[发明专利]一种无人值守船载多通道膜过滤水样采样系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种水样采集装置，尤其是涉及一种用于海洋环境监测的无人值守船载多通道膜过滤水样采样系统。

背景技术

膜过滤技术是现代分离技术领域的重要分支，其主要作用是从流体中去除截留胶体、细菌和固体颗粒物质等，以达到净化、分离和浓缩等目的。与常规过滤相比，膜过滤具有过滤精度高、吸附滤液少、过滤速度快、能耗低等诸多优点，现已广泛应用于环保、化工、食品、医药等领域。

进行海洋或湖泊等水体调查作业的调查船，需要现场采集水样，进行检测和分析以监测海洋环境要素的分布和变化。水样的正确采集是环境保护、卫生、海洋、水文等部门水质监测质量保证的首要前提，它对于水质分析结果的代表性、准确性有直接影响。用于水质分析的水样采集时，通常采用特定孔径的滤膜进行过滤以完成颗粒态与溶解态样品的分离。但目前使用的各种水样采样装置均未配备有滤膜过滤设备，即水样采样过程与水样过滤过程需要单独进行。这不仅加大操作者的劳动强度，增加水样采样的周期，而且从采集至过滤的时间间隔内，水样会发生一系列物理化学变化，从而降低了分析过程的真实性和有效性。

现有过滤水体所采用的膜过滤装置一般为漏斗式负压过滤装置或管线换膜过滤装置。

漏斗式负压过滤装置由滤前样品瓶、特制玻砂漏斗和滤后样品接收瓶构成，俗称溶剂过滤器。在特制玻砂漏斗上设有抽气口，真空泵不断从接收瓶中抽出空气，利用负压的原理提高液体的过滤速度，从而实现液体的过滤。该过滤装置从取水、淋洗、过滤到滤后溶液的转移全过程手动操作，自动化程度低。而且，该过滤装置只能实现单个样品通过单个滤膜进行过滤，过滤的样品数量有限，样品采集效率低。此外，该装置的滤后溶液需转移到样品采集瓶，转移后需要洗刷整套过滤装置，加大了操作者的劳动强度和水样沾污的风险，因此很难满足当前水质分析样品采集的需求。

管线换膜过滤器通过压力过滤对管线内液体或空气进行纯化。目前，此类过滤器多用于单一通道的预过滤或终端过滤，正压系统可以是恒流泵或注射器。对于恒流泵正压系统，其工作过程中膜前压力难以控制，膜前压力过大会破坏样品中颗粒物的组织结构，甚至造成滤膜破裂，使过滤工作无法正常进行。注射器正压系统适合小体积样品的过滤，且自动化实现复杂。另外，采用负压管线换膜过滤方式进行水样过滤选用的滤膜一般为疏水性材质，该类滤膜在过滤过程中遇水后气体便无法通过，此问题造成应用该类滤器的系统自动化实现困难。

公开号为CN1800810的发明专利申请公开一种遥控多层采水装置，用于从船只上深入水下采水，其包括一通过钢缆挂在船上绞车上的机架以及设于机架内的多个采水器，采水器采用电磁阀控制闭合，还包括设于船上的水上控制器，根据操作发出控制指令编码；水上信号调制解调单元，与水上控制器连接，将指令编码调制为超声载波信号输出，获取来自水下的超声载波信号并解调输出；以及设于机架内的水下信号调制解调单元，获取来自水上的超声载波信号并解调输出，将来自水下的信息编码调制为超声载波信号输出；深度传感器，测量水深；水下控制器，与采水器的电磁阀、水下信号调制解调单元、深度传感器以及可通过备用接口与流速流向仪连接，获取水下信息并传输给水上控制器，控制电磁阀关闭采水器。

公开号为CN1789955的发明专利申请公开一种可控深海采水装置，包括框架、采水器组、驱动传动单元及控制单元，采水器组由若干独立的采水器单元组成，采水器单元包括活塞式采水器及连杆机构式限位开关，驱动传动单元包括设在框架上的电机及连接电机及采水器单元的传动装置，传动装置为链条传动，链条上设有控制限位开关动作的碰块，控制单元包括甲板上的控制中心及设在框架上的水下控制中心和霍尔开关元件。本发明不仅满足深海高温、高压强、高腐蚀的工作环境，可以有效保证采集水体样本的真实性，使样本水体不受沾污，而且可根据需要在不同深度位置实时的控制采样动作，以准确获取不同深度位置的水体样本。

公告号为CN2249896的实用新型专利提供一种负压式水样采样器，主要特征是，由软管将负压发生器、储罐和分层取水控制器联通组成一个工作系统。负压发生器是由一个波形柔性外壳内装回位弹簧和两个单向阀构成。储罐是透明的，分层取水控制器的吸水管有长度刻度，其上的浮子是用来调整取水样深度的。工作时用脚踏动负压发生器，使整个系统内产生负压，水样通过分层取水控制器进入储罐。水样提取深度层次可调，最大取水高度为7米。