專利名稱：：水中有機(jī)物富集濃縮儀及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明屬于環(huán)境監(jiān)測和水質(zhì)分析儀器，是用于水中有機(jī)物的富集濃縮，為氣相色譜法、氣質(zhì)聯(lián)用法中的多數(shù)有機(jī)物分析進(jìn)行水樣的前處理工作的一體化、自動化控制的水中有機(jī)物富集濃縮儀及控制方法。
背景技術(shù)：
：當(dāng)前，無論是工業(yè)發(fā)展的需要，還是人民生活水平提高帶來的需求，相關(guān)領(lǐng)域內(nèi)對廢水尤其是飲用水中的有機(jī)物的關(guān)注都更加密切，這是因為水中某些有機(jī)物常常會作為主要的致畸、致癌、致突變的化合物對人體的健康產(chǎn)生危害。我國在新近頒布的《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》(GB5749^2006)中增加了60余種有機(jī)物的指標(biāo)，預(yù)示著今后對水質(zhì)檢測提出了更為繁重的任務(wù)和更高的要求。由于高靈敏度分析裝置和方法的實現(xiàn)，使水中有機(jī)物的檢測變得相對容易。但水樣的前處理復(fù)雜、技術(shù)難度較大和對環(huán)境的二次污染比較嚴(yán)重等問題，一直是困擾水中有機(jī)物分析工作不能普及的主要原因之一。面對近年來出現(xiàn)的多種水中有機(jī)物富集濃縮的萃取方法，液-液萃取分析方法作為我國和國際對水中半揮發(fā)性有機(jī)物和其它多數(shù)有機(jī)物的標(biāo)準(zhǔn)分析方法，仍然在水中有機(jī)物的富集和濃縮方法中占據(jù)著主要地位。而該方法中明顯存在著的步驟繁多、試劑消耗量大、對操作人員和環(huán)境污染嚴(yán)重的實際，一直沒有得到有效地解決?，F(xiàn)有水中有機(jī)物富集相關(guān)的國內(nèi)產(chǎn)品1.由北京華夏科創(chuàng)技術(shù)有限公司生產(chǎn)的AE01/AE03自動萃取儀。該產(chǎn)品按照GB/T16488-1996(水中石油類和動植物油的測定)進(jìn)行設(shè)計。因測定油類時，須對水樣進(jìn)行萃取，該儀器主要解決了人工手搖萃取勞動強(qiáng)度大和采用振蕩器萃取時氣體無法釋放的問題。2.由吉林市北光分析儀器廠生產(chǎn)的CQQ-500型射流萃取器和CQQ-1000x3型射流萃取器。該儀器采用射流技術(shù)，使被測樣品與萃取劑在射流中激烈碰撞，加大了樣品與萃取劑的接觸面積，提高了萃取效率。對上述兩種國內(nèi)相關(guān)產(chǎn)品的分析表明1.現(xiàn)有兩種產(chǎn)品只解決了富集過程勞動強(qiáng)度大的問題。2.變手工振搖為機(jī)械或射流振搖，是對單一富集即萃取過程的改造，沒有涉及到濃縮過程。3.射流振動的方法并不是采用國際或國家標(biāo)準(zhǔn)方法，使得分析結(jié)果難于和同類其它分析結(jié)果相比較。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是克服以上現(xiàn)有技術(shù)儀器存在的不足，提供集成一體化、自動化的水中有機(jī)物富集濃縮儀，并按照國際和國家標(biāo)準(zhǔn)方法，將傳統(tǒng)樣品前處理方法中的復(fù)雜步驟進(jìn)行優(yōu)化整合，實現(xiàn)連續(xù)化、一體化和自動化水樣有機(jī)物分析前處理過程的水中有機(jī)物富集濃縮萃取方法。為實現(xiàn)以上目的本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是本發(fā)明水中有機(jī)物富集濃縮儀，包括試劑瓶、分液漏斗、玻璃三通接頭，無水硫酸鈉脫水柱、KD濃縮器、加熱器、水樣瓶、電磁攪拌機(jī)、連接氣路或水路的導(dǎo)管、活性炭柱、氮氣瓶、其特點是還有電磁閥及單片機(jī)自動化控制系統(tǒng)；所述的試劑瓶l口配有密閉試劑瓶塞2，瓶塞上配有兩條導(dǎo)管，一條導(dǎo)管經(jīng)電磁閥26與氮氣輸給氣壓表14連接，在氮氣輸給氣壓表14與氮氣瓶總壓力表的導(dǎo)管間裝有氮氣輸給調(diào)壓閥16;另一條導(dǎo)管連接分液漏斗瓶塞3，并通向作為水樣與有機(jī)溶劑混合溶液靜置分層場所的分液漏斗4，分液漏斗瓶塞上還配有廢氣排放導(dǎo)管27，廢氣排放導(dǎo)管和活性炭柱23相連；分液漏斗下端與玻璃三通5通過磨口相接；其中玻璃三通5有一通(橫通)由導(dǎo)管經(jīng)電磁閥19與水樣瓶21相連；玻璃三通另有一通由導(dǎo)管經(jīng)電磁閥6與無水硫酸鈉脫水柱7相連，無水硫酸鈉脫水柱通過磨口連接KD濃縮器。所述的KD濃縮器由濃縮管8、吹氮玻璃接頭9、用于加熱蒸發(fā)和盛放萃取液的蒸餾瓶10、冷凝管24、及用于盛放回收溶劑的回收瓶12組成；KD濃縮器的濃縮管8為三通磨口組件，上磨口與無水硫酸鈉脫水柱連接，下磨口通過吹氮玻璃接頭9與蒸餾瓶10連接，側(cè)管磨口與冷凝管24連接；吹氮玻璃接頭9的側(cè)管由導(dǎo)管經(jīng)電磁閥13與氮氣輸給氣壓表14連接，在氮氣輸給氣壓表14與氮氣瓶總壓力表的導(dǎo)管間裝有氮氣輸給調(diào)壓閥16;冷凝管24通過磨口連接回收瓶12;回收瓶12的側(cè)壁設(shè)有用導(dǎo)管29連接活性炭柱23的接口；蒸餾瓶10置入為萃取液加熱、蒸發(fā)、濃縮和溶劑回收提供熱源的電熱恒溫水浴ll，電熱恒溫水浴11安放在可以上下移動、方便取放蒸餾瓶IO的位置。水樣瓶21置于電磁攪拌器22上，水樣瓶蓋有水樣瓶塞25,水樣瓶上部容腔通過導(dǎo)管經(jīng)電磁閥20連接活性炭柱23，同時通過導(dǎo)管經(jīng)電磁閥18連接氮氣輸給氣壓表15，在氮氣輸給氣壓表15與氮氣瓶總壓力表的導(dǎo)管間裝有氮氣輸給調(diào)壓閥17。本發(fā)明水中有機(jī)物富集濃縮儀的控制方法，采用上述水中有機(jī)物富集濃縮儀，其特點是由單片機(jī)發(fā)出指令，定時開啟或關(guān)閉電磁閥、電磁攪拌器與電熱恒溫水浴，水中有機(jī)物富集濃縮操作過程包括以下A-I共九個子過程A,電磁閥26、19、20開啟，電磁閥26開啟時，試劑瓶1內(nèi)得到氮氣瓶壓力使瓶中的試劑打入分液漏斗4，電磁閥19開啟使分液漏斗與水樣瓶(21)連通，電磁闊20開啟使水樣瓶通過活性炭柱23與外界大氣連通，在電磁閥19、20的共同作用下，分液漏斗中的有機(jī)溶劑由于重力作用會流入水樣瓶與水樣混合，該子過程結(jié)束后，按設(shè)定時長電磁閥26、19自動關(guān)閉；B.電磁攪拌器22開啟，對水樣瓶中的混合液體進(jìn)行攪拌，使其充分混合，將水樣中的有機(jī)物萃取到有機(jī)相中，期間保持開啟的電磁閥20經(jīng)活性炭柱23與大氣相通可釋放攪拌中產(chǎn)生的氣體，該子過程結(jié)束后，按設(shè)定時長電磁攪拌器22和電磁閥20自動關(guān)閉；C.電磁閥18、19開啟，電磁閥18開啟，使水樣瓶中充滿氮氣壓力，電磁閥19開啟將水樣瓶21與分液漏斗4之間連通，在兩者共同作用下將混合液體從水樣瓶打入分液漏斗；該步驟結(jié)束后，按設(shè)定時長電磁閥18自動關(guān)閉，水樣瓶中剩余的壓力氣體通過電磁閥19鼓入分液漏斗，對有乳化的萃取液可產(chǎn)生破乳作用。水樣瓶中氣體排空后按設(shè)定時長電磁閥19自動關(guān)閉；D.所有電磁閥處于關(guān)閉狀態(tài)，混合液在分液漏斗4中靜置，使有機(jī)相和水相分層，為萃取液的回收和濃縮做準(zhǔn)備；E.電磁閥6開啟，將分液漏斗4和無水硫酸鈉脫水柱7、KD濃縮器的蒸餾瓶10接通，在重力的作用下，分層后的有機(jī)萃取液會通過無水硫酸鈉脫水柱，流入KD濃縮器的蒸餾瓶進(jìn)行濃縮蒸餾，分液漏斗中有機(jī)萃取液流出后按設(shè)定時長電磁閥6自動關(guān)閉；F.電磁閥19、20開啟，電磁閥19開啟使分液漏斗4和水樣瓶21連通，電磁閥20開啟使水樣瓶通過活性炭柱23與大氣相通，在重力作用下分層后剩余的水樣流回水樣瓶中，等待進(jìn)行下一次重復(fù)萃取過程，分液漏斗中水樣流出后按設(shè)定時長電磁閥19、20自動關(guān)閉；G該過程與F過程同步進(jìn)行；電熱恒溫水浴11電源接通開始工作，給KD濃縮器蒸餾瓶10加熱，對萃取液進(jìn)行濃縮蒸餾，蒸發(fā)出的有機(jī)溶劑，通過KD濃縮器的濃縮管8和KD濃縮器的冷凝管24進(jìn)入KD濃縮器的回收瓶12回收；H.循環(huán)至最后一次萃取的F過程結(jié)束后，電磁閥26、6開啟，電磁閥26開啟使試劑瓶1中充滿壓力，將試劑瓶中的有機(jī)試劑打入分液漏斗4，電磁閥6開啟將分液漏斗與無水硫酸鈉脫水柱7、KD濃縮器的蒸餾瓶10相連通，在重力作用下，有機(jī)溶劑通過分液漏斗、無水硫酸鈉脫水柱進(jìn)入KD濃縮器的蒸餾瓶，對整個系統(tǒng)進(jìn)行清洗，清洗完畢后，按照設(shè)定時長電磁閥26、6關(guān)閉，電熱恒溫水浴ll也隨后關(guān)閉；I.電磁閥13開啟，氮氣瓶中的氮氣通過電磁閥13進(jìn)入吹氮玻璃接頭9對KD濃縮器的蒸餾瓶10中的萃取液進(jìn)行吹脫，最終將其體積濃縮至lml左右，按照設(shè)定時長電磁閥13關(guān)閉。本發(fā)明的水中有機(jī)物富集濃縮儀及萃取方法，具有突出的實質(zhì)性特點和顯著的技術(shù)進(jìn)步是1、使現(xiàn)有分離單獨的用于水中有機(jī)物富集濃縮萃取的儀器與裝置高度集成、并實現(xiàn)了自動化。2、以國際標(biāo)準(zhǔn)(IS06468)和國家推薦方法中(水和廢水監(jiān)測分析方法,第四版，中國環(huán)境科學(xué)出版社，2002年12月)的液-液萃取和KD濃縮作為基本的工作原理，將繁多的全手工液一液萃取和KD濃縮各步驟進(jìn)行優(yōu)化整合，提出了實現(xiàn)可連續(xù)工作、自動化操作過程的水中有機(jī)物富集濃縮儀及控制方法。3、自動完成樣品前處理工作，提高了實驗工作效率，減少了樣品處理對環(huán)境的二次污染，并保護(hù)工作人員身體健康。本發(fā)明的水中有機(jī)物富集濃縮儀及萃取方法可廣泛應(yīng)用于廢水和飲用水水質(zhì)監(jiān)測部門、科研機(jī)構(gòu)和大專院校。圖1為水中有機(jī)物富集濃縮儀的系統(tǒng)示意圖2為水中有機(jī)物富集濃縮儀的濃縮系統(tǒng)具體構(gòu)成圖3為水中有機(jī)物富集濃縮儀的單片機(jī)控制電路原理圖4為水中有機(jī)物富集濃縮儀的單片機(jī)電路圖5為繼電器的驅(qū)動開關(guān)電路圖6為水中有機(jī)物富集濃縮儀單片機(jī)前控制面板結(jié)構(gòu)圖7為水中有機(jī)物富集濃縮儀工作過程流程框圖8為水中有機(jī)物富集濃縮儀單片機(jī)控制軟件的主控制流程框圖9為水中有機(jī)物富集濃縮儀工作過程中驅(qū)動電磁開關(guān)子控制流程框具體實施例方式以下結(jié)合本發(fā)明的具體實施方式。圖1所示，為水中有機(jī)物富集濃縮儀的系統(tǒng)示意圖；水中有機(jī)物富集濃縮儀，包括試劑瓶、分液漏斗、玻璃三通接頭，無水硫酸鈉脫水柱、KD濃縮器、電熱恒溫水浴、水樣瓶、電磁攪拌器、連接氣路和水路的聚四氟乙烯導(dǎo)管、活性炭柱、氮氣瓶、氮氣輸給氣壓表、氮氣輸給調(diào)壓閥、電磁閥及單片機(jī)自動化控制系統(tǒng)。本發(fā)明的水中有機(jī)物富集濃縮儀由上述儀器元器件構(gòu)成，在儀器構(gòu)成中含有有機(jī)溶劑輸送系統(tǒng)101、攪拌萃取系統(tǒng)102、靜置分層及相分離系統(tǒng)103與濃縮及溶劑回收系統(tǒng)104等四個子系統(tǒng)。(1)有機(jī)溶劑輸送系統(tǒng)系統(tǒng)中所包含的試劑瓶1盛放有機(jī)溶劑，試劑瓶口配有密閉試劑瓶塞2，瓶塞上配有兩條導(dǎo)管，一條導(dǎo)管經(jīng)電磁閥26與氮氣輸給氣壓表14連接，氮氣輸給氣壓表14由導(dǎo)管經(jīng)氮氣輸給調(diào)壓閥16與氮氣瓶總壓力表相連，用于向試劑瓶輸送壓力；另一條導(dǎo)管連接分液漏斗瓶塞3，流入的液體可通過分液漏斗4和電磁閥19與水樣瓶相連，分液漏斗瓶塞上還配有廢氣排放導(dǎo)管27，廢氣排放導(dǎo)管和活性炭柱23相連。通過有機(jī)溶劑輸送系統(tǒng)使有機(jī)溶劑從試劑瓶經(jīng)分液漏斗向水樣瓶的自動定量輸送，同時又避免了加入過程中溶劑的揮發(fā)對環(huán)境造成污染。(所述元器件標(biāo)號參見圖2)(2)攪拌萃取系統(tǒng)水樣瓶21置于電磁攪拌器22上，水樣瓶蓋有水樣瓶塞25;水樣瓶上部空腔通過導(dǎo)管經(jīng)電磁閥20連接活性炭柱23,同時通過分支導(dǎo)管經(jīng)電磁閥18連接氮氣輸給氣壓表15，在氮氣輸給氣壓表15與氮氣瓶總壓力表的導(dǎo)管間裝有氮氣輸給調(diào)壓閥17，用于向水樣瓶提供氮氣壓力；此外水樣瓶下部溶液通過導(dǎo)管經(jīng)電磁閥19與作為水樣-有機(jī)溶劑混合溶液靜置分層的場所分液漏斗4相連。所述攪拌萃取系統(tǒng)通過電磁攪拌器的電磁攪拌使水樣和有機(jī)溶劑充分混合，混合溶液自動打入分液漏斗進(jìn)行靜置分層；同時對萃取過程中外泄的有機(jī)溶劑進(jìn)行活性炭吸附處理。(所述元器件標(biāo)號參見圖2)(3)靜置分層及相分離系統(tǒng)分液漏斗3下端與玻璃三通5通過磨口相接；其中玻璃三通5有一通(橫通)由導(dǎo)管經(jīng)電磁閥19與水樣瓶21相連；玻璃三通另有一通由導(dǎo)管經(jīng)電磁閥6與無水硫酸鈉脫水柱7相連，無水硫酸鈉脫水柱通過磨口連接KD濃縮器。所述靜置分層及相分離系統(tǒng)一方面在分液漏斗中分層，及分層的有機(jī)溶劑通過玻璃三通、電磁閥6和無水硫酸鈉脫水柱自動進(jìn)入KD濃縮器；另一方面在分液漏斗中分層的水相通過電磁閥19控制自動返回水樣瓶進(jìn)行下一次循環(huán)處理。(所述元器件標(biāo)號參見圖2)(4)濃縮及溶劑回收系統(tǒng)所述的KD濃縮器由濃縮管8、吹氮玻璃接頭9、用于加熱蒸發(fā)和盛放萃取液的蒸餾瓶10、冷凝管24以及用于盛放回收溶劑的回收瓶12組成；KD濃縮器的濃縮管8為三通磨口組件，上磨口與無水硫酸鈉脫水柱連接，下磨口通過吹氮玻璃接頭9與蒸餾瓶10連接，側(cè)管磨口與冷凝管24連接；吹氮玻璃接頭9側(cè)管由導(dǎo)管經(jīng)電磁閥13與氮氣輸給氣壓表14連接，氮氣輸給氣壓表14由導(dǎo)管經(jīng)氮氣輸給調(diào)壓閥16與氮氣瓶總壓力表相連；冷凝管24通過磨口連接回收瓶12;回收瓶12的側(cè)壁設(shè)有用導(dǎo)管29連接活性炭柱23的接口；蒸餾瓶10置入為萃取液加熱、蒸發(fā)、濃縮和溶劑回收提供熱源的電熱恒溫水浴ll，電熱恒溫水浴ll安放在可以上下移動、方便取放蒸餾瓶10的位置。所述濃縮及溶劑回收系統(tǒng)對進(jìn)入KD濃縮器有機(jī)萃取液的自動加熱、蒸發(fā)、溶劑的回收，以及最終用氮氣吹掃的進(jìn)一步濃縮；同時還對濃縮過程中揮發(fā)有機(jī)溶劑進(jìn)行活性炭吸附處理。(所述元器件標(biāo)號參見圖2)圖2所示，為水中有機(jī)物富集濃縮儀的濃縮系統(tǒng)具體構(gòu)成圖；水中有機(jī)物富集濃縮儀的濃縮系統(tǒng)的構(gòu)成為試劑瓶1口配有密閉試劑瓶塞2，瓶塞上配有兩條導(dǎo)管，一條導(dǎo)管經(jīng)電磁閥26與氮氣輸給氣壓表14連接，在氮氣輸給氣壓表14與氮氣瓶總壓力表的導(dǎo)管間裝有氮氣輸給調(diào)壓閥16;另一條導(dǎo)管連接分液漏斗瓶塞3，并通向作為水樣與有機(jī)溶劑混合溶液靜置分層場所的分液漏斗4，分液漏斗瓶塞上還配有廢氣排放導(dǎo)管27，廢氣排放導(dǎo)管和活性炭柱23相連；分液漏斗下端與玻璃三通5通過磨口相接；其中玻璃三通5有一通(橫通)由導(dǎo)管經(jīng)電磁閥19與水樣瓶21相連；玻璃三通另有一通由導(dǎo)管經(jīng)電磁閥6與無水硫酸鈉脫水柱7相連，無水硫酸鈉脫水柱通過磨口連接KD濃縮器。所述的KD濃縮器由濃縮管8、吹氮玻璃接頭9、用于加熱蒸發(fā)和盛放萃取液的蒸餾瓶10、冷凝管24、及用于盛放回收溶劑的回收瓶12組成；KD濃縮器的濃縮管8為三通磨口組件，上磨口與無水硫酸鈉脫水柱連接，下磨口通過吹氮玻璃接頭9與蒸餾瓶10連接，側(cè)管磨口與冷凝管24連接；吹氮玻璃接頭9的側(cè)管由導(dǎo)管經(jīng)電磁閥13與氮氣輸給氣壓表14連接，在氮氣輸給氣壓表14與氮氣瓶總壓力表的導(dǎo)管間裝有氮氣輸給調(diào)壓閥16;冷凝管24通過磨口連接回收瓶12;回收瓶12的側(cè)壁設(shè)有用導(dǎo)管29連接活性炭柱23的接口；蒸餾瓶10置入為萃取液加熱、蒸發(fā)、濃縮和溶劑回收提供熱源的電熱恒溫水浴ll，電熱恒溫水浴11安放在可以上下移動、方便取放蒸餾瓶IO的位置。水樣瓶21置于電磁攪拌器22上，水樣瓶蓋有水樣瓶塞25，水樣瓶上部容腔通過導(dǎo)管經(jīng)電磁闊20連接活性炭柱23，同時通過導(dǎo)管經(jīng)電磁閥18連接氮氣輸給氣壓表15，在氮氣輸給氣壓表15與氮氣瓶總壓力表的導(dǎo)管間裝有氮氣輸給調(diào)壓閥17。本發(fā)明的水中有機(jī)物富集濃縮儀的單片機(jī)自動化控制系統(tǒng)是整個儀器的控制核心，主要由單片機(jī)發(fā)出指令，定時開啟或關(guān)閉電磁閥、電磁攪拌器和電熱恒溫水浴，共同協(xié)調(diào)完成整個萃取和濃縮過程。單片機(jī)、電磁閥的自動化控制系統(tǒng)包含兩部分，一是單片機(jī)、電磁閥的自動化控制系統(tǒng)的組成，二是將具體的萃取和濃縮步驟控制轉(zhuǎn)化為對電磁閥開關(guān)的定時控制的控制程序。圖3所示，為水中有機(jī)物富集濃縮儀的單片機(jī)控制電路原理圖；本發(fā)明的水中有機(jī)物富集濃縮儀的濃縮系統(tǒng)的電氣控制電路有單片機(jī)、以及連接單片機(jī)的時鐘電路、晶振器、電源、看門狗、帶按鍵的液晶屏、存儲器及輸出并行接口等，并行接口連接繼電器的驅(qū)動開關(guān)電路，并控制驅(qū)動電磁閥、電熱恒溫水浴與電磁攪拌器。圖4所示，為水中有機(jī)物富集濃縮儀的單片機(jī)電路圖，單片機(jī)控制電路的主要控制元器件為(1)、89C52是單片機(jī)AT89C52的簡寫，它是中心處理器，通過編寫程序?qū)崿F(xiàn)本系統(tǒng)所要完成的功能。(2)、并口2也即P2.0P2.7通過緩存器(74HCT245)連到插槽(Jl，16PIN)上。這個并口八位的功能就是用來接繼電器的驅(qū)動的。接繼電器的目的是為了驅(qū)動電動閥，由于其中的兩個電動閥要求電壓比較高，而八個小繼電器只能驅(qū)動5V電壓，所以在其中的兩個小繼電器后直接兩個大的繼電器。(3)、74HCT245(U3)是緩存器具有增加驅(qū)動的功能。它是輸入高電平(或者低電平)經(jīng)過這個器件后輸出還是高電平(或者低電平)，但可增加驅(qū)動能力。(4)、看門狗24021(U6)是復(fù)位芯片，當(dāng)電源電壓(5V)低于一定值會自動產(chǎn)生一個復(fù)位信號，它的復(fù)位端和單片機(jī)的復(fù)位端口相連，當(dāng)復(fù)位有效后將使單片機(jī)復(fù)位，直到電壓再次穩(wěn)定到工作電壓時系統(tǒng)再正常工作。24C021內(nèi)部還有一定的EEPROM單元，單片機(jī)可以把一些數(shù)據(jù)寫在這些單元里，EEPROM數(shù)據(jù)在系統(tǒng)掉電后不丟失，上電以后可以把它們讀出來。24C021通過I2C總線與單片機(jī)的P1.7和P3.3端相連。(5)、XTAL是11.0592MHZ的晶振，它決定了系統(tǒng)運行的快慢，產(chǎn)生基本的指令周期。30PF(C11和C12)是起振電容。(6)、Pl口的I/O口P1.0,P1.1，P1.2,P1.3,P1.4是和顯示屏上的按鍵電路相連的，按鍵電路采用的是矩形按鍵形式，它的連接方式如下圖所示在圖中標(biāo)注了上、下、左、右、F和ENTER鍵(即液晶屏上所顯示的鍵)。(7)、P0口的I/O口PO.OP0.6分別與液晶顯示屏的DB4,DB5，DB6,DB7，RS，R/W，E相接。在本系統(tǒng)中液晶顯示屏用的型號是1602，它是兩排顯示，每排顯示16個字符。(8)、SD2001(U11)它是時鐘芯片，由于單片機(jī)沒有內(nèi)置時鐘，所以外接一個時鐘芯片是必要的，而且它在本系統(tǒng)起到一個至關(guān)重要的作用，定時時間和顯示的常規(guī)時間都要用到它，而且通過改變內(nèi)部的寄存器內(nèi)容可以產(chǎn)生秒中斷，分鐘中段等硬件中段。它的接口電路采用的是I2C接口，只需要兩條線，占用兩個I/0口。(9)、24C512(U7)是EEPROM單元，它能夠保存年，月，日，時，分，秒，各種定時時間的修改值，在系統(tǒng)掉電后數(shù)據(jù)不丟失。在運行啟動后，整個系統(tǒng)就會按照設(shè)定的時間運行。它和時鐘芯片，復(fù)位芯片一樣采用I2C總線協(xié)議。(10)、Jl和J3是插線槽，連接的I/O口線接到插槽上，再以排線的形式連接到外側(cè)。(11)、J2是一個跳線，在接通后，插槽上的相應(yīng)位接通電源和經(jīng)過分壓后的電壓位。(12)、RP8(RP1和RP2)排阻，這樣接有利于節(jié)省電路板面積，由于I2C接口采用的是漏極開路形式，它通過接地能產(chǎn)生低電平，而高電平只用接上拉電阻才能產(chǎn)生。原理圖中排阻即為上拉電阻。圖5所示，一種常用驅(qū)動開關(guān)電路圖。驅(qū)動開關(guān)的輸入端連接單片機(jī)的輸出并行接口，輸出端連接控制并驅(qū)動電磁閥、電熱恒溫水浴及電磁攪拌器。圖6所示，水中有機(jī)物富集濃縮儀的操作面板的設(shè)計，水中有機(jī)物富集濃縮儀的前面板結(jié)構(gòu)如整個面板分為工作狀態(tài)指示、顯示屏和鍵盤三部分。(1)、PW:指示電源工作狀態(tài)。當(dāng)儀器接通電源時，該發(fā)光二極管被點亮。(2)、顯示屏用于顯示儀器提供的各種信息，分上下兩行，共可顯示2x16個字符。(3)、鍵盤由一個功能鍵(F鍵)、一個確認(rèn)鍵(ENTER鍵)和四個方向鍵(上、下、左、右鍵)組成。各鍵功能說明如下-F鍵用于進(jìn)入設(shè)置界面，設(shè)置日期、時間、循環(huán)次數(shù)、各狀態(tài)時間。ENTER鍵用于進(jìn)入修改參數(shù)界面或保存設(shè)置并返回上一級菜單。向左鍵、向右鍵在修改參數(shù)時，用于左移或右移光標(biāo)。向上鍵、向下鍵在設(shè)置界面時，用于選擇要修改的項目；在修改參數(shù)時，用于增大或減小光標(biāo)所在位置的數(shù)字。圖7所示，為水中有機(jī)物富集濃縮儀工作過程流程框圖，工作過程有準(zhǔn)備工作部分、工作參數(shù)設(shè)定和自動控制運行部分；其中1、準(zhǔn)備工作(手工操作)部分(1)、將1000ml被測水樣注入水樣瓶21，調(diào)節(jié)水樣的pH值，加入內(nèi)標(biāo)溶液、固體NaCl等，旋緊水樣瓶蓋25密封。(2)、根據(jù)要求選用不同的有機(jī)溶劑500ml裝入試劑瓶1，加蓋試劑瓶塞2。(3)、打開氮氣瓶旋鈕，分別用調(diào)節(jié)闊16,17調(diào)至試劑瓶氣壓表14指示壓力為0.5kg/cm2，水樣瓶氣壓表15指示壓力為2kg/cm2。2、工作參數(shù)設(shè)定(1)、插好儀器總電源，此時單片機(jī)36指示燈亮起，并且顯示當(dāng)前日期和時間，表明單片機(jī)狀態(tài)正常，等待3秒鐘以后，單片機(jī)初始化完成，打開動力電源開關(guān)(33)，此時動力電源指示燈(34)亮起，表明動力電源接通，狀態(tài)正常。(2)、按單片機(jī)前面板上的"F"功能鍵兩下，當(dāng)液晶屏幕上顯示"Set"按"Enter"鍵進(jìn)入單片機(jī)時間、循環(huán)次數(shù)、各步驟時長和選擇比重較水大或小有機(jī)溶劑類型的設(shè)置。(3)、首先進(jìn)行的是時間設(shè)定，按"Enter"鍵液晶屏幕會出現(xiàn)光標(biāo)閃動，按左右鍵可以調(diào)整光標(biāo)閃動的位置，對相應(yīng)的值進(jìn)行調(diào)整，如光標(biāo)在5月的5下方閃動，可以按上下鍵調(diào)整的當(dāng)前的月份，年和日設(shè)置相同。用類似方法還可以設(shè)置時間。設(shè)置完成后，再按"Enter"鍵光標(biāo)消失，此時完成了對年月日和時間的設(shè)置，按上下鍵進(jìn)入下一個步驟的設(shè)定。(4)、進(jìn)入循環(huán)次數(shù)設(shè)定時，按"Enter"鍵，光標(biāo)閃爍，先用左右鍵確定要調(diào)整的位置，再利用上下鍵調(diào)整需要的數(shù)值，本例子中按照國標(biāo)選定循環(huán)次數(shù)為3次，即對每一個水樣重復(fù)萃取三次。用左右鍵調(diào)整光標(biāo)到個位位置，按向上鍵，調(diào)整個位數(shù)值為3，十位數(shù)值為0,不需要設(shè)定，按"Enter"鍵結(jié)束設(shè)定，再按上下鍵進(jìn)入下一個步驟設(shè)定。(5)、設(shè)定各步驟的運行時長，例如進(jìn)入下述自動運行部分A步驟的設(shè)置界面，液晶屏幕上會顯示A，按"Enter"鍵后出現(xiàn)光標(biāo)閃動，要設(shè)此過程為25秒，先利用左右鍵將光標(biāo)移動到十位位置上，然后按向上鍵2下，將十位數(shù)設(shè)定為2，再按左右鍵將光標(biāo)位置移到個位位置上，按向上鍵5下，將個位數(shù)設(shè)定為5，按"Enter"鍵結(jié)束。若需要百位設(shè)定，方法相同，各個步驟最大能設(shè)9999秒。B—I各步驟時長設(shè)定過程同A步驟。各步驟時間的選擇可以根據(jù)分析情況具體確定和改變。(6)、最后進(jìn)入選擇輕重有機(jī)溶劑的設(shè)定，此時默認(rèn)值為"9",即表示有機(jī)溶劑的比重比水大，過程進(jìn)行時為先進(jìn)行下述自動運行部分中的E步驟再進(jìn)行F步驟，若按"Enter"鍵，再利用上下鍵改變其它數(shù)值，則表示選擇了比重比水小的有機(jī)溶劑，過程進(jìn)行時先進(jìn)行F步驟，再進(jìn)行E步驟。(7)、各設(shè)定結(jié)束后可用上下鍵來觀看剛剛設(shè)定的各過程的數(shù)值。若各數(shù)值均設(shè)置無誤，則利用按上下鍵調(diào)至"Exit"界面，按"Enter"鍵結(jié)束整個儀器的設(shè)定過程。(8)、按功能鍵"F，將顯示屏調(diào)整到"Run，，界面，再按"Enter"鍵儀器即開始運行。3、自動控制運行部分自動控制運行部分是本發(fā)明利用單片機(jī)計算機(jī)語言對水中有機(jī)物富集濃縮儀實現(xiàn)自動運行的核心部分，它由單片機(jī)發(fā)出指令，定時開啟或關(guān)閉電磁閥、電磁攪拌器與電熱恒溫水浴，具體的說水中有機(jī)物富集濃縮工作過程包括以下A-I共九個子過程-A,電磁閥26、19、20開啟，電磁閥26開啟時，試劑瓶1內(nèi)得到氮氣瓶壓力使瓶中的試劑打入分液漏斗4，電磁閥19開啟使分液漏斗與水樣瓶21連通，電磁閥20開啟使水樣瓶通過活性炭柱23與外界大氣連通，在電磁閥19、20的共同作用下，分液漏斗中的有機(jī)溶劑由于重力作用會流入水樣瓶與水樣混合，該步驟結(jié)束后，按設(shè)定時長電磁閥26、19自動關(guān)閉；B.電磁攪拌器22開啟，對水樣瓶中的混合液體進(jìn)行攪拌，使其充分混合，將水樣中的有機(jī)物萃取到有機(jī)相中，期間保持開啟的電磁閥20經(jīng)活性炭柱23與大氣相通可放去攪拌中產(chǎn)生的氣體，該步驟結(jié)束后，按設(shè)定時長電磁攪拌器22和電磁閥20自動關(guān)閉；C.電磁閥18、19開啟，電磁閥18開啟，使水樣瓶中充滿壓力，電磁閥19開啟將水樣瓶21與分液漏斗4之間連通，在兩者共同作用下將混合液體從水樣瓶打入分液漏斗；該步驟結(jié)束后，按設(shè)定時長電磁閥18自動關(guān)閉，水樣瓶中剩余的壓力氣體通過電磁閥19鼓入分液漏斗，對有乳化的萃取液可產(chǎn)生破乳作用，水樣瓶中氣體排空后按設(shè)定時長電磁閥19自動關(guān)閉；D.所有電磁閥處于關(guān)閉狀態(tài)，混合液在分液漏斗4中靜置，使有機(jī)相和水相分層，為萃取液的回收和濃縮做準(zhǔn)備；E.電磁閥6開啟，將分液漏斗4和無水硫酸鈉脫水柱7、KD濃縮器的蒸餾瓶10接通，在重力的作用下，分層后的有機(jī)萃取液會通過無水硫酸鈉脫水柱，流入KD濃縮器的蒸餾瓶進(jìn)行濃縮蒸餾，分液漏斗中有機(jī)萃取液流出后按設(shè)定時長電磁闊6自動關(guān)閉；F.電磁閥19、20開啟，電磁閥19開啟使分液漏斗4和水樣瓶21連通，電磁閥20開啟使水樣瓶通過活性炭柱23與大氣相通，在重力作用下分層后剩余的水樣流回水樣瓶中，等待進(jìn)行下一次重復(fù)萃取過程，分液漏斗中水樣流出后按設(shè)定時長電磁閥19、20自動關(guān)閉；G該過程與F過程同步進(jìn)行；電熱恒溫水浴11電源接通開始工作，給KD濃縮器蒸餾瓶10加熱，對萃取液進(jìn)行濃縮蒸餾，蒸發(fā)出的有機(jī)溶劑，通過KD濃縮器的濃縮管8和KD濃縮器的冷凝管24進(jìn)入KD濃縮器的回收瓶12回收；H.循環(huán)至最后一次萃取的G過程結(jié)束后，電磁閥26、6開啟，電磁閥26開啟使試劑瓶1中充滿壓力，將試劑瓶中的有機(jī)試劑打入分液漏斗4，電磁閥6開啟將分液漏斗與無水硫酸鈉脫水柱7、KD濃縮器的蒸餾瓶10相連通，在重力作用下，有機(jī)溶劑通過分液漏斗、無水硫酸鈉脫水柱進(jìn)入KD濃縮器的蒸餾瓶，對整個系統(tǒng)進(jìn)行清洗，清洗完畢后，按照設(shè)定時長電磁閥26、6關(guān)閉，電熱恒溫水浴ll也隨后關(guān)閉；I.電磁閥13開啟，氮氣瓶中的氮氣通過電磁閥13進(jìn)入吹氮玻璃接頭9對KD濃縮器的蒸餾瓶10中的萃取液進(jìn)行吹脫，最終將其體積濃縮至lml，按照設(shè)定時長電磁閥13關(guān)閉。上述由單片機(jī)發(fā)出指令，通過定時開啟或關(guān)閉電磁閥、電磁攪拌器與電熱恒溫水浴，實現(xiàn)對水中有機(jī)物富集濃縮萃取過程中的A-I九個子過程，可根據(jù)有機(jī)溶劑的不同和實際操作中的要求進(jìn)行的先后順序的調(diào)整，其中包括:(1)、若選擇比水重的有機(jī)溶劑，則先運行E子過程，后再進(jìn)行F子過程，若選擇比水輕的有機(jī)溶劑，則先運行F子過程，后再進(jìn)行E子過程。(2)、在以上所述的E子過程結(jié)束后，F(xiàn)子過程與G子過程為同時進(jìn)行。(3)、以上所述的A-G過程，按照預(yù)先設(shè)定循環(huán)次數(shù)(至少三次)重復(fù)進(jìn)行，H、I過程不參與循環(huán)；即清洗與定容兩個子過程是在經(jīng)過A-G過程萃取的最后一次循環(huán)結(jié)束后，再進(jìn)入下一H、I過程。圖8所示，為水中有機(jī)物富集濃縮儀的單片機(jī)控制軟件的主控制流程，按照以上水中有機(jī)物富集濃縮工作過程進(jìn)行的程序設(shè)計，其主要程序如下(1)、開始，根據(jù)實際要求對工作過程中的各子過程時長trt8進(jìn)行賦值;同時根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)方法要求，輸入循環(huán)萃取次數(shù)N-3;輸入分析所選用有機(jī)溶劑的比重，單片機(jī)根據(jù)程序給出的trts、p取值范圍進(jìn)行判定，若有效性不滿足，需要重新賦值；若有效性滿足，進(jìn)入下一步；(2)、按照子過程A的要求，置電磁閥19、20、26開啟與關(guān)閉的特征字，向各電磁閥驅(qū)動開關(guān)需要開啟的時間變量T賦值tp并調(diào)驅(qū)動開關(guān)子程序，開關(guān)子程序運行結(jié)束后，返回主程序；(3)、按照子過程B的要求，置電磁攪拌器22開啟與關(guān)閉的特征字，向電磁攪拌器22驅(qū)動開關(guān)需要開啟的時間變量T賦值t2，并調(diào)驅(qū)動開關(guān)子程序；開關(guān)子程序運行結(jié)束后，返回主程序；(4)、按照子過程C的要求，置電磁闊18、19開啟與關(guān)閉的特征字，向各電磁閥驅(qū)動開關(guān)需要開啟的時間變量T賦值t3，并調(diào)驅(qū)動電磁閥開關(guān)子程序；驅(qū)動開關(guān)子程序運行結(jié)束后，返回主程序；(5)、按照子過程D的要求保持現(xiàn)狀，持續(xù)時間為14;(6)、按照輸入的有機(jī)溶劑比重P進(jìn)行判斷，若滿足P〉1，按照子過程E—F的順序運行；若不滿足，按照子過程F—E的順序運行；(7)、按照子過程E的要求，置電磁閥6開啟與關(guān)閉的特征字，向該電磁閥驅(qū)動開關(guān)需要開啟的時間變量T賦值ts，并調(diào)驅(qū)動開關(guān)子程序，驅(qū)動開關(guān)子程序運行結(jié)束后，返回主程序；(8)、按照子過程F和子過程G的要求，置電熱恒溫水浴11與電磁閥19、20開啟與關(guān)閉的特征字，向各電磁驅(qū)動開關(guān)需要開啟的時間變量T賦值t6，并調(diào)驅(qū)動開關(guān)子程序，驅(qū)動開關(guān)子程序運行結(jié)束后，返回主程序；(9)、進(jìn)行循環(huán)次數(shù)N的判斷，每循環(huán)一次，N值減l;當(dāng)N不等于O時，返回第2步，循環(huán)進(jìn)行A-F子過程；當(dāng)N等于0時，進(jìn)入下一步H子過程；(10)、按照子過程H的要求，置電磁閥6、26開啟與關(guān)閉的特征字，并向各電磁閥驅(qū)動開關(guān)需要開啟的時間變量T賦值t7，并調(diào)驅(qū)動開關(guān)子程序，驅(qū)動閥開關(guān)子程序運行結(jié)束后，返回主程序；(11)、置電熱恒溫水浴11開啟與關(guān)閉的特征字，并向電熱恒溫水浴驅(qū)動開關(guān)需要開啟的時間變量T賦值t8，并調(diào)驅(qū)動開關(guān)子程序，驅(qū)動開關(guān)子程序運行結(jié)束后，返回主程序；(12)、按照子過程I的要求，設(shè)置電磁閥13開啟和關(guān)閉的特征字，向各電磁閥驅(qū)動開關(guān)需要開啟的時間變量T賦值t9，并調(diào)驅(qū)動開關(guān)子程序，驅(qū)動開關(guān)子程序運行結(jié)束后，返回主程序；(13)、主程序運行結(jié)束。圖9所示，為水中有機(jī)物富集濃縮儀的單片機(jī)控制軟件的驅(qū)動電磁閥開關(guān)子程序流程，該流程是按照以上水中有機(jī)物富集濃縮萃取過程中的各子過程進(jìn)行的程序設(shè)計，其驅(qū)動開關(guān)子程序如下(1)、開始，在主程序控制下進(jìn)入子程序；(2)、開特征字送端口，打開相應(yīng)的電磁開關(guān)；(3)、時間變量T倒計時；(4)、對時間變量T進(jìn)行判斷，當(dāng)T不等于0時，繼續(xù)倒計時；當(dāng)T等于0時，關(guān)特征字送端口，電磁開關(guān)關(guān)閉或保持開啟狀態(tài)；(5)、返回主程序。本發(fā)明水中有機(jī)物富集濃縮儀工作過程中，在所述的水中有機(jī)物富集濃縮萃取過程中的A-I步驟中，各步驟的初始參數(shù)設(shè)定或需要變更水樣和分析項目時，在維持輸入壓力不變的情況下，對各步驟的參數(shù)進(jìn)行設(shè)定或修改的方法是(1)、在A步驟中有機(jī)溶劑加入體積量與時間的關(guān)系為)^0.3x-0.06,其中x為有機(jī)溶劑加入量(ml)，y為相關(guān)電磁閥開啟的時間(s)，按此公式可以根據(jù)方法要求中有機(jī)溶劑的加人量來初步設(shè)定單片機(jī)中過程A的時間范圍。(2)、在C步驟中混合液打入分液漏斗的體積量與時間的關(guān)系為y=0.07x-0.02，其中x為混合液量(ml)，y為相關(guān)電磁閥開啟的時間(s)，按此公式可以根據(jù)水樣瓶中混合液體的量來初步設(shè)定單片機(jī)中過程C的時間范圍。(3)、在E步驟中有機(jī)萃取液進(jìn)入蒸餾瓶過程中體積量與時間的關(guān)系為y=1.2x-0.6，其中x為有機(jī)萃取液的量(ml)，y為相關(guān)電磁闊開啟的時間(s)，按此公式可以根據(jù)方法要求中有機(jī)溶劑加入量來初步設(shè)定單片機(jī)中過程E的時間范圍。(4)、在F步驟中分層后剩余水樣流回水樣瓶的體積量與時間的關(guān)系為y=0.5x-1.22，其中x為剩余水樣的量(ml)，y為相關(guān)電磁閥開啟的時間(s)。按此公式可以根據(jù)方法要求中水樣加入的量來初步設(shè)定單片機(jī)中過程F的時間范圍。(5)、在G步驟中有機(jī)萃取液濃縮蒸餾的過程中蒸發(fā)速度與時間的關(guān)系為"0.17x-0.03，其中x為萃取液的體積量(ml)，y為電熱恒溫水浴開啟的時間(s)，按此公式可以根據(jù)實際實驗中萃取液蒸餾的量來設(shè)定單片機(jī)中過程G的時間范圍。(6)、在I步驟中吹氮定容時有機(jī)溶劑蒸發(fā)速率與吹氮時間的關(guān)系式為y=30x，其中y為T過程所要設(shè)定的時間(s)，x為利用氮氣吹掃蒸發(fā)掉的有機(jī)溶劑的體積數(shù)(ml)，按此公式可以根據(jù)實際實驗中萃取液蒸餾的剩余量和最終體積要求來設(shè)定單片機(jī)中過程I的時間范圍。本發(fā)明水中有機(jī)物富集濃縮儀使用實例將1000ml水樣加入到水樣瓶中，用二氯甲烷做萃取劑，用間二氯苯、硝基苯、萘作為標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)對儀器回收率進(jìn)行測定。采用操作說明中各步驟流量與時間的關(guān)系式來設(shè)置各個步驟的時長，開啟儀器按設(shè)定各步驟運行結(jié)束后在KD濃縮器蒸餾瓶中得到lml濃縮萃取液，整個過程實施的時間為150min.取lpl上氣質(zhì)聯(lián)用(GC-MAS)分析。經(jīng)過實驗測得儀器回收率見下表。<table>complextableseeoriginaldocumentpage25</column></row><table>該回收率數(shù)值符合國家標(biāo)準(zhǔn)方法中所要求的回收率指標(biāo)。權(quán)利要求1、一種水中有機(jī)物富集濃縮儀，包括試劑瓶、分液漏斗、玻璃三通接頭，無水硫酸鈉脫水柱、KD濃縮器、加熱器、水樣瓶、電磁攪拌機(jī)、連接氣路或水路的導(dǎo)管、活性炭柱、氮氣瓶，其特征是還有電磁閥及單片機(jī)自動化控制系統(tǒng)；所述的試劑瓶(1)口配有密閉試劑瓶塞(2)，瓶塞上配有兩條導(dǎo)管，一條導(dǎo)管經(jīng)電磁閥(26)與氮氣輸給氣壓表(14)連接，在氮氣輸給氣壓表(14)與氮氣瓶總壓力表的導(dǎo)管間裝有氮氣輸給調(diào)壓閥(16)；另一條導(dǎo)管連接分液漏斗瓶塞(3)，并通向作為水樣與有機(jī)溶劑混合溶液靜置分層場所的分液漏斗(4)，分液漏斗瓶塞上還配有廢氣排放導(dǎo)管(27)，廢氣排放導(dǎo)管和活性炭柱(23)相連；分液漏斗下端與玻璃三通(5)通過磨口相接；其中玻璃三通(5)有一通由導(dǎo)管經(jīng)電磁閥(19)與水樣瓶(21)相連；玻璃三通另有一通由導(dǎo)管經(jīng)電磁閥(6)與無水硫酸鈉脫水柱(7)相連，無水硫酸鈉脫水柱通過磨口連接KD濃縮器；所述的KD濃縮器由濃縮管(8)、吹氮玻璃接頭(9)、用于加熱蒸發(fā)和盛放萃取液的蒸餾瓶(10)、冷凝管(24)、及用于盛放回收溶劑的回收瓶(12)組成；KD濃縮器的濃縮管(8)為三通磨口組件，上磨口與無水硫酸鈉脫水柱連接，下磨口通過吹氮玻璃接頭與蒸餾瓶連接，側(cè)管磨口與冷凝管(24)連接；吹氮玻璃接頭的側(cè)管由導(dǎo)管經(jīng)電磁閥(13)與氮氣輸給氣壓表(14)連接，在氮氣輸給氣壓表與氮氣瓶總壓力表的導(dǎo)管間裝有氮氣輸給調(diào)壓閥(16)；冷凝管24通過磨口連接回收瓶；回收瓶的側(cè)壁設(shè)有用導(dǎo)管(29)連接活性炭柱(23)的接口；蒸餾瓶置入為萃取液加熱、蒸發(fā)、濃縮和溶劑回收提供熱源的電熱恒溫水浴(11)，電熱恒溫水浴安放在可以上下移動、方便取放蒸餾瓶(10)的位置；水樣瓶(21)置于電磁攪拌器(22)上，水樣瓶蓋有水樣瓶塞(25)，水樣瓶上部容腔通過導(dǎo)管經(jīng)電磁閥(20)連接活性炭柱(23)，同時通過導(dǎo)管經(jīng)電磁閥(18)連接氮氣輸給氣壓表(15)，在氮氣輸給氣壓表與氮氣瓶總壓力表的導(dǎo)管間裝有氮氣輸給調(diào)壓閥(17)。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的水中有機(jī)物富集濃縮儀控制方法，其特征是所述的單片機(jī)自動化控制系統(tǒng)含有單片機(jī)、及連接單片機(jī)的時鐘電路、晶振器、電源、看門狗、帶按鍵的液晶屏、存儲器及并行接口，并行接口連接驅(qū)動開關(guān)電路并控制驅(qū)動電磁閥、加熱器與電磁攪拌器。3、一種水中有機(jī)物富集濃縮萃取方法，使用水中有機(jī)物富集濃縮儀，其特征是由單片機(jī)發(fā)出指令，定時開啟或關(guān)閉電磁閥、電磁攪拌機(jī)與加熱器，水中有機(jī)物富集濃縮萃取過程包括以下A-I共九個子步驟A.電磁魄(26)、(19)、(20)開啟，龜磁閥(26)開啟時，試劑瓶(l)內(nèi)得到氮氣瓶壓力使瓶中的試劑打入分液漏斗(4)，電磁閥(19)開啟使分液漏斗與水樣瓶(21)連通，電磁閥(20)開啟使水樣瓶通過活性炭柱(23)與外界大氣連通，在電磁閥(19)、(20)的共同作用下，分液漏斗中的有機(jī)溶劑由于重力作用會流入水樣瓶與水樣混合，該步驟結(jié)束后，按設(shè)定時長電磁閥(26)、(19)自動關(guān)閉；B.電磁攪拌器(22)開啟，對水樣瓶中的混合液體進(jìn)行攪拌，使其充分混合，將水樣中的有機(jī)物萃取到有機(jī)相中，期間電磁閥(20)經(jīng)活性炭柱(23)于大氣相通可放去攪拌中產(chǎn)生的氣體，該步驟結(jié)束后，按設(shè)定時長電磁閥(20)自動關(guān)閉；C.電磁閥(18)、(19)開啟，電磁閥(18)開啟，使水樣瓶中充滿壓力，電磁閥(19)開啟將水樣瓶(21)與分液漏斗(4)之間連通，在兩者共同作用下將混合液體從水樣瓶打入分液漏斗；該步驟結(jié)束后，按設(shè)定時長電磁閥(18)自動關(guān)閉，水樣瓶中剩余的壓力氣體通過電磁閥(19)鼓入分液漏斗，對有乳化的萃取液可產(chǎn)生破乳作用，氣體排空后按設(shè)定時長電磁閥(19)自動關(guān)閉；D.所有電磁閥處于關(guān)閉狀態(tài)，混合液在分液漏斗(4)中靜置，使有機(jī)相和水相分層，為萃取液的回收和濃縮做準(zhǔn)備；E.電磁閥(6)開啟，將分液漏斗(4)和無水硫酸鈉脫水柱(7)、KD濃縮器的蒸餾瓶(10)接通，在重力的作用下，分層后的有機(jī)萃取液會通過無水硫酸鈉脫水柱，流入KD濃縮器的蒸餾瓶進(jìn)行濃縮蒸餾，分液漏斗中有機(jī)萃取液流出后按設(shè)定時長電磁閥(6)自動關(guān)閉；F.電磁闊(19)、(20)開啟，電磁閥(19)開啟使水樣瓶(21)和分液漏斗(4)連通，電磁閥(20)開啟使水樣瓶通過活性炭柱(23)與大氣相通，在重力作用下分層后剩余的水樣流回水樣瓶中，等待進(jìn)行下一次重復(fù)萃取過程，分液漏斗中水樣流出后按設(shè)定時長電磁閥(19)、(20)自動關(guān)閉；G.該過程與F過程同步進(jìn)行，電熱恒溫水浴(ll)電源接通開始工作，給KD濃縮器蒸餾瓶(10)加熱，對萃取液進(jìn)行濃縮蒸餾，有機(jī)溶劑蒸發(fā)，通過KD濃縮器的濃縮管(8)和KD濃縮器的冷凝管(24)進(jìn)入KD濃縮器的回收瓶(12)回收；H.循環(huán)至最后一次萃取的G過程結(jié)束后，電磁閥(26)開啟使試劑瓶(1)中充滿壓力，將試劑瓶中的有機(jī)試劑打入分液漏斗(4)，電磁閥(6)開啟將分液漏斗與無水硫酸鈉脫水柱(7)、KD濃縮器的蒸餾瓶(10)相連通，在重力作用下，有機(jī)溶劑通過無水硫酸鈉脫水柱進(jìn)入KD濃縮器的蒸餾瓶，對整個系統(tǒng)進(jìn)行清洗；清洗完畢后，按照設(shè)定時長電磁閥(26)、(6)關(guān)閉，電熱恒溫水浴(11)也隨后關(guān)閉；I.電磁閥(13)開啟，氮氣瓶中的氮氣通過電磁閥(13)和吹氮玻璃接頭(9)對KD濃縮器的蒸餾瓶(10)中的萃取液進(jìn)行吹脫，最終會將其體積定容至lml，按照設(shè)定時長電磁閥(13)關(guān)閉。4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的水中有機(jī)物富集濃縮儀控制方法，其特征是在所述的由單片機(jī)發(fā)出指令，定時開啟或關(guān)閉電磁閥、電磁攪拌機(jī)與加熱器，水中有機(jī)物富集濃縮萃取過程包括以下A-I九個子的步驟若選擇比水重的有機(jī)溶劑，則先運行E步驟，后再進(jìn)行G過程，若選擇比水輕的有機(jī)溶劑，則先運行G步驟，后再進(jìn)行E過程。5、根據(jù)權(quán)利要求3所述的水中有機(jī)物富集濃縮儀控制方法，其特征是在所述的E步驟結(jié)束后，F(xiàn)步驟與G步驟為同時進(jìn)行，當(dāng)F步驟與G步驟全部結(jié)束停止時，再進(jìn)入下一步驟；即開始一個H步驟。6、根據(jù)權(quán)利要求3所述的水中有機(jī)物富集濃縮儀控制方法，其特征是所述的A-G步驟為萃取過程，按照預(yù)先設(shè)定的至少三次循環(huán)重復(fù)進(jìn)行，經(jīng)過A-G步驟萃取的最后一次循環(huán)結(jié)束后，再進(jìn)入以下H、I步驟。7、根據(jù)權(quán)利要求3所述的水中有機(jī)物富集濃縮萃取方法，其特征是在所述的水中有機(jī)物富集濃縮萃取過程中的A-F步驟中，各步驟的初始參數(shù)設(shè)定或需要變更水樣和分析項目時，在維持輸入壓力不變的情況下，對各步驟的參數(shù)進(jìn)行設(shè)定或修改的方法是(1)、在A步驟中有機(jī)溶劑加入過程中流速與時間的關(guān)系為yi.3x-0.06，其中x為有機(jī)溶劑流量，y為開關(guān)開啟的時間，按此公式就可以根據(jù)實際實驗中有機(jī)溶劑的加人量來設(shè)定單片機(jī)中過程L的時間長短；(2)、在B步驟中混合液打入分液漏斗過程中流量與時間的關(guān)系為y=0.07x-0.02，其中x為有機(jī)溶劑流量，y為開關(guān)開啟的時間，有此公式就可以根據(jù)水樣瓶中混合液體的量來設(shè)定單片機(jī)中過程N的時間長短；(3)、在C步驟中有萃取液進(jìn)入蒸餾瓶過程中流速與時間的關(guān)系為y二1.2x-0.6，其中x為萃取液的流量，y為開關(guān)開啟的時間，有此公式就可以根據(jù)實際實驗中萃取液的流速來設(shè)定單片機(jī)中過程P的時間長短；(4)、在D步驟中分層后剩余水樣流回水樣瓶的過程中流速與時間的關(guān)系為尸0.5x-1.22，其中x為萃取液的流量，y為開關(guān)開啟的時間，有此公式就可以根據(jù)實際實驗中萃取液的流速來設(shè)定單片機(jī)中過程R的時間長短；(5)、在E步驟中萃取液濃縮蒸餾的過程中蒸餾速度與時間的關(guān)系為y=0.17x-0.03，其中x為萃取液蒸餾的速度，y為開關(guān)開啟的時間，有此公式就可以根據(jù)實際實驗中萃取液蒸餾的量來設(shè)定單片機(jī)中過程Q的時間長短；(6)、在F步驟中吹氮定容時有機(jī)溶劑蒸發(fā)速率與吹氮時間的關(guān)系式為y=30x,其中y為T過程所要設(shè)定的時間，x為用戶想要利用氮氣吹掃蒸發(fā)掉的有機(jī)溶劑的體積數(shù)。8、根據(jù)權(quán)利要求3所述的水中有機(jī)物富集濃縮儀控制方法，其特征是所述由單片機(jī)發(fā)出指令，定時開啟或關(guān)閉電磁閥、電磁攪拌機(jī)與加熱器，單片機(jī)的主控制子程序流程為(1)、開始，根據(jù)實際要求對工作過程中的各子過程時長t一8進(jìn)行賦值；同時根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)方法要求，輸入循環(huán)萃取次數(shù)N=3;輸入分析所選用有機(jī)溶劑的比重，單片機(jī)根據(jù)程序給出的trt8、p取值范圍進(jìn)行判定，若有效性不滿足，需要重新賦值；若有效性滿足，進(jìn)入下一步；(2)、按照子過程A的要求，置電磁閥(19)、(20)、(26)開啟與關(guān)閉的特征字，向各電磁閥驅(qū)動開關(guān)需要開啟的時間變量T賦值tp并調(diào)驅(qū)動開關(guān)子程序，開關(guān)子程序運行結(jié)束后，返回主程序；(3)、按照子過程B的要求，置電磁攪拌器(22)開啟與關(guān)閉的特征字，向電磁攪拌器驅(qū)動開關(guān)需要開啟的時間變量T賦值t2，并調(diào)驅(qū)動開關(guān)子程序；開關(guān)子程序運行結(jié)束后，返回主程序；(4)、按照子過程C的要求，置電磁閥(18)、(19)開啟與關(guān)閉的特征字，向各電磁閥驅(qū)動開關(guān)需要開啟的時間變量T賦值t3，并調(diào)驅(qū)動電磁閥開關(guān)子程序；驅(qū)動開關(guān)子程序運行結(jié)束后，返回主程序；(5)、按照子過程D的要求保持現(xiàn)狀，持續(xù)時間為U;(6)、按照輸入的有機(jī)溶劑比重P進(jìn)行判斷，若滿足P〉1，按照子過程E—F的順序運行；若不滿足，按照子過程F—E的順序運行；(7)、按照子過程E的要求，置電磁閥(6)開啟與關(guān)閉的特征字，向該電磁閥驅(qū)動開關(guān)需要開啟的時間變量T賦值t5，并調(diào)驅(qū)動開關(guān)子程序，驅(qū)動開關(guān)子程序運行結(jié)束后，返回主程序；(8)、按照子過程F和子過程G的要求，置電熱恒溫水浴(11)與電磁閥(19)、(20)開啟與關(guān)閉的特征字，向各電磁驅(qū)動開關(guān)需要開啟的時間變量T賦值16，并調(diào)驅(qū)動開關(guān)子程序，驅(qū)動開關(guān)子程序運行結(jié)束后，返回主，呈序；(9)、進(jìn)行循環(huán)次數(shù)N的判斷，每循環(huán)一次，N值減l;當(dāng)N不等于0吋，返回第2步，循環(huán)進(jìn)行A-F子過程；當(dāng)N等于0時，進(jìn)入下一步H子過程；(10)、按照子過程H的要求，置電磁閥(6)、(26)開啟與關(guān)閉的特征字，并向各電磁閥驅(qū)動開關(guān)需要開啟的時間變量T賦值t7，并調(diào)驅(qū)動開關(guān)子程序，驅(qū)動閥開關(guān)子程序運行結(jié)束后，返回主程序；(11)、置電熱恒溫水浴(11)開啟與關(guān)閉的特征字，并向電熱恒溫水浴驅(qū)動開關(guān)需要開啟的時間變量T賦值t8，并調(diào)驅(qū)動開關(guān)子程序，驅(qū)動開關(guān)子程序運行結(jié)束后，返回主程序；(12)、按照子過程I的要求，設(shè)置電磁閥(13)開啟和關(guān)閉的特征字，向各電磁閥驅(qū)動開關(guān)需要開啟的時間變量T賦值t9，并調(diào)驅(qū)動開關(guān)子程序，驅(qū)動開關(guān)子程序運行結(jié)束后，返回主程序；(13)、主程序運行結(jié)束。9、根據(jù)權(quán)利要求8所述的水中有機(jī)物富集濃縮儀控制方法，其特征是所述為水中有機(jī)物富集濃縮儀的單片機(jī)控制軟件的驅(qū)動開關(guān)子程序流程，其驅(qū)動開關(guān)子程序如下(1)、開始，在主程序控制下進(jìn)入子程序；(2)、開特征字送端口，打開相應(yīng)的電磁開關(guān)；(3)、時間變量T倒計時；(4)、對時間變量T進(jìn)行判斷，當(dāng)T不等于0時，繼續(xù)倒計時；當(dāng)T等于0時，關(guān)特征字送端口，電磁開關(guān)關(guān)閉或保持開啟狀態(tài)；(5)、返回主程序。全文摘要本發(fā)明涉及水中有機(jī)物富集濃縮儀及萃取方法，儀器包括試劑瓶、分液漏斗、玻璃三通接頭，無水硫酸鈉脫水柱、KD濃縮器、加熱器、水樣瓶、電磁攪拌機(jī)、連接氣路或水路的導(dǎo)管、活性炭柱、氮氣瓶、電磁閥及單片機(jī)自動化控制系統(tǒng)。水中有機(jī)物富集濃縮萃取方法是以國際標(biāo)準(zhǔn)(ISO6468)和國家推薦方法中的液-液萃取和KD濃縮作為基本的工作原理，將繁多的全手工液-液萃取和KD濃縮各步驟進(jìn)行優(yōu)化整合，可連續(xù)工作，自動處理樣品前工作，提高了實驗工作效率，減少了樣品處理對環(huán)境的二次污染，保護(hù)工作人員身體健康，可廣泛應(yīng)用于廢水和飲用水水質(zhì)監(jiān)測部門和科研機(jī)構(gòu)。文檔編號G01N30/00GK101178392SQ200710139640公開日2008年5月14日申請日期2007年10月26日優(yōu)先權(quán)日2007年10月26日發(fā)明者杰蘭,王晉生,袁小英,郭棟生申請人:山西大學(xué)