[发明专利]一种基于平行电场的水样采集装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于平行电场的水样采集装置及方法，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、效率低的问题。基于平行电场的水样采集装置包括平行电场发生组件和DGT采样器，其中，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，所述DGT采样器包括同轴设置的第一DGT采样器与第二DGT采样器。本发明的结构简单，操作方便，通过增加电场加快了离子吸附进程，从而提高了采样效率。

技术领域

本发明涉及梯度扩散薄膜技术领域，尤其涉及一种基于平行电场的水样采集装置及方法。

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技术可以应用于环境中的许多方面研究，包括：沉积物的地球化学特征、水质监测、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。

现有DGT装置由固定层(即固定膜)和扩散层(扩散膜和滤膜)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装置在水下的稳定性较差而且深度无法调节，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，容易丢失。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种基于平行电场的水样采集装置及方法，用以解决现有水下DGT装置的采样耗时久、效率低的问题。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一方面，提供一种基于平行电场的水样采集装置，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，置于平行电场内，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，阳极与阴极均采用网状铂电极板。

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。

进一步地，基于平行电场的水样采集装置还包括框架，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；安装空间与水体连通。

进一步地，DGT采样器通过固定套管与框架连接，固定套管的轴线平行于平行电场的电场线布置。

进一步地，第一DGT采样器和第二DGT采样器螺纹连接于固定套管的两端。

另一方面，还提供一种水样采集方法，利用上述技术方案的基于平行电场的水样采集装置。

进一步地，水样采集方法包括如下步骤：

将基于平行电场的水样采集装置固定在水体中，利用平行电场发生组件在DGT采样器所在区域产生平行电场，DGT采样器的吸附层吸附水中金属元素。

进一步地，按照以下公式计算DGT采样器的吸附层上待测金属元素吸附量M_DGT：