本技術(shù)涉及分析檢測(cè)，特別涉及一種可調(diào)節(jié)解離狀態(tài)的水中有機(jī)物極性與電性解析設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、飲用水水質(zhì)安全關(guān)系到人類(lèi)健康和社會(huì)穩(wěn)定。有機(jī)物是消毒副產(chǎn)物前體物的重要來(lái)源，隨著氣候變化和工業(yè)活動(dòng)，飲用水水源中有機(jī)物性質(zhì)愈加復(fù)雜，濃度也不斷增加，為飲用水消毒副產(chǎn)物的控制帶來(lái)了挑戰(zhàn)。因此，對(duì)有機(jī)物性質(zhì)進(jìn)行解析，才能了解不同特性的有機(jī)物在飲用水處理和消毒過(guò)程中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律，這對(duì)于飲用水水質(zhì)安全具有重要意義。

2、極性和電性是有機(jī)物重要的特性。有機(jī)物極性，本質(zhì)上來(lái)自于凈電荷分布的不均勻性，不均勻性越大則極性越強(qiáng)，例如，當(dāng)分子中具有非常明顯的原子電荷正負(fù)交替特征時(shí)被認(rèn)為具有高度極性特征。理論計(jì)算可通過(guò)偶極矩、靜電勢(shì)等方式衡量極性。偶極矩本質(zhì)上體現(xiàn)體系正電荷中心和負(fù)電荷中心的分離情況，但受到構(gòu)型的影響，大分子整體的偶極矩可能受到局部偶極矩的抵消。靜電勢(shì)是由體系電荷分布直接決定的，靜電勢(shì)對(duì)于考察分子間靜電相互作用、預(yù)測(cè)分子凝聚相性質(zhì)等方面有重要意義。分子中電荷的不均衡分布會(huì)體現(xiàn)在分子表面的靜電勢(shì)分布上，因此對(duì)分子表面靜電勢(shì)分布特征進(jìn)行表征，就可以對(duì)分子的極性進(jìn)行衡量。

3、有機(jī)物電性，指的是有機(jī)物分子表面帶電荷情況。以水源中常見(jiàn)的天然有機(jī)物氨基酸為例，因其具有兩性電離的特性，羧基的pka在2左右，而胺基的pka通常在10左右，20種常見(jiàn)的氨基酸中，只有組氨酸、賴氨酸和精氨酸的等電點(diǎn)大于7，而天冬氨酸、谷氨酸等17種常見(jiàn)氨基酸在中性條件下均帶負(fù)電。

4、申請(qǐng)人研究發(fā)現(xiàn)，有機(jī)物的非極性和正電性特性，對(duì)飲用水處理廠中凈水工藝對(duì)有機(jī)物的去除率以及消毒過(guò)程中消毒副產(chǎn)物生成相關(guān)。目前，對(duì)有機(jī)物特性的解析主要集中在疏水性、分子量等尺度上，對(duì)極性和電性特征的關(guān)注較少。但疏水性和分子量角度的解析方法成本昂貴、周期長(zhǎng)，且結(jié)果以定性描述為主，難以實(shí)現(xiàn)定量化。因此，將有機(jī)物按照不同極性和電性分離，并以有機(jī)物的總量指標(biāo)進(jìn)行表征，有助于理解有機(jī)物的性質(zhì)和在飲用水處理過(guò)程中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律。

5、通常，分析水中的有機(jī)物需要復(fù)雜的預(yù)處理過(guò)程，其中包括對(duì)樣品進(jìn)行ph調(diào)節(jié)以改變有機(jī)物的解離狀態(tài)，進(jìn)而利用不同的固相萃取技術(shù)進(jìn)行分離。然而，傳統(tǒng)的設(shè)備往往在ph調(diào)節(jié)的靈活性、處理速度、自動(dòng)化程度、以及分離效率等方面存在不足。這些局限性可能導(dǎo)致分析的準(zhǔn)確性和重復(fù)性降低，增加了操作的復(fù)雜性和時(shí)間成本。

6、為了解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型因此而來(lái)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本實(shí)用新型目的是提供一種可調(diào)節(jié)解離狀態(tài)的水中有機(jī)物極性與電性解析設(shè)備，可實(shí)現(xiàn)水樣不同解離狀態(tài)下的有機(jī)物極性、電性的測(cè)定分析。

2、基于上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案是：

3、一種可調(diào)節(jié)解離狀態(tài)的水中有機(jī)物極性與電性解析設(shè)備，包括：

4、外殼；

5、混合容器，其安裝在所述外殼上；

6、檢測(cè)單元，其安裝在所述外殼上并連接至所述混合容器，包括本底通道、用于截留非極性有機(jī)物的第一通道、用于截留強(qiáng)正電性有機(jī)物的第二通道、用于截留弱正電性有機(jī)物的第三通道及用于檢測(cè)有機(jī)物濃度的檢測(cè)器；

7、清洗活化進(jìn)樣單元，其連接至所述混合容器，用于往所述混合容器中通入酸液、純水以對(duì)所述混合容器進(jìn)行清洗，以及往所述混合容器中通入純水對(duì)所述檢測(cè)單元進(jìn)行活化，以及往所述混合容器中通入待測(cè)樣品；

8、萃取單元，其連接至所述混合容器，用于對(duì)所述混合容器中的待測(cè)樣品進(jìn)行酸調(diào)節(jié)或堿調(diào)節(jié)；

9、排廢單元，其連接至所述混合容器，用于排出所述混合容器中的廢液。

10、在其中的一些實(shí)施方式中，所述第一通道、第二通道、第三通道的數(shù)目分別為三條，所述第一通道內(nèi)裝載用于截留非極性有機(jī)物的吸附柱，所述第二通道內(nèi)裝載用于截留強(qiáng)電性有機(jī)物的吸附柱，所述第三通道內(nèi)裝載用于截留弱電性有機(jī)物的吸附柱。

11、在其中的一些實(shí)施方式中，所述檢測(cè)單元還包括上樣注射泵、多通道選擇控制閥及檢測(cè)選擇控制閥，所述上樣注射泵的進(jìn)口端連接至所述混合容器且出口端連接至所述多通道選擇控制閥，所述本底通道、第一通道、第二通道和第三通道的兩端分別連接所述多通道選擇控制閥、檢測(cè)選擇控制閥，所述檢測(cè)選擇控制閥連接至所述檢測(cè)器。

12、在其中的一些實(shí)施方式中，所述清洗活化進(jìn)樣單元包括設(shè)置在所述外殼外部的樣品容器、酸液容器、純水容器，以及安裝在所述外殼上的進(jìn)樣選擇控制閥及蠕動(dòng)泵，所述樣品容器、酸液容器、純水容器分別經(jīng)管道連接至所述進(jìn)樣選擇控制閥，所述進(jìn)樣選擇控制閥經(jīng)所述蠕動(dòng)泵連接至所述混合容器。

13、在其中的一些實(shí)施方式中，所述樣品容器與所述進(jìn)樣選擇控制閥之間還設(shè)有過(guò)濾器。

14、在其中的一些實(shí)施方式中，所述萃取單元包括設(shè)置在所述外殼外部的堿液容器、所述酸液容器、所述純水容器，以及安裝在所述外殼上的萃取選擇控制閥和萃取注射泵，所述堿液容器、酸液容器、純水容器分別經(jīng)管道連接至所述萃取選擇控制閥，所述萃取選擇控制閥經(jīng)所述萃取注射泵連接至所述混合容器。

15、在其中的一些實(shí)施方式中，所述排廢單元包括經(jīng)第一排廢管連接至所述混合容器的廢液容器及設(shè)置所述第一排廢管上的排廢電磁閥，所述混合容器與所述廢液容器之間連接有溢流管，所述廢液容器設(shè)置在所述外殼外部，所述排廢電磁閥安裝在所述外殼上。

16、在其中的一些實(shí)施方式中，所述混合容器還連接有設(shè)置在所述外殼內(nèi)部的曝氣部件。

17、在其中的一些實(shí)施方式中，所述檢測(cè)器經(jīng)第二排廢管連接至所述廢液容器。

18、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是：

19、1、該設(shè)備可測(cè)定水樣在原始狀態(tài)下的非極性、強(qiáng)正電性和弱正電性有機(jī)物的濃度，以及質(zhì)子化和非質(zhì)子化的有機(jī)物的非極性、強(qiáng)正電性和弱正電性有機(jī)物的濃度；在混凝、吸附和氧化等典型的凈水工藝中，對(duì)不同特性有機(jī)物的去除能力不同，因此通過(guò)解析出上述類(lèi)型有機(jī)物的濃度和在總有機(jī)物中所占比例，即可掌握各工藝對(duì)有機(jī)物去除能力的潛力，以便響應(yīng)的調(diào)整工藝參數(shù)，提高凈水效率；當(dāng)正電性有機(jī)物比例較低時(shí)，可通過(guò)增加混凝劑投加量，來(lái)提高混凝工藝對(duì)有機(jī)物的去除率；當(dāng)非極性有機(jī)物比例較高時(shí)，可通過(guò)減小活性炭單元濾速，提高吸附停留時(shí)間，強(qiáng)化活性炭工藝對(duì)有機(jī)物的去除；

20、2、該設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，僅需要將樣品放置于樣品瓶中，即可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操作，與實(shí)驗(yàn)室條件下的有機(jī)物解析方式相比，該方法可現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，能針對(duì)水中有機(jī)物的動(dòng)態(tài)變化特征，提供時(shí)效性的解析結(jié)果，以及針對(duì)性的工藝調(diào)整策略。

技術(shù)特征：

1.一種可調(diào)節(jié)解離狀態(tài)的水中有機(jī)物極性與電性解析設(shè)備，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)節(jié)解離狀態(tài)的水中有機(jī)物極性與電性解析設(shè)備，其特征在于：所述第一通道、第二通道、第三通道的數(shù)目分別為三條，所述第一通道內(nèi)裝載用于截留非極性有機(jī)物的吸附柱，所述第二通道內(nèi)裝載用于截留強(qiáng)電性有機(jī)物的吸附柱，所述第三通道內(nèi)裝載用于截留弱電性有機(jī)物的吸附柱。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的可調(diào)節(jié)解離狀態(tài)的水中有機(jī)物極性與電性解析設(shè)備，其特征在于：所述檢測(cè)單元還包括上樣注射泵、多通道選擇控制閥及檢測(cè)選擇控制閥，所述上樣注射泵的進(jìn)口端連接至所述混合容器且出口端連接至所述多通道選擇控制閥，所述本底通道、第一通道、第二通道和第三通道的兩端分別連接所述多通道選擇控制閥、檢測(cè)選擇控制閥，所述檢測(cè)選擇控制閥連接至所述檢測(cè)器。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)節(jié)解離狀態(tài)的水中有機(jī)物極性與電性解析設(shè)備，其特征在于：所述清洗活化進(jìn)樣單元包括設(shè)置在所述外殼外部的樣品容器、酸液容器、純水容器，以及安裝在所述外殼上的進(jìn)樣選擇控制閥及蠕動(dòng)泵，所述樣品容器、酸液容器、純水容器分別經(jīng)管道連接至所述進(jìn)樣選擇控制閥，所述進(jìn)樣選擇控制閥經(jīng)所述蠕動(dòng)泵連接至所述混合容器。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可調(diào)節(jié)解離狀態(tài)的水中有機(jī)物極性與電性解析設(shè)備，其特征在于：所述樣品容器與所述進(jìn)樣選擇控制閥之間還設(shè)有過(guò)濾器。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可調(diào)節(jié)解離狀態(tài)的水中有機(jī)物極性與電性解析設(shè)備，其特征在于：所述萃取單元包括設(shè)置在所述外殼外部的堿液容器、所述酸液容器、所述純水容器，以及安裝在所述外殼上的萃取選擇控制閥和萃取注射泵，所述堿液容器、酸液容器、純水容器分別經(jīng)管道連接至所述萃取選擇控制閥，所述萃取選擇控制閥經(jīng)所述萃取注射泵連接至所述混合容器。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可調(diào)節(jié)解離狀態(tài)的水中有機(jī)物極性與電性解析設(shè)備，其特征在于：所述排廢單元包括經(jīng)第一排廢管連接至所述混合容器的廢液容器及設(shè)置所述第一排廢管上的排廢電磁閥，所述混合容器與所述廢液容器之間連接有溢流管，所述廢液容器設(shè)置在所述外殼外部，所述排廢電磁閥安裝在所述外殼上。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的可調(diào)節(jié)解離狀態(tài)的水中有機(jī)物極性與電性解析設(shè)備，其特征在于：所述混合容器還連接有設(shè)置在所述外殼內(nèi)部的曝氣部件。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的可調(diào)節(jié)解離狀態(tài)的水中有機(jī)物極性與電性解析設(shè)備，其特征在于：所述檢測(cè)器經(jīng)第二排廢管連接至所述廢液容器。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)公開(kāi)了一種可調(diào)節(jié)解離狀態(tài)的水中有機(jī)物極性與電性解析設(shè)備，包括：外殼；混合容器；檢測(cè)單元，其連接至混合容器，包括本底通道、用于截留非極性有機(jī)物的第一通道、用于截留強(qiáng)正電性有機(jī)物的第二通道、用于截留弱正電性有機(jī)物的第三通道及用于檢測(cè)有機(jī)物濃度的檢測(cè)器；清洗活化進(jìn)樣單元，其連接至混合容器，用于往混合容器中通入酸液、純水以對(duì)混合容器進(jìn)行清洗，以及往混合容器中通入純水對(duì)檢測(cè)單元進(jìn)行活化，以及往混合容器中通入待測(cè)樣品；萃取單元，其連接至混合容器，用于對(duì)混合容器中的待測(cè)樣品進(jìn)行酸調(diào)節(jié)或堿調(diào)節(jié)；排廢單元，其連接至混合容器，用于排出混合容器中的廢液。本技術(shù)提供的設(shè)備，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，檢測(cè)方便。

技術(shù)研發(fā)人員：陳超,王玉,葉志偉,汪雋,林朋飛,張肖錦,孫卉
受保護(hù)的技術(shù)使用者：清華蘇州環(huán)境創(chuàng)新研究院
技術(shù)研發(fā)日：20240329
技術(shù)公布日：2024/12/23