本實(shí)用新型屬于質(zhì)譜領(lǐng)域，涉及一種水中VOCs自動(dòng)在線連續(xù)監(jiān)測(cè)的膜進(jìn)樣裝置，中空管狀膜以螺旋的方式固定于電離源腔體內(nèi)部，有效提高膜進(jìn)樣的靈敏度，進(jìn)樣系統(tǒng)中的組件可由計(jì)算機(jī)控制以完成自動(dòng)在線連續(xù)監(jiān)測(cè)，在水中污染物在線監(jiān)測(cè)方面具有廣闊的應(yīng)用前景。

背景技術(shù)：

如今人類賴以生存水資源中存在著各種揮發(fā)性、半揮發(fā)性的有機(jī)污染物，比如飲用水、地表水和地下水等。雖然有些污染物在水中的含量很低，但是其具有毒性、刺激性和致癌性，對(duì)人體造成各種急、慢性的損害，因此對(duì)水中各種有機(jī)污染物的在線監(jiān)測(cè)受到了人們的密切關(guān)注，并得以廣泛的研究?，F(xiàn)如今通常使用液相色譜法檢測(cè)水中的污染物，但色譜速度慢，屬于離線分析，難以對(duì)水污染情況實(shí)時(shí)分析。質(zhì)譜法速度快，但直接檢測(cè)液體是質(zhì)譜所不能的，必須將液體樣品汽化或采用靜態(tài)頂空法，亦或者膜進(jìn)樣法檢測(cè)液體樣品，而前者往往會(huì)破壞水樣品，靜態(tài)頂空法靈敏度低，相比之下膜進(jìn)樣法更為有效，因此，使用膜進(jìn)樣法檢測(cè)水中污染物的研究層出不窮。

傳統(tǒng)膜進(jìn)樣質(zhì)譜是將滲透過膜的樣品，通過進(jìn)樣毛細(xì)管吸入到達(dá)質(zhì)譜電離源腔體內(nèi)被電離檢測(cè)，該方法響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，進(jìn)樣損失較大，不利于快速靈敏檢測(cè)。

因此，本實(shí)用新型將膜固定于電離源內(nèi)部，避免了載氣攜帶造成的靈敏度損失，也縮短了響應(yīng)時(shí)間，同時(shí)以螺旋的方式增加膜的長(zhǎng)度，進(jìn)一步提高靈敏度，外圍組件可由計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制，可以對(duì)水中VOCs自動(dòng)在線連續(xù)監(jiān)測(cè)，在環(huán)境水樣在線連續(xù)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域具有重要意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種水中VOCs自動(dòng)在線連續(xù)監(jiān)測(cè)的膜進(jìn)樣裝置，用于實(shí)時(shí)靈敏的分析水中污染物。

包括蠕動(dòng)泵、兩位三通電磁閥、真空紫外燈、電離源腔體、和中空管狀膜；真空紫外燈安裝于電離源腔體外部上方，與推斥電極上表面密封連接，

所述推斥電極、離子傳輸電極和孔電極均為中部帶通孔的平板，它們沿真空紫外燈出射光的光軸方向平行、間隔、通孔同軸放置；且真空紫外燈出射光光軸與推斥電極上的通孔同軸；

于推斥電極和離子傳輸電極之間、真空紫外燈出射光線的四周均布有3-8根PEEK固定柱，PEEK固定柱與光軸平行；

中空管狀膜以螺旋的方式纏繞于遠(yuǎn)離出射光線的3-8根PEEK固定柱外側(cè)，中空管狀膜與PEEK固定柱貼接，PEEK固定柱上端固定在推斥電極上，離子傳輸電極放置在中空管狀膜下方，并固定于PEEK固定柱下部，孔電極放置于離子傳輸電極正下方；

兩位三通電磁閥的c端口與水樣品相連，b端口與純凈水相連，a端口與蠕動(dòng)泵的入口相連，蠕動(dòng)泵的出口與中空管狀膜的入口相連，中空管狀膜的出口與廢液相連；在蠕動(dòng)泵的出口與中空管狀膜的入口之間的這段管路外壁上包裹有加熱裝置，在加熱裝置和中空管狀膜的入口間的管路外壁上安裝有溫度傳感器。

兩位三通電磁閥的開關(guān)、蠕動(dòng)泵的開關(guān)、加熱裝置的供電電源線、溫度傳感器均經(jīng)溫度控制器與外界電源相連，并由計(jì)算機(jī)軟件控制。

水樣品流入中空管狀膜之后，水中的目標(biāo)分析物擴(kuò)散進(jìn)入電離源腔體中，樣品分子被真空紫外光光子電離，在推斥電極、離子傳輸電極和孔電極的作用下，傳輸進(jìn)入質(zhì)譜儀器的下一級(jí)。

中空管狀膜材料為無孔致密聚二甲基硅氧烷(PDMS)，是一種疏水材料，在電離源腔體中的纏繞長(zhǎng)度在7-100cm可控。

兩位三通電磁閥不通電時(shí)，a端口與b端口通，通電時(shí)a端口與c端口通。

蠕動(dòng)泵的流速在1～50ml/min可調(diào)，精度為0.2ml/min，加熱裝置的溫度可在室溫～100℃范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，精度為0.1℃。

真空紫外燈放電氣體為Kr，所發(fā)出的真空紫外光光子能量為10.0eV和10.6eV，電離方式為單光子電離，該方法可與各種質(zhì)譜儀器的質(zhì)量分析器相連。

本實(shí)用新型以螺旋的方式將PDMS中空管狀膜固定于電離源內(nèi)部，避免了載氣攜帶造成的靈敏度損失，同時(shí)膜的長(zhǎng)度大大增加，進(jìn)一步提高靈敏度，水樣品進(jìn)入膜之前還做了加熱處理，縮短了響應(yīng)時(shí)間并在一定程度上提高了靈敏度，對(duì)水中的有機(jī)污染物檢測(cè)限可到ng/L量級(jí)，滿足中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中多種污染物在飲用水源中的安全限值，外圍組件可由計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制，可以對(duì)水中VOCs自動(dòng)在線連續(xù)監(jiān)測(cè)，在環(huán)境水樣在線連續(xù)監(jiān)測(cè)領(lǐng)域?qū)l(fā)揮巨大作用。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的膜進(jìn)樣裝置原理示意圖。

其中：1-真空紫外燈；2-推斥電極；3-PEEK固定柱；4-中空管狀膜；5-廢液；6-孔電極；7-真空紫外光光子；8-離子傳輸電極；9-電離源腔體；10-加熱裝置；11-蠕動(dòng)泵；12-兩位三通電磁閥；13-純凈水；14-水樣品。

具體實(shí)施方式

該膜進(jìn)樣裝置原理示意圖如圖1所示：

包括蠕動(dòng)泵11、兩位三通電磁閥12、真空紫外燈1、電離源腔體9、和中空管狀膜4；真空紫外燈1安裝于電離源腔體9外部上方，與推斥電極2上表面密封連接，

所述推斥電極2、離子傳輸電極8和孔電極6均為中部帶通孔的平板，它們沿真空紫外燈1出射光的光軸方向平行、間隔、通孔同軸放置；且真空紫外燈1出射光光軸與推斥電極2上的通孔同軸；

于推斥電極2和離子傳輸電極8之間、真空紫外燈1出射光線的四周均布有3-8根PEEK固定柱3，PEEK固定柱3與光軸平行；

中空管狀膜4以螺旋的方式纏繞于遠(yuǎn)離出射光線的3-8根PEEK固定柱3外側(cè)，中空管狀膜4與PEEK固定柱3貼接，PEEK固定柱3上端固定在推斥電極2上，離子傳輸電極8放置在中空管狀膜4下方，并固定于PEEK固定柱3下部，孔電極6放置于離子傳輸電極8正下方；

兩位三通電磁閥12的c端口與水樣品14相連，b端口與純凈水13相連，a端口與蠕動(dòng)泵11的入口相連，蠕動(dòng)泵11的出口與中空管狀膜4的入口相連，中空管狀膜4的出口與廢液5相連；在蠕動(dòng)泵11的出口與中空管狀膜4的入口之間的這段管路外壁上包裹有加熱裝置10，在加熱裝置10和中空管狀膜4的入口間的管路外壁上安裝有溫度傳感器。

兩位三通電磁閥12的開關(guān)、蠕動(dòng)泵11的開關(guān)、加熱裝置10的供電電源線、溫度傳感器均經(jīng)溫度控制器與外界電源相連，并由計(jì)算機(jī)軟件控制。

水樣品流入中空管狀膜4之后，水中的目標(biāo)分析物擴(kuò)散進(jìn)入電離源腔體9中，樣品分子被真空紫外光光子7電離，在推斥電極2、離子傳輸電極8和孔電極6的作用下，傳輸進(jìn)入質(zhì)譜儀器的下一級(jí)。

中空管狀膜4材料為無孔致密聚二甲基硅氧烷(PDMS)，是一種疏水材料，在電離源腔體9中的纏繞長(zhǎng)度在7-100cm可控。

兩位三通電磁閥12不通電時(shí)，a端口與b端口通，通電時(shí)a端口與c端口通。

蠕動(dòng)泵11的流速在1～50ml/min可調(diào)，精度為0.2ml/min，加熱裝置10的溫度可在室溫～100℃范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，精度為0.1℃。

真空紫外燈1放電氣體為Kr，所發(fā)出的真空紫外光光子7能量為10.0eV和10.6eV，電離方式為單光子電離，該方法可與各種質(zhì)譜儀器的質(zhì)量分析器相連。

具體實(shí)施流程如下：

將該裝置與質(zhì)譜連接。具體工作流程分為以下兩步：

實(shí)際水樣檢測(cè)：打開兩位三通電磁閥的開關(guān)使a端口與c端口通，打開蠕動(dòng)泵并控制在一定流速，將加熱裝置固定在一優(yōu)化溫度下，由此水樣品在蠕動(dòng)泵的驅(qū)動(dòng)力下進(jìn)入中空管狀膜。當(dāng)水樣品流經(jīng)膜時(shí)，由于水很難透過膜，而有機(jī)物容易透過膜，在電離源腔體內(nèi)對(duì)有機(jī)物有富集作用，擴(kuò)散到電離源腔體內(nèi)的有機(jī)物分子在真空紫外光光子的作用下大多被電離為分子離子峰，目標(biāo)離子在推斥電極、離子傳輸電極和孔電極的作用下傳輸至質(zhì)譜儀器的下一級(jí)而被檢測(cè)。質(zhì)譜圖被自動(dòng)記錄在計(jì)算機(jī)中。

清洗：關(guān)閉兩位三通電磁閥的開關(guān)使a端口與b端口通，純凈水在蠕動(dòng)泵的驅(qū)動(dòng)力下進(jìn)入中空管狀膜，將上次實(shí)驗(yàn)殘留在膜內(nèi)部的樣品清洗出，清洗至優(yōu)化的時(shí)間后，殘留除盡，可進(jìn)行下一周期實(shí)驗(yàn)。