[发明专利]一种水中离子快速采集系统及方法

说明书

本发明公开了一种水中离子快速采集系统及方法，属于梯度扩散薄膜技术领域，解决了现有水下DGT装置的采样耗时久、效率低以及容易丢失的问题。水中离子快速采集系统，包括平行电场发生组件、DGT采样器、框架和固定机构，平行电场发生组件，被配置为产生稳定的平行电场；DGT采样器置于平行电场内，DGT采样器的轴线平行于平行电场的电场线布置；框架具有安装空间，以备安装DGT采样器和平行电场发生组件；固定机构与框架可拆卸连接，以将DGT采样器和平行电场发生组件限定在指定水深位置。本发明通过增加电场加快了离子吸附进程，提高了采样效率；通过设置固定机构提升了采集系统的稳定性，有效避免丢失。

技术领域

本发明涉及梯度扩散薄膜技术领域，尤其涉及一种水中离子快速采集系统及方法。

背景技术

梯度扩散薄膜(Diffusive Gradients in Thin-films，DGT)技术主要利用Fick第一扩散定律，通过研究元素在DGT扩散层的梯度扩散及其缓冲动力学过程，获得元素在环境介质中的有效态含量与空间分布、离子态- 络合态结合动力学以及固-液之间交换动力学的信息。DGT技术可以应用于沉积物的地球化学特征、水质的监测、待测离子在DGT与土壤界面的动力学过程和重金属的生物有效性等多方面研究。

现有的DGT装置由固定层和扩散层叠加组成，目标离子以自由扩散方式穿过扩散层，随即被固定膜捕获，并在扩散层形成线性梯度分布，整个吸附过程耗时久，采集效率低，难以在短时间完成水样采集。

另外，现有DGT装置在河流湖泊的投放和使用过程中，由于水流过急、水位变化过大等因素，导致DGT采样装置在水下的稳定性较差往往会发生丢失，而且采样深度无法调节，无法实现定深采样。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种水中离子快速采集系统及方法，用以解决现有水下DGT装置的采样耗时久、效率低以及在水中采样容易丢失的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一方面，提供一种水中离子快速采集系统，包括：

平行电场发生组件，被配置为产生稳定的平行电场；

DGT采样器，DGT采样器置于平行电场内，DGT采样器的轴线平行于平行电场的电场线布置；

框架，框架具有安装空间，以备安装DGT采样器和平行电场发生组件；

固定机构，固定机构与框架可拆卸连接，以将DGT采样器和平行电场发生组件限定在指定水深位置。

进一步地，固定机构包括承载座、连接箱、定深浮球和定位浮标；承载座的下方设有定位插杆，承载座的上部设有连接箱，连接箱内设有绕线组件，绕线组件上缠绕有第一连接绳，第一连接绳的一端与定深浮球连接；框架拆卸连接在第一连接绳上；定深浮球通过第二连接绳与定位浮标连接。

进一步地，DGT采样器包括同轴设置的第一DGT采样器与第二DGT 采样器。

进一步地，平行电场发生组件包括阳极、阴极及直流电源；阳极与阴极平行设置，并分别与直流电源的正极和负极连接。

进一步地，DGT采样器包括外壳，外壳内同轴依次设置有过滤膜、扩散层和吸附层。

进一步地，第一DGT采样器的过滤膜与第二DGT采样器的过滤膜相对设置，第一DGT采样器的吸附层朝向阳极，第二DGT采样器的吸附层朝向阴极。

进一步地，第一DGT采样器的吸附层与第二DGT采样器的吸附层相对设置，第一DGT采样器的过滤膜朝向阳极，第二DGT采样器的过滤膜朝向阴极。

另一方面，提供一种水中离子快速采集方法，利用上述技术方案的水中离子快速采集系统。

进一步地，采集方法包括如下步骤：