[发明专利]一种水中VOCs在线前处理装置

说明书

技术领域

本发明涉及在线监测仪器技术领域，特别涉及一种水中VOCs在线前处理装置。

背景技术

挥发性有机物(VOCs)是一类水中常见的有机污染物，它们主要来源于工厂废水排放，城市污水排放以及自来水消毒。挥发性有机物具有高挥发性，类脂物可溶性，易被皮肤、粘膜等吸收，同时许多VOCs能够致癌、致畸或者致突变，其危害性极大，因此对环境水中VOCs进行在线检测十分必要，便于实时反映水质的变化。

环境水体中挥发性有机物含量低，对其进行直接测定极其困难，须选择合适的样品前处理方法进行分离富集，达到分析仪器的检测限。传统的前处理技术包括液相、固相和气体萃取法，但是，液相萃取大量使用有机溶剂，对环境造成二次污染，容易产生乳化现象，需要进一步浓缩，易挥发性有机物损失严重，难以准确定量；固相萃取处理过程麻烦，固相微萃取柱使用成本较高；同时二者都难以实现饮用水中挥发性有机污染物的在线前处理。

气体萃取包括两种模式，分别为：静态顶空、吹扫捕集（即动态顶空）。静态顶空的缺点是分析时间长，为提高灵敏度常需要大体积进样，造成挥发性有机物的色谱峰初始展宽较大，进样过程中挥发性有机物在管壁或注射器中冷凝，存在记忆效应，检出限高。吹扫捕集以其富集效率高、污染小、操作简便等优点，广泛应用于环境水体VOCs分析，目前是美国环境保护署(US Environmental Protection Agency，US-EPA)推荐标准方法，但目前吹扫捕集仪器多为国外进口仪器，国内尚未有成熟仪器。国外进口仪器价格昂贵，使用成本较高。吹扫捕集仪需搭载自动进样器，通常自动进样器的结构复杂，仪器昂贵，并且自动进样器是按样品瓶位置进样，需要人工参与备样，不适用于无人值守的在线监测。

因此，针对上述情况，如何真正实现无人值守的自动进样，成为本领域技术人员亟待解决的重要技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种水中VOCs在线前处理装置，即在线采样、富集、热脱附、反吹进样集成为一体的装置，可与气相色谱仪直接连用，完成水中挥发性有机物的在线监测。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种水中VOCs在线前处理装置，包括进样吹扫模块、两位六通切换阀、捕集模块和控制系统；

所述进样吹扫模块包括水样管和套设在所述水样管内的吹扫管，所述水样管的侧壁上开设有水样入口和溢流口，所述水样管的底部开设有排水口；所述吹扫管的顶部开设有用于连通所述两位六通切换阀的捕集入口，所述吹扫管的底部连通于所述水样管，所述吹扫管的侧壁上开设有用于同所述水样管连通的液位孔，清洗气管路出口在所述吹扫管内的高度低于所述液位孔的高度，且所述溢流口的底壁设计高度能够使所述吹扫管内的液位不高于定量水样高度，所述液位孔的高度低于所述溢流口高度，所述溢流口的出口连通于用于排出废液的排放口；

所述控制系统包括分别用于控制所述进样吹扫模块、所述两位六通切换阀和所述捕集模块的控制模块；其中所述进样吹扫模块的控制模块包括设置在所述排水口的出口和所述排放口之间的电动球阀，和设置在所述水样管内的水位传感器，所述水位传感器的高度介于所述溢流口的高度和所述液位孔的高度之间。

优选的，连通于所述水样管和监测水样之间的进样管，其在竖直方向上进口端高于出口端，且所述进样管在水平方向上错开所述水样管的径向，靠近于同所述水样管内壁相切的方向，与所述水样入口配合为切入式设计。

优选的，多个所述水样入口在所述水样管的侧壁上沿其周向均匀分布，且多个所述进样管关于所述水样管的中心轴中心对称。

优选的，所述水样入口的高度低于监测水样的水位高度，或者所述进样吹扫模块包括进样驱动装置。

优选的，所述排水口和所述电动球阀之间设置有常开的第一手动阀。

优选的，所述第一手动阀和所述排放口之间还设置有同所述电动球阀并联的另一条通路，且在这条通路上设置有常闭的第二手动阀。

优选的，

所述进样吹扫模块的控制模块和所述捕集模块的密闭控制及其加热控制均采用时序逻辑，所述两位六通切换阀状态切换和所述捕集模块的打开控制采用状态反馈和温度反馈结合的方式，所述温度的信号来自于所述捕集模块中的温度感应器；

所述控制系统还包括用于连接气相色谱仪的状态反馈模块和运行控制模块，所述状态反馈模块用于从所述气相色谱仪获取上述的状态信号，所述运行控制模块用于在所述两位六通切换阀由A状态切换至B状态的同时向所述气相色谱仪发出运行指令；