水质样品密封型自动采样器原理和结构

来源：   作者：   发布时间：2023-02-22 16:39    点击数：37

 

 

 

 

 

水 质 样 品 密 封 型

自 动 采 样 器 原 理 和 结 构

 

 

   

 

 

              广州全幸环保设备有限公司

 

前言

上世纪九十年代在欧美等国出现了，冷藏型水质自动采样器，我国也开始引进和研发。水质自动采样设备有其自身的优势，它可以自动采集连续样品或一系列样品而不用人工参与。但是如果采集后的样品需要留在采样器中一段时间，应确保样品不产生质变。因此国家强制性标准有明确规定：应使水样充满容器至溢流并密封保存，以减少与空气接触干扰(HJ 493-2009)。

本文对目前市场出现的相关产品，就其采样方法及设备原理、结构加以评述，力求在实践中取得满意效果，避免造成无法挽回的损失。

1. 水质自动采样器的工作原理

1.1主要结构

水质自动采样器主要功能是，将所需的样品按设定的程序提取到专用的容器内，并按标准方法加以保存，以备其用。其主要结构如图1所示：

 

美国哈希HACH         美国依斯克 ISCO      国产LTS-24C型

 图1  水质自动采样器外观

1.1.1 取液管路

包括取液软管、过滤头和选通开关等，有些产品只有单一取液管无选通开关。

如图2所示：

 

        

       1.取液软管  2.基座  3.过滤头           取液管  选通开关    净水管

 

图2取液管路

1.1.2 取液泵(即蠕动泵)

   两轮间装有间距相同的辊轴、弹性的特制硅胶泵管、压紧泵管的上压盖和驱动电机组成。原理是利用辊轮转动，使泵管舒张和挤压驱动管内液流。

如图3所示：

 

                                      

        辊轴      压盖          泵管                   电机                 辊轴             泵管   

图3 蠕动泵

 

1.1.3 样品分配器

按设置程序将样品分配到有序排列容器(采样瓶)内的装置，可分为密封型和非密封型分配器。如图4所示：

分配器 采样瓶    出液管    转动轴      进液口     出液口     转动装置

                     连接蠕动泵 连接蠕动泵  连接采样瓶

图4  样品分配器

1.1.4 采样瓶和固定架

采样瓶通常为24支，按一定顺序摆放在固定架上，采样过程应处于密封状态，(也有敞口不密封的)采样完毕后可以取出样品，或者转移至其他有密封结构的容器中供分析使用，采样瓶常用抗腐蚀性强的惰性塑料制成。如图5所示：

 图5  采样瓶和固定架

 

1.2 采样流程

1.2.1 水质自动采样器液体管路流程。如图6所示：

 

            图6 水质自动采样器液体管路流程图

1.2.2 用纯净水清洗管路和采样瓶

将取液管放入净水桶內打开净水开关(关闭取样开关)，蠕动泵将净水输送至分配器的零通道并排出机外。时间到达后分配器转动与1号采样瓶连接通道，蠕动泵开启将采样瓶注满净水，并经排气管道溢流后再转接下一个采样瓶。依次全部注满水后取出，除去清洗液并放归原处，清洗次数自定。

1.2.3 设定采样程序执行采样流程(通常设为等间隔时间)

设定开始采样和下次采样的间隔时间，以及自清洗进样管时间和采样量ml值（如需溢流应大于采样瓶的总容量)。将取样管放入水源内，打开取样开关(关闭净水开关)。待开始采样时间到，蠕动泵用采样液清洗管路，经零通道排出机外；自清洗结束后分配器转动与1号采样瓶连接通道，蠕动泵按设定采样量将样品注入其中，完毕后分配器转回至零通道，等待下一次采样时间到来。对以下各瓶进行相同流程，如此类推直至全部结束。

2. 密封型水质自动采样器的特点

水质采样标准所述：“如果采集后的样品需要留在采样器中一段时间，应确保样品不会分解。”因此确保采集的样品不被污染和质变，是自动采样器具有实用价值的意义所在，所以在以下几方面必须具有根本性的措施。

2.1 用纯净水清洗管路包括采样瓶以达到背景值(即本底值)有保证

采样前整个样品流程用净水自动冲洗数次，确保无殘留物混入样品中。早期设备进样口通常为单通道，更换取样载体较为麻烦，且采样瓶口敞开满瓶后会溢入机箱，造成设备失效和损坏。因此双通道载体输入模式很有必要(参见图2)。

2.2 采样瓶在采样前与采样后均处于密封状态

   水质采样标准规定：“对需要测定物理-化学分析物的样品,应使水样充满容器至溢流并密封保存。”早期设备的样品分配器只适用于采样瓶敞口状态，因此容器(采样瓶)不能溢流和密封，样品与空气接触易发生质变，代表不了样品的初始组份。然而密封型样品分配器，可以作到容器的溢流和密封效果，使样品质量有所保证。其工作原理如图7所示：

 

            图7密封型分配器示意图及专利证书

 2.3 采样瓶口密封的升降式采样瓶放取架

早期设备的采样瓶放取架瓶处于敞口状态，结构较简单只起固定作用。如果需密封瓶口并方便放取，在有限的空间内是不容易做到的。放取采样瓶时转动升降轮使托盘降低，瓶与瓶盖板分离可操作放取采样瓶。准备采样时转动升降轮将托盘升起，顶紧瓶盖板将瓶口密封。如图8所示：

 

                      采样瓶     固定瓶架                   带瓶蓋固定板  可升降托盘 采样瓶 进液排气管

 

     采样瓶不密封的瓶架        采样瓶口密封的升降式瓶放取架

 

                       图8  采样瓶放取架

 

2.4 采样瓶进样、溢流和排气管路密封装置

 

采样瓶进样、溢流和排气如何在密封条件下实现的。采样瓶的进样口由分配器阀芯密封。排气口供瓶内減压和溢流使用，经过只出不进的单向阀与外界空气隔断，使采样瓶内样品处于密封状态。如图9所示：

图9  采样瓶密封装置

 

 

3. 采用交叉采样方式对设备串扰度(残留影响)的量化检验           

      为了判断设备干扰值是否达到技术要求，可以通过以下实验加以核定：

设定采样量500ml ，清洗液量约2L。交叉采样即采样完一瓶纯净水后；下一瓶采样为硫酸铜质标溶液，循环数后次(应大于5次)结束采样过程。从纯净水样品瓶中抽取3瓶(1、3、5号)，用分光光度计检测其吸光度，应小于硫酸铜质标液的吸光度1%。证明高低不同样品，

之间串扰度小于1% 的限定值。如图10所示：

 

 

   

  1号内纯净水    2号內质标样    3号内纯净水   4号内质标样    5号内纯净水

图10 交叉采样载体图

4.結论

   密封型水质自动采样器与非密封型水质自动采样器相比，样品质量有所保证，符合标准规范要求，具有科学和实用价值。

 

参考资料：

1.环境行业标准《水质 样品的保存和管理技术规定》HJ 493-2009

2.美国哈希HACH《Sigma 900冷藏式采样仪》仪器手册

3.美国依斯克 Isco《4700 冰箱式采样仪》安装和操作指南

4.封闭型多通道液体采样瓶分配阀 专利 ZL 2015 2 0402439.7

 作者信息

朱全志 原环保部华南环境科学研究所 高工  

邮箱： ZGOK168@163.COM

电话： 13925032684

    

 

  

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