[实用新型]一种水溶性有机污染物的微孔过滤固－液分离装置

说明书

一、技术领域

本实用新型属于一种利用微孔过滤原理进行固-液分离的样品前处理装置，尤其适合原位从旱地、水田、固体废弃物(如填埋的垃圾、污泥等)以及水体中进行水溶性有机污染物的连续采样。

二、背景技术

由于人类生活与生产活动的影响，越来越多的有机污染物通过各种途径进入土壤、水体等环境介质并在其中积累。这些有机污染物可通过迁移、生物富集、食物链传递等途径危害人体健康和生态系统安全。

土壤、固体废弃物等都是含有不同物相(固相、液相和气相)的复杂环境基体，进入其中的有机污染物也必然会在不同的物相之间进行动态分配。非极性有机化合物几乎不溶于水，而极性有机化合物如氯酚类等在水中有一定的溶解度。通常，与固相相比，存在于液相中的有机污染物比例不高，然而这部分有机污染物却非常活跃。这是因为：一方面，水分的运动是土壤中物质迁移的主要动力，溶于水的有机污染物可以随水分在土体(或固体废弃物)内部或向土-水界面、土-气界面迁移。另一方面，接触、吸收被污染的土壤溶液、固体废弃物间隙水等是生物暴露于环境中的有机污染物的重要途径之一。例如，在土壤中生长(活动)的植物根系、微生物、小型动物等直接暴露于土壤溶液中的水溶性有机污染物。因此，无论从污染物环境行为(分布、迁移、转化等)、水生生态学、生态毒理学等理论研究的需要，还是从污染土壤、沉积物的风险评价和治理实践来看，都需要采集和研究土壤、固体废弃物等介质中水溶性的有机污染物。

土壤、固体废弃物等介质中水样的采集方法可分为原位采样和离位采样两种，采样原理主要分为抽滤法、离心法和压滤法。离心法和压滤法都属于离位采样，多用于水饱和土壤或沉积物间隙水的采集。常将采集的土柱或沉积物柱芯进行冷冻切片以提高采样的空间分辨率。其缺点是：(1)若采样过程中环境条件(如氧化还原电位、CO₂分压等)发生剧烈变化，则污染物的形态或价态会发生变化，导致分析结果不能完全反映污染物在自然条件下的赋存形态与生物有效性；(2)离位采样属破坏性采样，不能在同一点位进行连续采样。原位采样的优势在于可在不同时间在同一点位采集样品，以观察土壤溶液成分的时间变化。因此，原位抽滤成为目前国内外研究中采集土壤及固体废弃物中水分的最常用的方法。

常见的土壤和固体废弃物中水分原位采样装置有陶土管(适用于田间)和微型土壤溶液取样器(适用于盆栽)等。然而，这些土壤溶液采样装置都是为采集土壤溶液中的无机成分而设计的，其滤芯(如微型土壤溶液取样器的多孔性聚醚砜(PES)中空纤维管)或组件(普通塑料或PVC管路等)对有机物有吸附，因而并不适于采集土壤溶液中的有机污染物，尤其是痕量水溶性有机污染物。此外，陶土管的过滤精度偏低，微型土壤溶液取样器机械强度差，两者长期使用都容易损坏，通常不能重复使用。

三、发明内容

本实用新型的设计目的是提供一种机械强度大、可重复使用的固-液分离装置，以适应需野外原位、连续从土壤、固体废弃物等复杂基体中采集可溶性有机污染物的场合。

本实用新型的技术解决方案为：整套装置由(1)集液管、(2)过滤头、(3)抽液管、(4)硅胶塞、(5)抽气管和(6)样品收集瓶组成，且：

a.集液管(1)用不锈钢管制成；

b.过滤头(2)用微孔金属钛管制成；

c.抽液管(3)用聚全氟乙丙稀管制成。

其中，微孔金属钛管过滤头(2)机械强度大，化学稳定性好，能耐高、低温、耐酸、耐碱，过滤微孔＜0.2μm，采集的溶液清澈，可直接进行分析。研究发现，钛金属滤芯对极性有机污染物如氯酚类(二氯酚、三氯酚、五氯酚)的吸附可忽略不计，常温下无明显的催化作用。聚全氟乙丙稀管化学稳定性好，能耐高、低温、耐酸、耐碱和各种有机溶剂，且无溶出和析出现象。本装置的死体积小，可快速反映基体中可溶性有机污染物的浓度变化。

为方便拆卸和维护、清洗，过滤头(2)和集液管(1)可采用螺纹联接结构。

四、附图说明

图1为水溶性有机污染物的微孔过滤固-液分离装置示意图。其中，(1)为集液管，(2)为过滤头，(3)为抽液管，(4)为硅胶塞，(5)为抽气管，(6)为样品收集瓶。

图2为过滤头(2)的一种结构和它与集液管(1)的连接方式示意图，图中(7)为微孔过滤器、(8)为连接螺栓、(9)为封头、(10)为密封垫；连接螺栓(8)和封头(9)与微孔过滤器(7)焊接为一个整体，通过螺纹与集液管(1)相连接。

五、具体实施方式

典型实施例：