一种便携式水中氮氧同位素过滤吸附装置及吸附方法

摘要

本发明公开了一种便携式水中氮氧同位素过滤吸附装置及吸附方法。所述装置包括：储水箱为长方体，储水箱上平面设置有大孔和小孔，储水箱底部设置有阀门；过滤吸附器包括水样瓶、导水管、膜过滤器、吸附柱和支撑架；抽水器包括：水泵、进水管道、出水管道。所述方法包括：水样瓶内装满水样；开启水泵，调节进水管道的水量，水样通过膜过滤器和吸附柱进行过滤吸附。本发明将过滤和吸附过程合并为一个过程，省去一次清洗容器的过程，取完一个水样即可在车上过滤吸附，操作简单，省时省力。

说明书

技术领域

本发明涉及水中氮氧同位素检测领域，更进一步说，涉及一种便携式水中 氮氧同位素过滤吸附装置及吸附方法。

背景技术

水中硝酸盐氮和氧同位素组成可以有效指示水中硝酸盐来源及其变化，硝 态氮氧同位素方法已被广泛应用于各种水体氮污染和流域氮循环等研究。从水 样中提取硝酸根离子，进而测试氮和氧同位素组成，是应用该方法进行研究的 前提。目前常用的水样硝态氮和氧同位素组成测试方法主要有阴阳离子交换树 脂吸附法。为了避免运输大量的水样到实验室和在运输过程对水样进行特殊处 理，硝酸盐过滤吸附过程一般在野外现场进行。

目前在野外对水中硝酸根离子的过滤吸附一般分为两个过程，一个是过滤 过程，另一个是吸附过程。主要过程为：

（1）采集水样，贮存于普通采样瓶内。晚上运回宾馆。

（2）用采集的水样润洗过滤装置，将所采取的水样用覆盖有玻璃纤维的滤膜的 砂芯漏斗（4G）配合真空抽滤泵过滤水样。

（3）用过滤后的水样润洗吸附管（绿色较软的塑料管），将抽滤后的水样通过 吸附柱；吸附完成后将小柱封好贴上标签，装好带回（玻璃纤维滤膜用锡箔 纸包好、写标签）。

以上过程主要有如下不足：

（1）过滤和吸附需要携带的仪器比较多，仪器的体积比到大，占用的空间 比较大，野外携带极不方便；

（2）过滤吸附这两过程要单独完成，首先要把过滤后的水样用纯净的容器 盛放，这样增加了一步清洗容器的过程，操作费时费力。

（3）所有水样需要运回宾馆，晚上进行过滤吸附，比较费时。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种便携式水中氮氧同位素 过滤吸附装置及吸附方法。将过滤和吸附过程合并为一个过程，省去一次清洗 容器的过程，取完一个水样即可在车上过滤吸附，操作简单，省时省力。

本发明的目的之一是提供一种便携式水中氮氧同位素过滤吸附装置。

所述装置包括：储水箱、过滤吸附器和抽水器，

所述储水箱为长方体，储水箱上平面设置有大孔和小孔，储水箱底部设置有 阀门；

所述过滤吸附器包括水样瓶、导水管、膜过滤器、吸附柱和支撑架；吸附柱 内装有树脂，吸附柱口设置有密封塞，导水管一端伸入到水样瓶底部，另一端 穿过膜过滤器和密封塞后伸入到吸附柱内；支撑架一端扣在水样瓶的口上，另 一端有孔，吸附柱插到支撑架的孔中；所述水样瓶的外径与储水箱的大孔的孔 径相同，水样瓶卡在大孔内并且深入到储水箱内部；

所述抽水器包括：水泵、进水管道、出水管道；所述抽水器设置在储水箱上， 出水管道通过小孔伸入到储水箱中，进水管道与吸附柱底部连接。

其中所述大孔的数量优选为5个，小孔数量为1个。

所述密封塞优选为橡皮塞。

所述储水箱为透明材料制得，优选为透明的有机玻璃或塑料材料制得。

具体可采用以下方案：

所述的储水箱为长方体，储水箱可以容纳5瓶水样瓶的水量，当过滤完5 瓶水样后，开启阀门，把水排走。储水箱上表面设置有大孔和小孔，大孔孔径和 水样瓶的外径相同，小孔孔径和出水管道的外径相同，储水箱底部设置有阀门；

所述过滤吸附器支撑架一端扣在水样瓶的口上，另一端有孔，吸附柱内装 有2/3体积的树脂，插到支撑架的孔中，导水管一端伸入到水样瓶底部，另一 端穿过膜过滤器和密封塞后伸入到吸附柱内，所述水样瓶的外径与储水箱的大 孔的孔径相同，水样瓶卡在大孔内并且深入到储水箱内部。

所述的进水管道与吸附柱的末端相连，其中进水管道可以分多支，与多个 过滤吸附器中的吸附柱连接，最终与水泵的进水口连接，水泵的出水管道通过 小孔伸入到储水箱中。

本发明的目的之二是提供一种吸附方法。

包括：

水样瓶内装满水样；

开启水泵，调节进水管路的水量，水样通过膜过滤器和吸附柱进行过滤吸附。

优选，当吸附过滤完5瓶水样后，打开储水箱底部阀门放水。

具体可采用如下步骤：

（1）把水泵固定在储水箱的顶部，进水口与进水管道连接好，出水管道与 出水口连接好，进出水管道通过小孔穿过到储水箱中（图1）。进水管道分出多 支（优化的数目为5支），各支的进口用堵头暂时堵住。

（2）把水样瓶、导水管、膜过滤器、橡皮塞放在原样水中清洗3次，使各 个仪器内无上次采样的残留物，把水样品瓶灌满水样，插入导水管，扣住支撑 架，膜过滤器加载0.45um的滤膜，橡皮塞塞紧在吸附柱的口上，吸附柱穿过支 撑架的孔，放在支撑架上，把样品瓶插入储水箱的大孔中，样品瓶底部与储水 箱的底接触，吸附柱的末端与微型水泵的进水管道的一支相连。

（3）启动水泵，调节流量，使水流调节到合适流量，水泵的出水管道的水 排到储水箱中，等过滤吸附完5瓶水样后，开启阀门，把水排掉，拍完后，关 闭阀门。

（4）以上是一组过滤吸附器的氮氧同位素的过滤吸附过程，其余各组的过 滤吸附器的装样过程、加载过程和第一组相同可以同时进行N组（N≥1，N∈自 然数）操作，一般优化的数目为5组。

（5）一组过滤吸附过程完毕后，把微型水泵的进水管道的一支从吸附柱的 末端拔下，用堵头暂时堵住管道，把橡皮塞从吸附柱的口上拔下，将吸附柱封 好贴上标签装好，把水样瓶、导水管、膜过滤器、橡皮塞用纯净水洗干净，准 备下一个水样的过滤吸附过程。

本发明主要优点是仪器的体积比到小，野外携带比较方便，过滤和吸附过 程合并为一个过程，省去一次清洗容器的过程，取完一个水样即可在车上过滤 吸附，无需晚上加班，操作简单，省时省力。

附图说明

图1是本发明便携式的水中氮氧同位素过滤吸附装置示意图；

图2是本发明储水箱示意图；

图3是本发明过滤吸附器示意图；

附图标记说明：

11储水箱，12大孔，13小孔，14阀门，21水泵，22进水管道，23出水 管道，31水样瓶，32导水管，33膜过滤器，34橡皮塞，35吸附柱，36树脂， 37支撑架

具体实施方式

下面结合实施例，进一步说明本发明。

实施例：

如图1~3所示，一种便携式水中氮氧同位素过滤吸附装置。

包括：储藏箱、过滤吸附器和抽水器，

所述储水箱11为长方体，储水箱可以容纳5瓶水样瓶31的水量，上部设置 有大孔12和小孔13，大孔12孔径和水样瓶31的外径相同，小孔13孔径和出 水管道23的外径相同，储水箱底部设置有阀门14；

所述过滤吸附器包括水样瓶31、导水管32、膜过滤器33、密封塞34、吸附 柱35和支撑架37；支撑架一端扣在水样瓶的口上，另一端有孔，吸附柱35内 装有树脂36，插到支撑架37的孔中，导水管一端伸入到水样瓶底部，另一端穿 过膜过滤器33和密封塞34后伸入到吸附柱35内，水样瓶卡在大孔内并且深入 到储水箱内部。

所述抽水器包括：水泵21、进水管道22、出水管道23；水泵上可以调节流 量大小，设置有进水管路22和出水管路23，出水管道通过小孔13伸入到储水 箱中。

所述储水箱为透明的塑料材料制得。

进行吸附时，

（1）把水泵固定在储水箱的顶部，进水口与进水管道连接好，出水管道与 出水口连接好，进出水管道通过小孔穿过到储水箱中（图1）。进水管道分出5 支，各支的进口用堵头暂时堵住。

（2）把水样瓶、导水管、膜过滤器、橡皮塞放在原样水中清洗3次，使各 个仪器内无上次采样的残留物，把水样品瓶灌满水样，插入导水管，扣住支撑 架，膜过滤器加载0.45um的滤膜，橡皮塞塞紧在吸附柱的口上，吸附柱穿过支 撑架的孔，放在支撑架上，把样品瓶插入储水箱的大孔中，样品瓶底部与储水 箱的底接触，吸附柱的末端与水泵的进水管道的一支相连。

（3）启动水泵，调节流量，使水流调节到合适流量，水泵的出水管道的水 排到储水箱中，等过滤吸附完5瓶水样后，开启阀门，把水排掉，拍完后，关 闭阀门。

（4）一组过滤吸附过程完毕后，把微型水泵的进水管道的一支从吸附柱的 末端拔下，用堵头暂时堵住管道，把橡皮塞从吸附柱的口上拔下，将吸附柱封 好贴上标签装好，把水样瓶、导水管、膜过滤器、橡皮塞用纯净水洗干净，准 备下一个水样的过滤吸附过程。