專利名稱：一種便攜式沉積物孔隙水快速抽濾裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
:本發(fā)明涉及一種便攜式沉積物快速抽濾裝置，可以用于沉積物孔隙水的快速抽濾。
背景技術(shù)：
:沉積物是水體的重要組成部分，水-沉積物界面是水環(huán)境中固液相轉(zhuǎn)換的復(fù)雜界面，也是沉積物和上覆水體物質(zhì)交換最為活躍的區(qū)域。界面溶解態(tài)/顆粒態(tài)物質(zhì)通量是研究水-沉積物化學(xué)/生物學(xué)循環(huán)的重要內(nèi)容。在物質(zhì)通量的雙層/多層模型中，都強(qiáng)調(diào)在沉積物表層(擴(kuò)散層)孔隙水物質(zhì)傳輸。由于沉積物氧化還原電位決定著界面物質(zhì)形態(tài)，厭氧/好氧過程轉(zhuǎn)化可能導(dǎo)致物質(zhì)之間在很短時(shí)間內(nèi)的相互轉(zhuǎn)化，比如氨氮轉(zhuǎn)變?yōu)橄醯?，或者由于Fe2+轉(zhuǎn)變?yōu)镕e3+，進(jìn)而導(dǎo)致沉積物中Fe結(jié)合態(tài)磷以及鐵錳結(jié)合態(tài)重金屬的轉(zhuǎn)化，這些過程將直接影響著孔隙水中的污染物濃度，導(dǎo)致物質(zhì)通量研究出現(xiàn)巨大偏差。如何準(zhǔn)確獲得原位狀態(tài)下的擴(kuò)散層物質(zhì)濃度分布是通量計(jì)算和研究的基礎(chǔ)。準(zhǔn)確快速獲得沉積物空隙水主要包括兩部分工作，第一部分為獲取孔隙水，第二部分為抽濾孔隙水。目前，在室內(nèi)有條件控制沉積物樣品/孔隙水抽濾的氧化還原條件，但對(duì)于野外現(xiàn)場(chǎng)原位取樣尚缺乏成熟的方法，
發(fā)明內(nèi)容:本抽濾裝置由內(nèi)外兩個(gè)粗細(xì)不同的塑料管組合而成，結(jié)合蓄電池和微型真空泵組成一套抽濾系統(tǒng)，可以完成野外沉積物空隙水的快速抽濾。本抽濾裝置主要由以下幾部分組成:(I)密封橡膠帽:用于微孔濾膜和外管的固定，保證整個(gè)抽濾裝置的密封性；(2)內(nèi)外管:主體裝置由外管和內(nèi)管組成，內(nèi)管長(zhǎng)度低于外管2-3毫米，內(nèi)外管之間存在間隔，保證抽真空時(shí)整個(gè)裝置氣流暢通；(3)密封橡膠墊:抽濾裝置的最下部為可以更換的橡膠墊，內(nèi)置一塊大小合適的橡膠，一方面可以保證抽氣時(shí)的密封性，一方面可以保證獲取過濾液時(shí)注射器針頭可以穿過；(4)抽氣孔:在堵頭的旁邊為一個(gè)抽氣孔，外接真空泵，用于整個(gè)裝置的抽真空。本抽濾裝置的使用過程為:沉積物空隙水橫向采集裝置取得沉積物孔隙水后，將濾頭插入密封橡膠帽，通過濾頭將沉積物空隙水橫向采集裝置和抽濾裝置連接，然后開動(dòng)微型真空泵抽真空，沉積物空隙水橫向采集裝置內(nèi)溶液完全抽濾到內(nèi)管后，用另一個(gè)帶針頭注射器扎過密封橡膠墊，抽取過濾孔隙水，轉(zhuǎn)移入便攜式樣品貯存箱冷藏保存。整個(gè)過程可以保證孔隙水最少的接觸氧氣，過程操作簡(jiǎn)單，迅速。本抽濾裝置的特點(diǎn)為:抽濾裝置上部固定有密封橡膠帽，將微孔濾頭插入密封橡膠帽，保證整個(gè)抽濾裝置和沉積物孔隙水收集器連接后，開啟真空泵抽濾的過程中避免孔隙水接觸空氣，避免沉積物孔隙水氧化還原不發(fā)生改變；內(nèi)環(huán)長(zhǎng)度低于外環(huán)高度，抽真空過程中，內(nèi)外環(huán)形成連通器，保證沉積物孔隙水被抽入內(nèi)管；密封橡膠墊由螺帽和橡膠墊組成,真空泵抽氣過程中，橡膠墊可以保證整個(gè)系統(tǒng)的密封性,抽濾完畢,注射器扎過橡膠墊抽取濾液，多次使用后，可以更換橡膠墊，保證抽濾系統(tǒng)的密封性。


:附圖1為抽濾裝置縱向剖視圖(單位mm)。附圖2為濾頭處局部放大圖(單位mm)。附圖3為堵頭和抽氣孔剖視圖，即附圖1中A-A。(單位mm)。附圖4為濾頭剖視圖，即附圖1中B-B(單位mm)。圖中:1、沉積物孔隙水橫向采集裝置；2、濾頭；3、密封橡膠帽；4、螺帽；5、密封橡膠墊；6、真空泵；7、蓄電池。
具體實(shí)施方式
:本發(fā)明的實(shí)施例:I抽濾對(duì)比實(shí)驗(yàn)為驗(yàn)證本發(fā)明優(yōu)于傳統(tǒng)的抽濾裝置，設(shè)計(jì)相同沉積物孔隙水的兩種抽濾方式對(duì)比實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)所采集沉積物取自北運(yùn)河下游河段，將沉積物取得后，立即抽取孔隙水，一份立即用本發(fā)明裝置抽濾，另一份采用實(shí)驗(yàn)室傳統(tǒng)抽濾裝置抽濾。分別獲得抽濾液后進(jìn)行分析，分析指標(biāo)包括活性反應(yīng)磷(SRP)、總磷(TP)、鐵(Fe)、猛(Mn)。⑴抽濾過程本實(shí)驗(yàn)在北運(yùn)河下游河段取得沉積柱，用本發(fā)明抽濾裝置可以在現(xiàn)場(chǎng)快速抽濾，抽濾液貯存于車載冰箱，可以保證孔隙水的還原狀態(tài)，各物質(zhì)的濃度更接近于沉積物真實(shí)擴(kuò)散通量。用傳統(tǒng)抽濾裝置，須將沉積物孔隙水帶到室內(nèi)試驗(yàn)室進(jìn)行。從采樣點(diǎn)到室內(nèi)試驗(yàn)室至少2小時(shí)路程后方可以抽濾，運(yùn)輸過程中的擾動(dòng)會(huì)增加孔隙水與外界的接觸機(jī)會(huì)，改變孔隙水的氧化還原狀態(tài)，使孔隙水從還原態(tài)變成氧化態(tài)。⑵分析指標(biāo)重復(fù)對(duì)比實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明抽濾裝置獲得孔隙水中活性反應(yīng)磷(SRP)、鐵(Fe)、錳(Mn)含量高于傳統(tǒng)抽濾裝置孔隙水?？偭?TP)含量?jī)煞N抽濾方式基本一致。原因可能為本發(fā)明抽濾裝置在現(xiàn)場(chǎng)抽濾，減小孔隙水接觸空氣的機(jī)會(huì)，孔隙水保持還原狀態(tài)，孔隙水中物質(zhì)濃度基本保持沉積物原位狀態(tài)。而傳統(tǒng)抽濾裝置增加了孔隙水和空氣的接觸機(jī)會(huì)，改變了孔隙水的氧化還原狀態(tài)，導(dǎo)致孔隙水中物質(zhì)濃度發(fā)生改變。對(duì)比實(shí)驗(yàn)表明，本發(fā)明裝置操作方便，可以實(shí)現(xiàn)沉積物采樣現(xiàn)場(chǎng)孔隙水的快速抽濾。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)明用于野外便攜式沉積物孔隙水快速抽濾裝置，其特征在于:橡膠密封帽和橡膠密封塞可以保證抽真空過程中整個(gè)裝置的密封性。
2.本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于攜帶。主要由抽濾器、真空泵和蓄電池組成。
3.根據(jù)權(quán)利I要求所述抽濾器內(nèi)管長(zhǎng)度要小于外管，以保證抽真空過程中整個(gè)裝置的空氣流通。
4.根據(jù)權(quán)利I要求所述橡膠密封塞應(yīng)定期更換，以保證抽真空過程中整個(gè)系統(tǒng)的密封性。
5.根據(jù)權(quán)利2要求抽濾器必須較小，長(zhǎng)度以小于IOcm為宜，便于攜帶。
6.根據(jù)權(quán)利2要求組成抽濾裝置的蓄電池及真空泵應(yīng)體積較小、重量較輕。蓄電池以輕于5kg為宜，真空泵以隔膜微型真空泵為宜。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種野外便攜式沉積物孔隙水快速抽濾裝置。本抽濾裝置由內(nèi)外套管、濾頭和抽氣系統(tǒng)組成，構(gòu)造簡(jiǎn)單，便于操作。本發(fā)明由于使用了密封橡膠帽和密封橡膠墊，可以保證抽氣過程中整個(gè)裝置的密封性，在抽濾沉積物孔隙水時(shí)，盡量小的避免接觸空氣，保持孔隙水的還原條件，保證測(cè)得孔隙水中的物質(zhì)濃度接近沉積物原位濃度水平。本發(fā)明構(gòu)造簡(jiǎn)單，便于攜帶，操作容易，解決了沉積物孔隙水的快速抽濾問題。
文檔編號(hào)G01N1/14GK103100253SQ20111035449
公開日2013年5月15日 申請(qǐng)日期2011年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月10日
發(fā)明者張洪, 張文強(qiáng), 單保慶, 孔學(xué)紅 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心