專利名稱：一種檢測海水中低濃度氟利昂裝置及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及海洋環(huán)境監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種檢測海水中低濃度氟利昂裝置，具體地說是應(yīng)用于深遠海氟利昂化學(xué)示蹤技術(shù)，實現(xiàn)痕量氟利昂富集、檢測的流程裝置及其制作方法。
背景技術(shù)：
氟利昂也稱為氟氯烴(CFCs)，是完全由人類制造的幾種氟氯代甲烷和氟氯代こ烷，最常見的是ー氟三氯甲烷(CFC-Il)、ニ氟ニ氯甲烷(CFC-12)、三氟三氯こ烷(CFC-113)。它們在室溫下為氣體或易揮發(fā)液體，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不具可燃性和極低毒性，在商業(yè)上應(yīng)用廣泛。早在1974年Molina和Rowland就指出氟利昂破壞臭氧的機理，1985年Farman以更強有力的數(shù)據(jù)證明了前者理論正確性，由此引發(fā)人類對氟利昂引起的環(huán)境和健康問題日益廣泛的關(guān)注。由于氟利昂的化學(xué)惰性，其破壞是長期的。另ー方面，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)氟利昂穩(wěn)定性可以應(yīng)用于化學(xué)示蹤，是研究海洋水團運動及海氣交換的有效工具。1973年Lovelock首次提出氟利昂作為惰性示蹤物研究海洋水團，基于20世紀(jì)80年代至今的全球海洋環(huán)流實驗(World Ocean Circulation Experiment),國外海洋科學(xué)家通過建立海水中氟利昂的分析方法，積累了氟利昂在海洋和大氣中大量的觀測資料，并將其應(yīng)用于海洋環(huán)流、海氣交換、混合過程的示蹤研究，氟利昂化學(xué)示蹤已成為ー種極具應(yīng)用價值的海洋示蹤技術(shù)，但在國內(nèi)相關(guān)研究報道甚少。因此，為了提高我國海洋化學(xué)示蹤技術(shù)，趕超世界海洋強國，開展船載深遠海氟利昂化學(xué)示蹤研究意義重大，而快速、準(zhǔn)確、定量地檢測海水中氟利昂各組分含量是其應(yīng)用于示蹤技術(shù)的重要前提。國外氟利昂示蹤檢測主要依賴于船載氣相色譜-電子捕獲檢測(GC-ECD)系統(tǒng)，部分科學(xué)工作者將樣品采集密封后運回陸地實驗室進行分析測定。電子捕獲檢測器(ECD)靈敏度高、選擇性好，線性范圍比較窄，但海水樣品基體復(fù)雜，高沸點或強極性雜質(zhì)在色譜圖中雖為低響應(yīng)，但其濃度比氟利昂檢測組分高幾個數(shù)量級，大量強極性雜質(zhì)進入ECD池，吸附在E⑶池箔表面，造成檢測器性能嚴重下降，尤其是電子捕獲檢測器具有Ni放射源，需要有專門維護設(shè)施的實驗室，在船上使用、維護和維修十分不便。我國歷次海上科學(xué)考察活動，均沒有船載電子捕獲檢測器的氣相色譜儀，因此不適合我國海上船載調(diào)查使用。海洋中氟利昂的含量很低，如深遠海CFC-Il的濃度一般在lpmol/kg左右，利用現(xiàn)有的儀器設(shè)備均不能對其進行直接測定，無論是船載現(xiàn)場分析，還是陸地實驗室檢測，樣品都必須經(jīng)過富集，常用的富集方法有固相微萃取、液-液萃取法、靜態(tài)頂空法、分子篩吸附富集法、氣提冷阱捕集法等。以上各方法需要繁瑣的處理步驟，樣品成分復(fù)雜，運行成本大，檢測時間長，極大地影響分析速度和準(zhǔn)確度，而且難以實現(xiàn)大范圍、連續(xù)實時在線的自動監(jiān)測。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于解決目前國內(nèi)現(xiàn)有技術(shù)和設(shè)計原理在該領(lǐng)域內(nèi)的缺陷和不足，根據(jù)現(xiàn)代分析化學(xué)和儀器分析的最新發(fā)展成果提出。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是采用高純載氣將揮發(fā)性氟利昂從海水樣品中吹掃氣提，經(jīng)過低溫捕集，使氟利昂的濃度得到富集，捕集完成后通過快速升溫使其解吸，被高純載氣推入氣相色譜毛細管柱進行分離，采用電解電導(dǎo)檢測器(ELCD)檢測氟利昂各組分含量，從而實現(xiàn)對深遠海海水中低濃度氟利昂的檢測。本發(fā)明利用吹掃氣提、低溫捕集、高溫解吸、氣相色譜分離、電解電導(dǎo)檢測及自動控制系統(tǒng)等技術(shù)組件，形成系統(tǒng)集成的檢測裝置，測定結(jié)果穩(wěn)定可靠，可以長時間連續(xù)在深遠海的科考和調(diào)查中運行。
本發(fā)明的目的還在于提供上述海水中氟利昂檢測裝置的制作方法，以使這種海水中氟利昂檢測裝置滿足上述要求。本發(fā)明的目的是由以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，研制了一種檢測海水中低濃度氟利昂裝置，該裝置是由氣提組件、捕集解吸組件、色譜檢測組件、系統(tǒng)控制組件、供氣組件構(gòu)成，其特征是氣提組件設(shè)置吹掃管1-1、水氣分離器1-2、三通電磁閥1-3、1-4 ;捕集解吸組件設(shè)置捕集解吸室2-1、捕集管2-2、高溫液池2-11、加熱器2-12、低溫液池2_13、制冷器2_14、三通電磁閥2-4、2-5、2-6、2-7、2-9、2-10和微型泵2_3、2_8 ;色譜檢測組件設(shè)置氣相色譜儀
3-1、計算機3-2 ;系統(tǒng)控制組件設(shè)置六通閥4-1、六通閥4-2、PLC可編程程序控制器4-3 ;供氣組件設(shè)置吹掃氣5-1、高純載氣5-2、標(biāo)準(zhǔn)氣5-3。所述的吹掃管1-1是ー支耐壓硬質(zhì)玻璃管，上端設(shè)有進樣ロ，底部有砂芯玻璃片，下端為進ロ，頂端為出口，分別用聚四氟こ烯密封件連接，中心設(shè)有聚四氟こ烯軟管，吹掃管下端進ロ與三通電磁閥1-4連接，頂部出口與水氣分離器1-2入口接連，水氣分離器1-2出口與三通電磁閥1-3入口連接，三通電磁閥1-3控制水氣分離器的活化和樣品氣的進入，ー個出口與六通閥4-1接ロ 3a連接，另ー出ロ接排水管放空；水氣分離器1-2設(shè)計為不銹鋼長方體，外設(shè)有加熱件和溫度控制器，內(nèi)有水氣分離管，管內(nèi)填充脫水吸附劑，三通電磁閥1-4控制吹掃氣的進入和海水樣品的排放，下接ロ與吹掃氣5-1連接，側(cè)接ロ為水樣排空。所述的捕集解吸室2-1內(nèi)安裝捕集管2-2，管內(nèi)填入吸附劑，捕集管2-2的入口與六通閥4-2接ロ 2b連接，出口與六通閥4-2接ロ 5b連接，捕集解吸室2-1的捕集低溫、解吸高溫分別由低溫液池2-13、高溫液池2-11中的導(dǎo)熱介質(zhì)ニ甲基硅油提供。所述的氣相色譜儀3-1內(nèi)安裝毛細管分離柱和電解電導(dǎo)檢測器，氣相色譜儀3-1入ロ與六通閥4-2接ロ 4b連接，分別經(jīng)毛細管分離柱、電解電導(dǎo)檢測器后排空，計算機3-2控制色譜數(shù)據(jù)采集、計算。所述的六通閥4-1控制樣品進樣與校準(zhǔn)標(biāo)定之間的轉(zhuǎn)換，設(shè)有六個接ロ兩種狀態(tài)，進樣狀態(tài)為Ia與2a通、3a與4a通、5a與6a通；標(biāo)定狀態(tài)為Ia與6a通、2a與3a通、4a與5a通；六個接ロ的連接方式接ロ Ia為排放ロ與導(dǎo)管連接，接ロ 2a通過定量管與5a連接，接ロ 3a與三通電磁閥1-3連接，接ロ 4a與六通閥4_2接ロ Ib連接，接ロ 6a與標(biāo)準(zhǔn)氣5-3連接；六通閥4-2控制樣品捕集與測定之間的轉(zhuǎn)換，設(shè)有六個接ロ兩種狀態(tài)，捕集狀態(tài)為Ib與2b通、3b與4b通、5b與6b通；測定狀態(tài)為Ib與6b通、2b與3b通、4b與5b通；六個接ロ的連接方式接ロ Ib與六通閥4-1接ロ 4a連接，接ロ 2b與捕集管2_2入口連接，接ロ 3b與高純載氣5-2連接，接ロ 4b與氣相色譜儀3-1氣路入口連接，接ロ 5b與捕集管2-2出口連接，接ロ 6b為排放ロ與導(dǎo)管連接。所述的吹掃氣5-1經(jīng)減壓閥、浄化管、流量調(diào)節(jié)器與三通電磁閥1-4連接；高純載氣5-2經(jīng)減壓閥、浄化管、流量調(diào)節(jié)器與六通閥4-2接ロ 3b連接；標(biāo)準(zhǔn)氣5-3經(jīng)減壓閥、凈化管、流量調(diào)節(jié)器與六通閥4-1接ロ 6a連接。本發(fā)明為了確保上述技術(shù)更好的實現(xiàn)，提供了檢測海水中低濃度氟利昂裝置的制作方法，具體步驟如下①、設(shè)計加工吹掃組件的吹掃管、水氣分離器以及氣路流程與連接； ②、設(shè)計加工捕集解吸組件中的捕集解吸室、捕集管、高溫液池、低溫液池以及氣路流程與連接，由耐高溫又可以耐低溫的橡膠材料模具壓制而成的，在高溫液池和低溫液池的內(nèi)部分別安裝有熱敏電阻加熱片、半導(dǎo)體制冷片和智能溫度控制器，管路、液池、捕集解吸室均設(shè)有保溫材料；③、設(shè)計PLC程序用于控制整個系統(tǒng)內(nèi)氣體流量大小、電磁閥的開關(guān)動作、微型泵的開關(guān)動作、溫度控制器的開關(guān)動作以及氣路流程與連接；④、制備上述裝置各組件模具；⑤、將④過程制備的各組件模具進行壓鑄成型或其他加工成型；⑥、將上述各組件組裝成型。本發(fā)明的特點與有益效果是本裝置無需任何化學(xué)試劑，不會對環(huán)境和水體造成二次污染，檢測過程快速準(zhǔn)確，重現(xiàn)性好，結(jié)果穩(wěn)定可靠，可實現(xiàn)檢測過程自動化運行，節(jié)省大量人力物力成本，適合于各種水體中氟利昂濃度的檢測，尤其適合于深遠海調(diào)查船舶或科考船進行氟利昂檢測的需要，并可以長時間實時、在線、連續(xù)監(jiān)測，綜合性、可擴展性強，適宜廣泛推廣。


圖I為本發(fā)明流程結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式參見圖1，本發(fā)明研制了一種檢測海水中低濃度氟利昂裝置，采取如下步驟該裝置是由氣提組件、捕集解吸組件、色譜檢測組件、系統(tǒng)控制組件、供氣組件構(gòu)成，其特征在于氣提組件設(shè)置吹掃管1-1、水氣分離器1-2、三通電磁閥1-3、1-4 ;捕集解吸組件設(shè)置捕集解吸室2-1、捕集管2-2、高溫液池2-11、加熱器2-12、低溫液池2_13、制冷器2-14、三通電磁閥2-4、2-5、2-6、2-7、2-9、2-10和微型泵2_3、2_8 ;色譜檢測組件設(shè)置氣相色譜儀3-1、計算機3-2 ;系統(tǒng)控制組件設(shè)置六通閥4-1、六通閥4-2、PLC可編程程序控制器
4-3 ;供氣組件設(shè)置吹掃氣5-1、高純載氣5-2、標(biāo)準(zhǔn)氣5-3。所述的吹掃管1-1是ー支耐壓硬質(zhì)玻璃管，上端設(shè)有進樣ロ，底部有砂芯玻璃片，下端為進ロ，頂端為出口，分別用聚四氟こ烯密封件連接，中心設(shè)有聚四氟こ烯軟管，吹掃管下端進ロ與三通電磁閥1-4連接，頂部出口與水氣分離器1-2入口接連，水氣分離器1-2出口與三通電磁閥1-3入口連接，三通電磁閥1-3控制水氣分離器的活化和樣品氣的進入，ー個出口與六通閥4-1接ロ 3a連接，另ー出口接排水管放空；水氣分離器1-2設(shè)計為不銹鋼長方體，外設(shè)有加熱件和溫度控制器，內(nèi)有水氣分離管，管內(nèi)填充脫水吸附劑，三通電磁閥1-4控制吹掃氣的進入和海水樣品的排放，下接ロ與吹掃氣5-1連接，側(cè)接ロ為水樣排空。所述的捕集解吸室2-1內(nèi)安裝捕集管2-2，管內(nèi)填入吸附劑，捕集管2-2的入口與六通閥4-2接ロ 2b連接，出口與六通閥4-2接ロ 5b連接，捕集解吸室2-1的捕集低溫、解吸高溫分別由低溫液池、高溫液池中的導(dǎo)熱介質(zhì)ニ甲基硅油提供。所述的氣相色譜儀3-1內(nèi)安裝毛細管分離柱和電解電導(dǎo)檢測器，氣相色譜儀3-1入ロ與六通閥4-2接ロ 4b連接，分別經(jīng)毛細管分離柱、電解電導(dǎo)檢測器后排空，計算機3-2控制色譜數(shù)據(jù)采集、計算。所述的六通閥4-1控制樣品進樣與校準(zhǔn)標(biāo)定之間的轉(zhuǎn)換，設(shè)有六個接ロ兩種狀態(tài)，進樣狀態(tài)為Ia與2a通、3a與4a通、5a與6a通；標(biāo)定狀態(tài)為Ia與6a通、2a與3a通、4a與5a通；六個接ロ的連接方式接ロ Ia為排放ロ與導(dǎo)管連接，接ロ 2a通過定量管與5a連接，接ロ 3a與三通電磁閥1-3連接，接ロ 4a與六通閥4_2接ロ Ib連接，接ロ 6a與標(biāo)準(zhǔn)氣5-3連接；六通閥4-2控制樣品捕集與測定之間的轉(zhuǎn)換，設(shè)有六個接ロ兩種狀態(tài)，捕集狀態(tài)為Ib與2b通、3b與4b通、5b與6b通；測定狀態(tài)為Ib與6b通、2b與3b通、4b與5b通；六個接ロ的連接方式接ロ Ib與六通閥4-1接ロ 4a連接，接ロ 2b與捕集管2_2入口連接，接ロ 3b與高純載氣5-2連接，接ロ 4b與氣相色譜儀3-1氣路入口連接，接ロ 5b與捕集管2-2出口連接，接ロ 6b為排放ロ與導(dǎo)管連接。所述的吹掃氣5-1經(jīng)減壓閥、浄化管、流量調(diào)節(jié)器與三通電磁閥1-4連接；高純載氣5-2經(jīng)減壓閥、浄化管、流量調(diào)節(jié)器與六通閥4-2接ロ 3b連接；標(biāo)準(zhǔn)氣5-3經(jīng)減壓閥、凈化管、流量調(diào)節(jié)器與六通閥4-1接ロ 6a連接。本發(fā)明為了確保上述技術(shù)更好的實現(xiàn)，提供了檢測海水中低濃度氟利昂裝置的制作方法，具體步驟如下①、設(shè)計加工吹掃組件的吹掃管、水氣分離器以及氣路流程與連接；②、設(shè)計加工捕集解吸組件中的捕集解吸室、捕集管、高溫液池、低溫液池以及氣路流程與連接，由耐高溫又可以耐低溫的橡膠材料模具壓制而成的，在高溫液池和低溫液池的內(nèi)部分別安裝有熱敏電阻加熱片、半導(dǎo)體制冷片和智能溫度控制器，管路、液池、捕集解吸室均設(shè)有保溫材料；③、設(shè)計PLC程序用于控制整個系統(tǒng)內(nèi)氣體流量大小、電磁閥的開關(guān)動作、微型泵的開關(guān)動作、溫度控制器的開關(guān)動作以及氣路流程與連接；④、制備上述裝置各組件模具；⑤、將④過程制備的各組件模具進行壓鑄成型或其他加工成型；⑥、將上述各組件組裝成型。本發(fā)明中各組件具體要求和檢測原理如下氣提組件主要完成海水中氟利昂的氣體提取任務(wù)，由于海水中氟利昂濃度很低，需要一定量的海水樣品，才能獲得足夠濃度的氟利昂樣品，又由于氟利昂具有很好的揮發(fā)性，可以被連續(xù)流動的氣體吹出。因此，氣提組件設(shè)計為ー支直形的硬質(zhì)玻璃管，底部墊有砂芯玻璃片，管內(nèi)可盛裝一定體積的海水樣品，當(dāng)高純吹掃氣通過砂芯玻璃片時產(chǎn)生大量氣泡，將水樣中氟利昂吹掃出來，進入水氣分離器，其中的水蒸氣被脫水劑吸附，氟利昂在載氣的推動下進入捕集解吸組件。當(dāng)水氣分離器內(nèi)的脫水吸附劑達到飽和時，通過溫度控、制器使水氣分離器升至一定溫度，將吸附劑中的水氣脫除并再生，脫除的水通過三通電磁閥的出ロ排放。通過調(diào)節(jié)載氣流量、流速、吹掃時間使揮發(fā)性硫化物氣提效率達最佳狀態(tài)。毎次測定結(jié)束后，吹掃管中的海水通過切換三通電磁閥排出。捕集解吸組件的主要功能是使來自氣提組件的氟利昂得到富集與解吸。采用半導(dǎo)體制冷器作為低溫液池的制冷源，熱敏電阻器作為高溫液池的加熱源。在捕集解吸室內(nèi)安裝有捕集管，管內(nèi)填入吸附劑，以使氟利昂在低溫下吸附在捕集管內(nèi)，達到富集目的，通過調(diào)節(jié)低溫液池的溫度、吹掃氣流速、捕集時間以獲得最佳捕集效果。捕集完成后必須經(jīng)過熱解吸才能使得樣品最終被檢測，解吸時高溫液池的介質(zhì)流入捕集解吸室，使氟利昂從捕集管中解吸釋放出來，高純載氣攜帯樣品氣進入氣相色譜毛細管柱進行分離。氣相色譜檢測組件的主要功能是完成氟利昂的分離和檢測任務(wù)。海水中含有多種氟利昂化合物，其中有些化合物性質(zhì)相近，普通分離柱不能將這些化合物完全分離，本發(fā)明利用對鹵素具有高選擇性的電解電導(dǎo)檢測器來檢測海水中氟利昂的濃度，選擇了一種對氟利昂具有良好分離性能的分離柱，可以完成對海水中多種氟利昂的分離與檢測。借助于色譜工作站，可以完成對氟利昂的定性、定量計算工作。系統(tǒng)控制組件的主要功能是實現(xiàn)裝置流程的自動化控制。該系統(tǒng)組件主要是由三通電磁閥、六通閥、流量調(diào)節(jié)器、溫度控制器、PLC可編程控制器、計算機等組成。三通電磁閥主要用于控液體和氣體的進入與排出，以及高溫液池和低溫液池中載體流動方向的切換；六通閥主要用于控制樣品進樣、校準(zhǔn)標(biāo)定、樣品捕集與測定之間的轉(zhuǎn)換；流量調(diào)節(jié)器可調(diào)節(jié)與控制氣體的流量與流速；PLC可編程程序控制器可以控制調(diào)節(jié)三通電磁閥、六通閥的切換功能，還可以給溫度控制器、流量調(diào)節(jié)器發(fā)送運行指令，計算機實現(xiàn)人機對話功能。供氣組件主要實現(xiàn)氣體的供給、轉(zhuǎn)換與流量調(diào)節(jié)。吹掃氣主要用于將吹掃管中的氟利昂吹掃帶出，并將送入捕集管。高純載氣體主要用于氟利昂樣品的解吸、色譜分離和檢測的流動載體。標(biāo)準(zhǔn)氣是已知種類、濃度的氟利昂混合標(biāo)準(zhǔn)氣體，用于定性、定量和標(biāo)準(zhǔn)エ作曲線繪制與標(biāo)定。本發(fā)明基本工作程序如下初始化程序I :使所有三通電磁閥(2-4、2-5、2-6、2-7、2-9、2_10)處于常閉狀態(tài)，打開三通電磁閥(2-4、2-5、2-7)，啟動微型泵2-3，空氣在微型泵2_3的作用下，沿三通電磁閥2-4、2-5進入捕集解吸室2-1，空氣將捕集解吸室中的低溫介質(zhì)沿三通電磁閥2-7、2-10壓回低溫液池2-13，多余的空氣從低溫液池2-13頂部的氣孔排出，關(guān)閉微型泵2-3。初始化程序2 :使所有三通電磁閥(2-4、2-5、2-6、2-7、2-9、2-10)處于常閉狀態(tài)，打開三通電磁閥(2-4、2-5、2-7、2-10)，啟動微型泵2-3，空氣在微型泵2_3的作用下，沿三通電磁閥2-4、2-5進入捕集解吸室2-1，空氣將捕集解吸室中的高溫介質(zhì)沿三通閥(2-7、2-10)壓回高溫液池2-11，多余的空氣從高溫液池2-11頂部氣孔排出，關(guān)閉微型泵2-3。捕集解吸室低溫工作程序完成初始化程序I后，使所有三通電磁閥(2-4、2_5、2-6、2-7、2-9、2-10)處于常閉狀態(tài)；啟動微型泵2_8，導(dǎo)熱介質(zhì)從低溫液池2_13中抽出，沿三通電磁閥2-9、微型泵2-8、三通電磁閥2-7進入捕集解吸室2-1，并充滿整個捕集解吸室后，依次經(jīng)過三通電磁閥2-5、2-6流回低溫液池2-13。捕集解吸室高溫工作程序完成初始化程序2后，使所有三通電磁閥(2-4、2_5、2-6、2-7、2-9、2-10)處于常閉狀態(tài)；打開三通電磁閥2_6、2_9，啟動微型泵2_8，導(dǎo)熱介質(zhì)從高溫液池2-11中抽出，沿三通閥2-9、微型泵2-8、三通電磁閥2-7進入捕集解吸室2_1，充滿整個捕集解吸室后，依次經(jīng)過三通電磁閥2-5、2-6流回高溫液池2-11。本發(fā)明具體檢測方法如下I、儀器標(biāo)定分別設(shè)置吹掃氣100mL/min,載氣40mL/min,氟利昂標(biāo)氣30mL/min,定量管體積O. 5mL，捕集溫度_20°C，捕集時間5min，解析溫度200°C，解析時間3min。選擇《標(biāo)準(zhǔn)測定》按鈕，此時，六通閥4-1處于進樣狀態(tài)，六通閥4-2處于捕集狀態(tài)，標(biāo)準(zhǔn)氣5-3沿六通閥4-1接ロ 6a、5a、2a至Ia排空，標(biāo)準(zhǔn)氣體充滿定量管，3min后，六通閥4-1為標(biāo)定狀態(tài)，吹掃氣5-1沿三通電磁閥1-4、吹掃管1-1、水氣分離器 1-2、三通電磁閥1-3、六通閥4-1接ロ 3a、2a、5a、4a、六通閥4-2接ロ lb、2b進入捕集管2_2進行捕集，此過程吹掃氣將定量管中的氟利昂標(biāo)氣載入捕集管，未被捕集的吹掃氣則經(jīng)六通閥4-2接ロ 5b、6b后排空。5min捕集完成，自動關(guān)閉標(biāo)準(zhǔn)氣5_3，六通閥4_1仍為標(biāo)定狀態(tài)，六通閥
4-2切換為測定狀態(tài)，此時，捕集解析室溫度升至設(shè)定的解析溫度200°C，3min后，高純載氣
5-2沿六通閥4-2接ロ3b、2b進入捕集管2-2、六通閥4_2接ロ 5b、4b至氣相色譜儀3_1入ロ，高純載氣經(jīng)過六通閥4-2的切換，將解析出來的氟利昂推入氣相色譜儀檢測。計算機色譜工作站實時繪制工作曲線。在《標(biāo)準(zhǔn)測定》過程中，由PLC控制的捕集解吸室低溫工作程序、捕集解吸高溫工作程序、初始化程序I、初始化程序2同步進行。按照上述測定過程，采用不同濃度的氟利昂標(biāo)氣進行捕集一解析一測定，可以繪制氟利昂標(biāo)準(zhǔn)工作曲線。2、樣品測定分別設(shè)置吹掃氣100mL/min,載氣40mL/min,捕集溫度-20°C,捕集時間IOmin,解析溫度200°C，解析時間3min。一定體積的海水從進樣ロ注入吹掃管。選擇《樣品測定》按鈕，六通閥4-1處于進樣狀態(tài)，六通閥4-2處于捕集狀態(tài)。此時，吹掃氣5-1沿三通電磁閥1-4、吹掃管1-1、水氣分離器1-2、三通電磁閥1-3、六通閥4_1接ロ 3a、4a、六通閥4_2接ロ lb、2b進入捕集管2_1進行捕集(此過程吹掃氣將吹掃管海水中的氟利昂吹入捕集管)，未被捕集的吹掃氣則經(jīng)六通閥4-2接ロ 5b、6b后排空。IOmin捕集完成，自動關(guān)閉吹掃氣5-1，切換三通電磁閥1-3、1-4，使海水從吹掃管底部的三通電磁閥1-4排出ロ排出，海水排盡后，切換三通閥1-4，使吹掃氣通入吹掃管，同時加熱水氣分離器1-2，使水蒸氣從三通閥1-3出口排出。與此同時，六通閥4-1切換為標(biāo)定狀態(tài)，六通閥4-2切換為測定狀態(tài)，捕集解析室溫度升至設(shè)定的解析溫度200°C，3min后，高純載氣5_2沿六通閥4-2接ロ 3b、2b進入捕集管2-2、六通閥4-2接ロ 5b、4b至氣相色譜儀3_1入口，即高純載氣經(jīng)過六通閥4-2的切換，將解析出來的氟利昂推入氣相色譜儀檢測。計算機色譜工作站實時繪制工作曲線。在《樣品測定》過程中，由PLC控制的捕集解吸室低溫工作程序、捕集解吸室高溫工作程序、初始化程序I、初始化程序2同步進行。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)工作曲線可以計算出給定體積海水中氟利昂的濃度。另外，本發(fā)明并不意味著被示意圖及說明書所局限，在沒有脫離設(shè)計宗g及其原理的前提下可以有所變化。
權(quán)利要求
1.一種檢測海水中低濃度氟利昂裝置，該裝置是由氣提組件、捕集解吸組件、色譜檢測組件、系統(tǒng)控制組件、供氣組件構(gòu)成，其特征是氣提組件設(shè)置吹掃管(1-1)、水氣分離器(1-2)、三通電磁閥(1-3、1-4);捕集解吸組件設(shè)置捕集解吸室(2-1)、捕集管(2-2)、高溫液池(2-11)、加熱器(2-12)、低溫液池(2-13)、制冷器(2_14)、三通電磁閥(2-4、2_5、2_6、2-7,2-9,2-10)和微型泵(2-3、2-8);色譜檢測組件設(shè)置氣相色譜儀(3_1)、計算機(3_2)；系統(tǒng)控制組件設(shè)置六通閥(4-1)、六通閥(4-2)、PLC可編程程序控制器(4-3);供氣組件設(shè)置吹掃氣(5-1)、高純載氣(5-2)、標(biāo)準(zhǔn)氣(5-3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的檢測海水中低濃度氟利昂裝置，其特征是所述的吹掃管(1-1)是ー支耐壓硬質(zhì)玻璃管，上端設(shè)有進樣ロ，底部有砂芯玻璃片，下端為進ロ，頂端為出ロ，分別用聚四氟こ烯密封件連接，中心設(shè)有聚四氟こ烯軟管，吹掃管下端進ロ與三通電磁閥(1-4)連接，頂部出口與水氣分離器(1-2)入口接連，水氣分離器(1-2)出口與三通電磁閥(1-3)入口連接，三通電磁閥(1-3)控制水氣分離器的活化和樣品氣的進入，ー個出口與六通閥(4-1)接ロ(3a)連接，另ー出口接排水管放空；水氣分離器(1-2)設(shè)計為不銹鋼長方體，外設(shè)有加熱件和溫度控制器，內(nèi)有水氣分離管，管內(nèi)填充脫水吸附劑，三通電磁閥(1-4)控制吹掃氣的進入和海水樣品的排放，下接ロ與吹掃氣(5-1)連接，側(cè)接ロ為水樣排空。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的檢測海水中低濃度氟利昂裝置，其特征是所述的捕集解吸室(2-1)內(nèi)安裝捕集管(2-2)，管內(nèi)填入吸附劑，捕集管(2-2)的入口與六通閥(4-2)接ロ(2b)連接，出口與六通閥(4-2)接ロ(5b)連接，捕集解吸室(2-1)的捕集低溫、解吸高溫分別由低溫液池、高溫液池中的導(dǎo)熱介質(zhì)ニ甲基硅油提供。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的檢測海水中低濃度氟利昂裝置，其特征是所述的氣相色譜儀(3-1)內(nèi)安裝毛細管分離柱和電解電導(dǎo)檢測器，氣相色譜儀(3-1)入口與六通閥(4-2)接ロ(4b)連接，從捕集管解吸出的樣品氣，在載氣的推動下分別經(jīng)毛細管分離柱、電解電導(dǎo)檢測器后排空，計算機(3-2)控制色譜數(shù)據(jù)采集、計算。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的檢測海水中低濃度氟利昂裝置，其特征是所述的六通閥(4-1)控制樣品進樣與校準(zhǔn)標(biāo)定之間的轉(zhuǎn)換，設(shè)有六個接ロ兩種狀態(tài)，進樣狀態(tài)為(Ia)與(2a)通、(3a)與(4a)通、(5a)與(6a)通；標(biāo)定狀態(tài)為(Ia)與(6a)通、(2a)與(3a)通、(4a)與(5a通)；六個接ロ的連接方式接ロ(Ia)為排放ロ與導(dǎo)管連接，(2a)通過定量管與(5a)連接，接ロ(3a)與三通電磁閥(1_3)連接，接ロ(4a)與六通閥(4_2)接ロ(Ib)連接，接ロ ^a)與標(biāo)準(zhǔn)氣(5-3)連接；六通閥(4-2)控制樣品捕集與測定之間的轉(zhuǎn)換，設(shè)有六個接ロ兩種狀態(tài)，捕集狀態(tài)為(Ib)與(2b)通、(3b)與(4b)通、(5b)與(6b)通；測定狀態(tài)為(Ib)與(6b)通、(2b)與(3b)通、(4b)與(5b)通；六個接ロ的連接方式接ロ(Ib)與六通閥(4-1)接ロ(4a)連接，接ロ(2b)與捕集管(2-2)入口連接，接ロ(3b)與高純載氣(5-2)連接，接ロ(4b)與氣相色譜儀(3-1)氣路入口連接，接ロ(5b)與捕集管(2-2)出口連接，接ロ(6b)為排放ロ與導(dǎo)管連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的檢測海水中低濃度氟利昂裝置，其特征是所述的吹掃氣(5-1)經(jīng)減壓閥、浄化管、流量調(diào)節(jié)器與三通電磁閥(1-4)連接；高純載氣(5-2)經(jīng)減壓閥、浄化管、流量調(diào)節(jié)器與六通閥(4-2)接ロ(3b)連接；標(biāo)準(zhǔn)氣(5-3)經(jīng)減壓閥、浄化管、流量調(diào)節(jié)器與六通閥(4-1)接ロ ^a)連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3或4或5或6所述的檢測海水中低濃度氟利昂裝置制作方法特征如下 ①、設(shè)計加工吹掃組件的吹掃管、水氣分離器以及氣路流程與連接； ②、設(shè)計加工捕集解吸組件中的捕集解吸室、捕集管、高溫液池、低溫液池以及氣路流程與連接，由耐高溫又可以耐低溫的橡膠材料模具壓制而成的，在高溫液池和低溫液池的內(nèi)部分別安裝有熱敏電阻加熱片、半導(dǎo)體制冷片和智能溫度控制器，管路、液池、捕集解吸室均設(shè)有保溫材料； ③、設(shè)計PLC程序用于控制整個系統(tǒng)內(nèi)氣體流量大小、電磁閥的開關(guān)動作、微型泵的開關(guān)動作、溫度控制器的開關(guān)動作以及氣路流程與連接； ④、制備上述裝置各組件模具； ⑤、將④過程制備的各組件模具進行壓鑄成型或其他加工成型； ⑥、將上述各組件組裝成型。
全文摘要
本發(fā)明提供一種檢測海水中低濃度氟利昂裝置，其特征是氣提組件設(shè)置吹掃管、水氣分離器、三通電磁閥；捕集解吸組件設(shè)置捕集解吸室、捕集管、高溫液池、加熱器、低溫液池、制冷器、三通電磁閥和微型泵；色譜檢測組件設(shè)置氣相色譜儀、計算機；系統(tǒng)控制組件設(shè)置六通閥、PLC可編程程序控制器；供氣組件設(shè)置吹掃氣、高純載氣、標(biāo)準(zhǔn)氣。其制作方法為設(shè)計加工各部件與連接，制作上述裝置各組件模具加工成型組裝成型。本發(fā)明特點無需任何化學(xué)試劑，不會造成污染，檢測準(zhǔn)確，重現(xiàn)性好，穩(wěn)定可靠，實現(xiàn)檢測過程自動化運行，節(jié)省成本，尤其適合于深遠海調(diào)查船舶或科考船進行氟利昂檢測的需要，并可以長時間實時、在線、連續(xù)監(jiān)測。
文檔編號G01N30/64GK102650623SQ201110051690
公開日2012年8月29日 申請日期2011年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月28日
發(fā)明者何鷹, 張棟, 王保棟, 王艷君, 鄭曉玲 申請人:國家海洋局第一海洋研究所