一種電滲析預(yù)處理裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種電滲析預(yù)處理裝置，包括：（1）夾緊緊固模塊、（2）鹽溶液腔模塊和（3）樣品池組件組成。本裝置應(yīng)用于環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域水體中的有機(jī)氮測(cè)量。通過(guò)本裝置預(yù)處理后，可以將水樣中的無(wú)機(jī)氮離子和有機(jī)氮分子進(jìn)行有效分離，達(dá)到提升有機(jī)氮測(cè)量精度和準(zhǔn)確度的目的。
【專利說(shuō)明】—種電滲析預(yù)處理裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于電學(xué)裝置領(lǐng)域，是一種在水體溶解性有機(jī)氮(DON)測(cè)定前使用的電滲析預(yù)處理裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]環(huán)境中廣泛存在著各類溶解性有機(jī)物，含氮類有機(jī)物是其中重要的組成部分。總?cè)芙庑缘?TDN)包括有機(jī)氮(DON)和無(wú)機(jī)氮(DIN)。在一定條件下，DON可以轉(zhuǎn)化成DIN而被微生物利用作為氮源儲(chǔ)備物，是引起水體富營(yíng)養(yǎng)化等環(huán)境危害的原因之一。此外，水體中的DON與消毒劑反應(yīng)，會(huì)產(chǎn)生多種“三致性”消毒副產(chǎn)物(DBPs)，比如:鹵代已氰、鹵代硝基甲苯；而含氮DBPs的細(xì)胞毒性比傳統(tǒng)的三鹵代甲烷、鹵代乙酸等高2-3個(gè)數(shù)量級(jí)。因此，DON作為氮類消毒副產(chǎn)物的前體物質(zhì)，越來(lái)越引起人們的關(guān)注，并有望在之后的水處理控制中加以檢測(cè)和控制。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)主要是通過(guò)“減差法”來(lái)實(shí)現(xiàn)DON的測(cè)量，即TDN減去DIN (包含硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮、氨氮)。由于地表水中DON含量一般都比DIN少，減差過(guò)程會(huì)導(dǎo)致DON測(cè)量的誤差傳遞并放大，嚴(yán)重降低DON測(cè)量的精準(zhǔn)度，有時(shí)甚至達(dá)到百分之一百以上。假設(shè)某地表水中TDN濃度為2.0mg-N/L,硝酸鹽氮為1.8mg_N/L,氨氮為0.05mg_N/L,且每個(gè)指標(biāo)僅有5%的分析誤差，那么DON濃度理應(yīng)為0.15mg-N/L (2-1.8-0.05);但是，TDN減DIN所得誤差卻高達(dá) 0.19mg-N/L(2x5% + 1.8x5% + 0.05x5%)，誤差率高達(dá) 128% (0.19/0.15x100%)。
[0004]因此有必要把DIN和DON進(jìn)行分離，進(jìn)而提高DON測(cè)量的準(zhǔn)確度和精度。本 申請(qǐng)人:實(shí)用新型采用電滲析的方法把DIN和DON進(jìn)行預(yù)分離，然后測(cè)定DON濃度。但是目前還沒有專門用于對(duì)水樣進(jìn)行電滲析預(yù)處理的裝置，而是采用一般商業(yè)性電滲析裝置作為處理工具，其效果并不完全符合分析方法的需要。
[0005]傳統(tǒng)商業(yè)電滲析裝置采用陰陽(yáng)離子交換膜組相互分開的多個(gè)空腔，外側(cè)利用密封裝置進(jìn)行密封、相鄰的腔室分別作為濃縮溶液腔和去鹽溶液腔、相間隔的腔室通過(guò)管路相連接、密封的膜堆兩側(cè)腔室分別設(shè)置陰極和陽(yáng)極、分別僅有一個(gè)濃縮液存儲(chǔ)容器和一個(gè)樣品液存儲(chǔ)容器。該類型裝置存在較明顯的技術(shù)缺陷，比如:1.對(duì)單一的離子交換膜組進(jìn)行損壞更新時(shí)操作復(fù)雜；2.離子交換膜膜堆的結(jié)構(gòu)緊密，數(shù)量多，造成電滲析裝置中膜壓過(guò)大，能耗過(guò)大；3.—個(gè)電滲析裝置只能處理一個(gè)測(cè)量水樣，耗水量較大；4.結(jié)構(gòu)工藝復(fù)雜，制作成本高昂；5.所消耗的鹽溶液和樣品溶液量多。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，本實(shí)用新型提供了一種可以實(shí)現(xiàn)方便、快速、準(zhǔn)確、多個(gè)水樣同時(shí)進(jìn)行電滲析預(yù)處理的裝置。
[0007]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是:
[0008]一種電滲析預(yù)處理裝置，包括夾緊緊固模塊1、鹽溶液腔模塊2和樣品池模塊6組成，其中以?shī)A緊緊固模塊I ;鹽溶液腔模塊2 ;硅膠墊圈3 ;樣品池緊固組件4 ;硅膠墊圈5;樣品池模塊6順序連接構(gòu)成裝置一側(cè)，隨后以樣品池模塊6為分界，在樣品腔另一側(cè)以5-4-3-2-1組件順序連接，構(gòu)成裝置的另一半，各組件通過(guò)一個(gè)以上的固定裝置固定。
[0009]所述固定裝置包括螺桿、螺栓、螺絲、膠水、夾板等。
[0010]鹽溶液腔室與樣品池以及電極板是實(shí)現(xiàn)電滲析預(yù)處理功能所必需的部件，樣品池和鹽溶液腔所使用的材料可以是玻璃，亞克力板，或者表面進(jìn)行過(guò)絕緣防水處理的不銹鋼板，所用的材料必須保證絕緣且具有一定的強(qiáng)度，不易被擠壓破碎，電極板可以選用鋁板，鈦板，石墨板等導(dǎo)電材料，同時(shí)電極板不易被氧化。
[0011]樣品池的體積可以根據(jù)樣品分析時(shí)所需樣品量進(jìn)行選擇，一般情況下體積設(shè)定為10?30ml，同時(shí)樣品池的形狀可以設(shè)計(jì)成圓柱體或者長(zhǎng)方體等形狀，一般優(yōu)選長(zhǎng)方體。樣品池的個(gè)數(shù)也根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要進(jìn)行添加或減少，一般選用3?6個(gè)樣品池作為一組，鹽溶液腔室的高度根據(jù)樣品池高度進(jìn)行設(shè)定，長(zhǎng)度根據(jù)選取的樣品池進(jìn)行設(shè)定，寬度保證電極板便于安裝和鹽溶液順利進(jìn)入鹽溶液腔進(jìn)行設(shè)定。整個(gè)裝置可以設(shè)計(jì)成長(zhǎng)方體或者圓盤結(jié)構(gòu)。
[0012]通過(guò)樣品池模塊和鹽溶液模塊外加夾緊模塊可以有效的防漏水。
[0013]本裝置樣品池與鹽溶液腔分離式設(shè)計(jì)，多個(gè)樣品池并列排放，兩側(cè)鹽溶液腔一體聯(lián)通。
[0014]對(duì)每個(gè)樣品池只設(shè)定一個(gè)進(jìn)樣口兼做取樣口，進(jìn)樣口可以使用蓋子或者塞子進(jìn)行密封。多個(gè)樣品池排列，并利用夾緊組件將多個(gè)樣品池連接成樣品池組件。
[0015]鹽溶液腔室中設(shè)置2個(gè)小圓孔,孔徑為2?6mm,小孔對(duì)稱分布于兩側(cè)上方,保證鹽溶液的高度能夠浸沒離子交換膜，鹽溶液腔腔室的小孔通過(guò)硅膠軟管與外部輸入輸出裝置(如泵)連接。
[0016]設(shè)置進(jìn)出水圓孔是為了讓鹽溶液在腔室中循環(huán)流動(dòng)，以提高樣品的處理效率。
[0017]電極板與導(dǎo)線連接到外部電源，電極板緊貼鹽溶液腔室室壁放置，并用固定件固定，固定件可以是凹槽，螺絲或者粘膠等，保證在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不松動(dòng)或偏移。電極板的面積大小與鹽溶液腔的面積大小一致。
[0018]使用粘膠或者夾緊裝置將陰陽(yáng)離子交換膜分別貼合于樣品池兩側(cè)，保證樣品池不漏水。
[0019]樣品池緊固組件通過(guò)螺絲連接，螺絲采用塑料螺絲，或者對(duì)螺絲進(jìn)行絕緣處理，保證樣品池組連接成一個(gè)整體，并保證密封性良好。在連接過(guò)程中，為了更好的密封，中間夾層中加入硅膠墊圈。
[0020]多聯(lián)樣品池模塊，鹽溶液腔模塊對(duì)應(yīng)排放，并采用螺桿，螺絲，夾板等緊固裝置進(jìn)行連接，在分別對(duì)應(yīng)的夾層中加入硅膠墊圈。
[0021]本實(shí)用新型的使用方法具體包括:
[0022]本申請(qǐng)主要考慮水樣分析時(shí)對(duì)多個(gè)水樣同時(shí)進(jìn)行電滲析預(yù)處理的需要,而開發(fā)出這一實(shí)用新型電滲析裝置。本實(shí)用新型改進(jìn)了樣品池和鹽溶液腔之間的構(gòu)造關(guān)系，采用“并聯(lián)式”的樣品池排列布置，實(shí)現(xiàn)了同時(shí)對(duì)多個(gè)水樣進(jìn)行獨(dú)立電滲析預(yù)處理的功能；同時(shí)，鹽溶液腔采用一體聯(lián)通設(shè)計(jì)，保證每個(gè)樣品池在電滲析預(yù)處理過(guò)程中的一致性。本裝置區(qū)別于傳統(tǒng)商業(yè)電滲析器“膜堆式”設(shè)計(jì)，所用樣品池獨(dú)立設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單便于維護(hù)，并可以保證樣品電滲析預(yù)處理的處理效率。
[0023]由于采用了上述方案，相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)帶來(lái)了以下有益效果，包括但不限于:
[0024]1、本實(shí)用新型的電滲析預(yù)處理裝置可以同時(shí)對(duì)多個(gè)水樣進(jìn)行電滲析預(yù)處理；
[0025]2、當(dāng)離子交換膜出現(xiàn)損壞或結(jié)垢等污染情況時(shí)，可以很方便的進(jìn)行更換；
[0026]3、兩個(gè)樣品池之間相互獨(dú)立設(shè)置，彼此沒有干擾，有利于對(duì)樣品的單獨(dú)操作；
[0027]4、裝置中鹽溶液在鹽水腔室中可以自由流動(dòng)，單位水樣耗能較低；
[0028]5、本裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作方便，成本低，并可自由調(diào)節(jié)樣品池的數(shù)量；
[0029]6、與計(jì)算機(jī)軟體結(jié)合后可以變成具有水樣電滲析預(yù)處理功能的自動(dòng)進(jìn)樣器；
[0030]7、實(shí)現(xiàn)了電滲析裝置模塊化應(yīng)用，可以較快速方便的更換任意模塊，且單個(gè)水樣所需水量較小。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0031]圖1，現(xiàn)有技術(shù)商業(yè)電滲析裝置的結(jié)構(gòu)示意圖
[0032]圖2，本實(shí)用新型電滲析裝置總裝圖，其中，1-夾緊緊固模塊；2-鹽溶液腔模塊；3-硅膠墊圈；4_樣品池緊固組件；5_硅膠墊圈；6_樣品池組。
[0033]圖3，本實(shí)用新型樣品池裝配示意圖，其中，6A-緊固螺絲；6B-樣品池防漏水組件；6C-樣品池防漏水橡膠墊圈；6D-螺絲固定孔。
[0034]圖4:本實(shí)用新型鹽水池結(jié)構(gòu)圖，其中，2A-鹽溶液進(jìn)水孔；2B-電極板；2C_鹽溶液出水孔；2D-硅膠墊圈；2E-電源線接孔。
[0035]圖5:本實(shí)用新型樣品池結(jié)構(gòu)示意圖，其中，6E-陰離子交換膜；6F_陽(yáng)離子交換膜。

【具體實(shí)施方式】
[0036]下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明:
[0037]實(shí)施例1
[0038]如附圖2、3、4和5所示，
[0039]一種電滲析預(yù)處理裝置，包括夾緊緊固模塊1、鹽溶液腔模塊2和樣品池組6組成，其中以?shī)A緊緊固模塊I ;鹽溶液腔模塊2 ;硅膠墊圈3 ;樣品池緊固組件4 ;硅膠墊圈5 ;樣品池組6順序連接構(gòu)成裝置一側(cè)，以樣品池模塊6為分界，在樣品池模塊6已連接面的對(duì)側(cè)以5-4-3-2-1組件順序連接，構(gòu)成裝置的另一側(cè)，各組件通過(guò)一個(gè)以上的固定裝置固定。
[0040]其中，鹽溶液腔模塊2由2A-鹽溶液進(jìn)水孔；2B-電極板；2C_鹽溶液出水孔；2D-硅膠墊圈；2E-電源線接孔組成，按附圖連接關(guān)系連接；樣品池組6由6A-緊固螺絲；6B-樣品池防漏水組件；6C-樣品池防漏水橡膠墊圈；6D-螺絲固定孔，6E-陰離子交換膜；6F-陽(yáng)離子交換膜組成，按附圖連接關(guān)系連接。
[0041]電極板與導(dǎo)線連接到外部電源，電極板緊貼鹽溶液腔室室壁放置，并用固定件固定，固定件可以是凹槽，螺絲或者粘膠等，保證在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中不松動(dòng)或偏移。電極板的面積大小與鹽溶液腔的面積大小一致。
[0042]使用粘膠或者夾緊裝置將陰陽(yáng)離子交換膜分別貼合于樣品池兩側(cè)，并使得樣品池不漏水。
[0043]實(shí)施例2:
[0044]如附圖3所示，
[0045]樣品池的體積可以根據(jù)樣品分析時(shí)所需樣品量進(jìn)行選擇，一般情況下體積設(shè)定為10?30ml，同時(shí)樣品池的形狀可以設(shè)計(jì)成圓柱體或者長(zhǎng)方體等形狀，一般優(yōu)選長(zhǎng)方體。樣品池的個(gè)數(shù)也根據(jù)實(shí)驗(yàn)需要進(jìn)行添加或減少，一般選用3?6個(gè)樣品池作為一組，鹽溶液腔室的高度根據(jù)樣品池高度進(jìn)行設(shè)定，長(zhǎng)度根據(jù)選取的樣品池組進(jìn)行設(shè)定，寬度保證電極板便于安裝和鹽溶液順利進(jìn)入鹽溶液腔進(jìn)行設(shè)定。整個(gè)裝置可以設(shè)計(jì)成長(zhǎng)方體或者圓盤結(jié)構(gòu)。
[0046]固定夾緊組件可以采用捆綁，夾緊，螺絲緊固，粘合等方式替代。
[0047]實(shí)施例3:
[0048]在本實(shí)用新型中，按照實(shí)施例1，實(shí)施例2的裝置及組成部件，可以在樣品池組兩側(cè)各添加一個(gè)鹽溶液腔室，這樣做可以增大受測(cè)液體的量；如果在增加的腔室部分添加一組陰陽(yáng)離子交換膜，則可以成為一個(gè)五室電滲析反應(yīng)器；
[0049]在樣品池中添加pH計(jì)，電導(dǎo)率儀等探測(cè)儀器，與計(jì)算機(jī)軟體結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制功能；在樣品池中增加擾流裝置可以提升樣品分離效率。
[0050]實(shí)施例4:
[0051]按照實(shí)施例1，實(shí)施例2的裝置及組成部件，安裝調(diào)試好本電滲析裝置；鹽溶液腔室的進(jìn)出水口用硅膠軟管連接蠕動(dòng)泵，電極板通過(guò)導(dǎo)線與電源連接。開啟蠕動(dòng)泵，將外部鹽溶液泵入鹽溶液腔并沒過(guò)離子交換膜。根據(jù)需要測(cè)量水樣的個(gè)數(shù)，將樣品加入到樣品池中，對(duì)樣品進(jìn)行編號(hào)處理。接通電極板電源開關(guān)，根據(jù)樣品測(cè)量的需要，設(shè)定電滲析處理時(shí)間，到達(dá)終點(diǎn)時(shí)間時(shí)，關(guān)閉電源開關(guān)，蠕動(dòng)泵開關(guān)。對(duì)處理后的樣品進(jìn)行測(cè)量分析。
[0052]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本實(shí)用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，不能認(rèn)定本實(shí)用新型的具體實(shí)施只局限于這些說(shuō)明。對(duì)于本實(shí)用新型所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種電滲析預(yù)處理裝置，其特征在于:包括緊固模塊(I)、鹽溶液腔模塊(2)和樣品池模塊(6)組成，其中以?shī)A緊緊固模塊⑴；鹽溶液腔模塊(2);硅膠墊圈(3);樣品池緊固組件(4);硅膠墊圈(5);樣品池模塊(6)順序連接構(gòu)成裝置一側(cè)，以樣品池模塊(6)為分界，在連接面的對(duì)側(cè)以硅膠墊圈(5)-樣品池緊固組件(4)-硅膠墊圈(3)-鹽溶液腔模塊(2)-緊固模塊(I)組件順序連接，構(gòu)成裝置的另一側(cè)，各組件通過(guò)一個(gè)以上的固定裝置固定。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電滲析預(yù)處理裝置，其特征在于:所述固定裝置包括螺桿、螺栓、螺絲、膠水或夾板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電滲析預(yù)處理裝置，其特征在于:本電滲析裝置采用玻璃，亞克力板或進(jìn)行過(guò)絕緣防腐處理的不銹鋼板材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電滲析預(yù)處理裝置，其特征在于:樣品池對(duì)立設(shè)計(jì)，兩個(gè)以上的樣品池并聯(lián)成樣品池組，采用樣品池緊固組件(4)進(jìn)行連接緊固，單個(gè)樣品池為長(zhǎng)方體或圓柱體結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電滲析預(yù)處理裝置，其特征在于:當(dāng)單個(gè)樣品池為長(zhǎng)方體時(shí)，樣品池并聯(lián)成樣品池組為長(zhǎng)方形盤體結(jié)構(gòu)；當(dāng)單個(gè)樣品池為圓柱體時(shí)，多個(gè)樣品池并聯(lián)成樣品池組為圓形盤體結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電滲析預(yù)處理裝置，其特征在于:鹽溶液腔模塊為一組或者兩組，通過(guò)添加陰陽(yáng)離子膜進(jìn)行分隔。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電滲析預(yù)處理裝置，其特征在于:當(dāng)鹽溶液腔模塊為一組時(shí)，極室與鹽溶液室合為一體；當(dāng)鹽溶液腔為兩組時(shí)，極室與鹽溶液室為分離狀態(tài)。
【文檔編號(hào)】G01N1/34GK203965218SQ201420169329
【公開日】2014年11月26日 申請(qǐng)日期:2014年4月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月9日
【發(fā)明者】朱安邦, 張靚, 陳白楊, 隋月婷 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)深圳研究生院