測裝置及水中汙染物檢測方法，可以使汙染物於離子交換樹脂中平均分散，以提升檢
測精度者。
一種水中汙染物檢測裝置，包含：一殼體，具有相對的一注入口及一排放口，該殼體的外表面設有一檢測面，該注入口結合一液體散佈件，該液體散佈件設有貫穿相對兩表面的數個穿孔，該數個穿孔彼此之間的距離為大於該數個穿孔孔徑的1倍；及一離子交換層，位於該液體散佈件及該排放口之間，且該離子交換層對位於該殼體的檢測面，該離子交換層係由數個離子交換樹脂顆粒充填而成，上述排放口的孔徑小於該離子交換樹脂顆粒的粒徑。
據此，本發明的水中汙染物檢測裝置，係藉由使廢水樣品通過平均分佈於該液體散佈件之數個穿孔後，該廢水樣品可以被分散且平均進入該離子交換層，並使該廢水樣品中的汙染物可以依序吸附於該離子交換層中的離子交換樹脂顆粒，藉此，使該汙染物於該離子交換層中係為平均分散，可以避免因汙染物於該離子交換層中分散不均勻，導致檢測儀器所發射的可見光或紫外光，照射至該汙染物較集中或較分散的位置，而造成偵側結果不準確，具有提升檢測準確度的功效。另外，藉由該汙染物於該離子交換層中形成有規律的濃度梯度，可以根據該濃度梯度所產生規律螢光訊號來進行分析，具有能夠進一步判定該汙染物詳細資訊的功效。
其中，該檢測面為一平整面。藉此，使該檢測儀器可以平均接收透過該檢測面所傳來的螢光訊號，具有增加檢測準確性的功效。
其中，另包含一擋止件，該擋止件位於該離子交換層與該排放口之間，該擋止件設有數個通孔，該通孔的孔徑小於該離子交換樹脂顆粒的粒徑，藉此，具有避免上述離子交換層中的離子交換樹脂顆粒掉出的功效。
一種水中汙染物檢測方法，係利用上述之水中汙染物檢測裝置，包含：於該注入口注入一廢水樣品；將該廢水樣品通過該液體散佈件，
使該廢水樣品平均散佈的注入該離子交換層；及將可見光或紫外光照射該離子交換層，以進行該廢水樣品中汙染物的濃度梯度分析。
據此，本發明的水中汙染物檢測方法，係藉由使廢水樣品通過平均分佈於該液體散佈件之數個穿孔後，該廢水樣品可以被分散且平均進入該離子交換層，並使該廢水樣品中的汙染物可以依序吸附於該離子交換層中的離子交換樹脂顆粒，藉此，使該汙染物於該離子交換層中係為平均分散，可以避免因汙染物於該離子交換層中分散不均勻，導致檢測儀器所發射的可見光或紫外光，照射至該汙染物較集中或較分散的位置，而造成偵側結果不準確，具有提升檢測準確度的功效。另外，藉由該汙染物於該離子交換層中形成有規律的濃度梯度，可以根據該濃度梯度所產生規律螢光訊號來進行分析，具有能夠進一步判定該汙染物詳細資訊的功效。
其中，將可見光或紫外光從該檢測面照射該離子交換層。藉此，使該檢測儀器可以平均接收透過該檢測面所傳來的螢光訊號，具有增加檢測準確性的功效。另，根據檢測儀器種類的不同及檢測上的需求，該水中汙染物檢測裝置亦可以藉由該檢測面能夠平穩的放置於檢測儀器上，達到增加使用便利性的功效。
1‧‧‧殼體
1a‧‧‧第一端
1b‧‧‧第二端
11‧‧‧注入口
12‧‧‧液體散佈件
121‧‧‧穿孔
13‧‧‧排放口
14‧‧‧檢測面
15‧‧‧排放口
2‧‧‧離子交換層
21‧‧‧離子交換樹脂顆粒
3‧‧‧擋止件
31‧‧‧通孔
第1圖：本發明水中汙染物檢測裝置第一實施例之立體分解圖。
第2圖：本發明水中汙染物檢測裝置第一實施例之側視圖。
第3圖：本發明水中汙染物檢測裝置第二實施例之側視圖。
第4圖：本發明水中汙染物檢測裝置之污染物濃度檢測結果圖。
為讓本發明之上述及其他目的、特徵及優點能更明顯易懂，下文特舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
請參照第1、2圖，其係本發明之水中汙染物檢測裝置一較佳實施例，該水中汙染物檢測裝置係包含一殼體1，該殼體1內具有一離子交換層2，係可以將一廢水樣品注入該殼體1內以使該廢水樣品通過該離子交換層2。
該殼體1的斷面係可以形成非正圓形狀，使該殼體1傾倒放置時不會任意滾動，該殼體1的材質為可見光或紫外光能夠通過的材質，以便使一檢測儀器之可見光或紫外光能夠通過該殼體1，照射至該水中汙染物檢測裝置中的汙染物，另外，該殼體1的材質較佳可以選用不含有欲檢測汙染物的材質，例如，當欲檢測該廢水樣品中的重金屬時，該殼體1較佳由非金屬所構成，以避免影響檢測結果。
該殼體1具有相對的一第一端1a及一第二端1b，該廢水樣品注入該殼體1內時，係可由該殼體1的第一端1a流至該殼體1的第二端1b，詳言之，該第一端1a設有一注入口11，以經由該注入口11將該廢水樣品注入該殼體1內。該殼體1於該注入口11可以結合有一液體散佈件12，使由該注入口11注入的廢水樣品，可以通過該液體散佈件12後平均的散佈至該殼體1內，該液體散佈件12可以固定於該注入口11之內周壁，該固定可以為卡合、緊配合或由螺絲螺合，本發明在此不作限制。另，該液體散佈件12的形狀較佳可以配合該注入口11之斷面形狀，以完全遮擋於該注入口11與該殼體1內部之間，使該廢水樣品可以完全通過該液體散佈件12，以達到確實平均散佈的功效。
詳言之，該液體散佈件12設有貫穿相對兩表面的數個穿孔121，該數個穿孔121係平均分佈於該液體散佈件12的相對兩表面，舉例而言，該數個穿孔121係可以由該液體散佈件12的幾何中心往四周呈放射狀設置，或者，可以由該液體散佈件12的幾何中心向外周呈數個同心圓設置，或者亦可以呈其他幾何方式平均設置，本發明在此不作限制。值得注
意的是，該液體散佈件12之數個穿孔121彼此之間可以保持一定的距離以作為緩衝，該數個穿孔121彼此之間的距離較佳為大於該穿孔121孔徑的1倍，使該廢水樣品通過該液體散佈件12的速度不會過快，即，該廢水樣品接觸該液體散佈件12時，不會馬上由接觸位置的穿孔121流入該殼體1內，使後續的廢水樣品可以平鋪的流至其他處的穿孔121，以避免造成該廢水樣品平均散佈的效果不佳。藉此，可以將注入的廢水樣品透過該穿孔121，平均散佈的注入該殼體1內，而不會僅集中一處注入，具有使該廢水樣品中的汙染物平均散佈的注入該殼體1內的功效。另，注入該殼體1之廢水樣品最後可經由該殼體1之第二端1b的一排放口13排出。
該殼體1之外表面具有一檢測面14，該檢測面14可用以供上述可見光或紫外光通過以方便進行該廢水樣品的檢測。本實施例中，該檢測面14可以為一平整面，使該檢測儀器可以平均接收透過該檢測面14所傳來的螢光訊號，具有增加檢測準確性的功效。另，根據檢測儀器種類的不同及檢測上的需求，該水中汙染物檢測裝置亦可以藉由該檢測面14能夠平穩的放置於檢測儀器上，達到增加使用便利性的功效。
該離子交換層2係可以位於該液體散佈件12及該排放口13之間，並對位於該檢測面14，使通過該液體散佈件12的廢水樣品可以通過該離子交換層2後再由該排放口13排出，並使該廢水樣品中的汙染物可以附著於該離子交換層2以供檢測。詳言之，該離子交換層2係可以由數個離子交換樹脂顆粒21做為基質充填而成，該離子交換樹脂顆粒21的原料可以為苯乙烯、苯稀酸，或其他有機單體聚合而成，本發明在此不作限制。且，根據欲吸附的汙染物不同，可以選用合適的離子交換樹脂顆粒21，舉例而言，可以為陽離子交換樹脂顆粒以吸附帶正電汙染物，或者可以為陰離子交換樹脂顆粒以吸附帶負電汙染物，或者可以使用對重金屬具有高度親和力及選擇性的螫合樹脂顆粒，用以檢測重金屬汙染物，本發明在此
不作限制。
另，為了防止上述離子交換層2中的離子交換樹脂顆粒21從該殼體1之排放口13掉出，上述離子交換層2與該排放口13之間還可以設一擋止件3，該擋止件3可以固定於該排放口13之內周壁，該固定可以為卡合、緊配合或由螺絲螺合，本發明在此不作限制。該擋止件3可以設有數個通孔31，該通孔31的孔徑小於該離子交換樹脂顆粒21的粒徑，或者該擋止件3亦可以為具有網孔孔徑小於該離子交換樹脂顆粒21粒徑的網狀結構，以供該廢水樣品通過而可以從該排放口13排出，且不會使該離子交換樹脂顆粒21掉出。請參照第3圖，該殼體1之第二端1b亦可以設有數個排放口15，該排放口15的孔徑小於該離子交換樹脂顆粒21的粒徑，藉此，同樣可以達到避免上述離子交換層2中的離子交換樹脂顆粒21掉出的功效。
據由前述結構，本發明的水中汙染物檢測裝置可執行一種水中汙染物檢測裝置方法，包含下列步驟：將一廢水樣品由該水中汙染物檢測裝置之注入口11注入並通過該液體散佈件12，使該廢水樣品通過平均分佈於該液體散佈件12之數個穿孔121後，可以平均散佈的流入該離子交換層2中並從該排放口13排出，此時，該廢水樣品中的汙染物係平均的依序由靠近該液體散佈件12之離子交換樹脂顆粒21開始被吸附，接著，可以由該檢測儀器發射可見光或紫外光通過該殼體1之檢測面14，藉此以激發對位於該檢測面14之離子交換層2中的汙染物，並產生螢光後由該檢測儀器接收及分析。
另，該汙染物會因為吸附效率上的影響，而於該離子交換層2中形成一濃度梯度，由於不同的汙染物吸附於該離子交換樹脂顆粒21的效率不同，因此，不同的汙染物會於該離子交換層2中形成不同的濃度梯度。因此，可以根據濃度梯度所產生的螢光訊號樣態，比對資料庫來得知
該汙染物的詳細資訊。舉例而言，係可以將該濃度梯度形成數個量測點位，以分別偵測螢光訊號，並依據欲測量汙染物的不同，可以根據資料庫來選擇適當的量測點位作為整個廢水樣品中所含汙染物的平均濃度，即可由該平均濃度回推出該廢水樣品中所含汙染物的濃度。
例如，在本實施例中係可以將該水中汙染物檢測裝置充填共10g的該離子交換樹脂顆粒21，以形成該離子交換層2，並將已知濃度為10mg L-1的重金屬銅250ml通過該離子交換層2，以於該離子交換層2中形成重金屬銅的濃度梯度，接著，由該檢測儀器激發對位於該檢測面14之離子交換層2中的重金屬銅，並產生螢光後由該檢測儀器接收及分析，並由該離子交換層2靠近該第一端1a的位置，往該第二端1b依序形成15個量測點位進行激發並接收螢光，檢測結果如第4圖及第1表所示。
經資料庫分析後可以得知第6點位為該離子交換層2吸附重金屬銅的平均濃度，即為250.6mg kg-1，故，經由公式可算出該離子交換層2吸附的銅總重為10(g)*10-3(kg g-1)*250.6(mg kg-1)=2.506(mg)，若以交換樹脂的平均吸附效率為95%計算，依據質量平衡概念可得知下列公式：X(mg L-1)*250(mL)*10-3(L mL-1)*95%=2.506(mg)並可回推水體重金屬濃度測定值X為10.55mg L-1，與實際通入的重金屬銅濃度10mg L-1的誤差僅為5.5%。故，經由本發明水中汙染物檢測裝置確實可以判定該廢水樣品中汙染物的濃度。
綜上所述，本發明的水中汙染物檢測裝置及水中汙染物檢測方法，係藉由使廢水樣品通過平均分佈於該液體散佈件之數個穿孔後，該廢水樣品可以被分散且平均進入該離子交換層，並使該廢水樣品中的汙染物可以依序吸附於該離子交換層中的離子交換樹脂顆粒，藉此，使該汙染物於該離子交換層中係為平均分散，可以避免因汙染物於該離子交換層中分散不均勻，導致檢測儀器所發射的可見光或紫外光，照射至該汙染物較集中或較分散的位置，而造成偵側結果不準確，具有提升檢測準確度的功效。另外，藉由該汙染物於該離子交換層中形成有規律的濃度梯度，可以根據該濃度梯度所產生規律螢光訊號來進行分析，具有能夠進一步判定該汙染物詳細資訊的功效。
雖然本發明已利用上述較佳實施例揭示，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者在不脫離本發明之精神和範圍之內，相對上述
實施例進行各種更動與修改仍屬本發明所保護之技術範疇，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
Claims (5)
- 一種水中汙染物檢測裝置，包含：一殼體，具有相對的一注入口及一排放口，該殼體的外表面設有一檢測面，該注入口結合一液體散佈件，該液體散佈件設有貫穿相對兩表面的數個穿孔，該數個穿孔彼此之間的距離為大於該數個穿孔孔徑的1倍；及一離子交換層，位於該液體散佈件及該排放口之間，且該離子交換層對位於該殼體的檢測面，該離子交換層係由數個離子交換樹脂顆粒充填而成，上述排放口的孔徑小於該離子交換樹脂顆粒的粒徑。
- 如申請專利範圍第1項所述之水中汙染物檢測裝置，其中，該檢測面為一平整面。
- 如申請專利範圍第2項所述之水中汙染物檢測裝置，其中，另包含一擋止件，該擋止件位於該離子交換層與該排放口之間，該擋止件設有數個通孔，該通孔的孔徑小於該離子交換樹脂顆粒的粒徑。
- 一種水中汙染物檢測方法，係利用申請專利範圍第1、2或3所述之水中汙染物檢測裝置，包含：於該注入口注入一廢水樣品；將該廢水樣品通過該液體散佈件，使該廢水樣品平均散佈的注入該離子交換層；及將可見光或紫外光照射該離子交換層，以進行該廢水樣品中汙染物的分析。
- 如申請專利範圍第4項所述之水中汙染物檢測方法，其中，將可見光或紫外光從該檢測面照射該離子交換層。
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