水中微量硫酸盐提取装置的制作方法

1.本实用新型涉及硫酸盐提取技术领域，尤其涉及一种水中微量硫酸盐提取装置。


背景技术：

2.自然界天然水(大气水、地表水、地下水等)中的硫酸盐受复杂的物理、化学和生物作用影响，在地球系统各圈层之间形成、迁移、转化、富集过程中会产生硫同位素分馏，使得各种天然水中硫酸盐具有不同的硫同位素组成(δ
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s)特征。通过对天然水中硫酸盐的硫同位素组成测定，可深入研究水循环机理、水中污染物来源及转化、大气二氧化硫来源及迁移过程等。但自然界水中的硫酸盐浓度变化范围较大，部分水样(如部分大气水、砂岩地下水等)的硫酸盐含量极低(0.4～0.8mg/l)，很难收集到供硫同位素组成分析的足够样品量，从而限制了这类水样的硫同位素应用研究。
3.目前，还没有专门针对水中微量硫酸盐(0.4～0.8mg/l)的硫酸盐提取装置。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于，针对现有技术的上述不足，提出一种水中微量硫酸盐提取装置。
5.本实用新型的一种水中微量硫酸盐提取装置，包括过滤组件、废液收集组件和真空组件；所述过滤组件包括至少两个主管路、多个过滤漏斗和多个滤芯件，所述主管路上竖直连通设置有多个支管路，每个所述支管路上均设有打开或关闭其的开关阀；所述滤芯件包括壳体、芯体和滤膜，所述壳体的底部一一对应的插设在所述支管路中，所述壳体的顶部与所述过滤漏斗一一对应的连接固定，所述滤膜设置在所述芯体上；所述主管路的一端封闭，另一端与所述废液收集组件相连通，所述真空组件与所述废液收集组件相连通，以提供负压。
6.进一步的，所述壳体包括上壳和下壳，所述上壳的顶部与所述过滤漏斗连接固定，所述下壳的底部插设在所述支管路中，所述芯体设置在所述下壳内，所述滤膜夹设在所述上壳和下壳之间，所述上壳和下壳通过连接件连接固定。
7.进一步的，所述连接件包括漏斗夹。
8.进一步的，所述壳体的底部包裹有一层橡胶。
9.进一步的，所述芯体为石英砂滤芯。
10.进一步的，所述滤膜为玻璃纤维滤膜。
11.进一步的，所述废液收集组件包括废液桶、转换连接件，所述转换连接件设置在所述废液桶的顶部，所述转换连接件设有第一连接孔、第二连接孔和第三连接孔，所述第一连接孔与所述主管路的另一端相连通，所述第二连接孔与所述真空组件相连通，所述第三连接孔插设有排放空气管，所述排放空气管上设有排放空气阀。
12.进一步的，所述废液桶的底部设有废液排放开关阀。
13.进一步的，所述真空组件包括无油机械泵，所述无油机械泵通过软管连接第二连
接孔。
14.本实用新型的水中微量硫酸盐提取装置，通过同时设置多个过滤漏斗，且在滤芯上设置有滤膜，可以提取水中的微量硫酸盐，减少了水样的样品量，缩短水中微量硫酸盐提取时间，提取的硫酸钡沉淀纯度高；对硫酸盐含量较高(大于2mg/l)或较低(0.8～2mg/l)的天然水样都可使用本实用新型的提取装置，且不需要在提取硫酸盐前测定硫酸根离子浓度；对硫酸盐含量极低即微量(0.4～0.8mg/l)的天然水样也能提取足够多供硫同位素分析用的硫酸盐样品量；在提高硫同位素分析精度的同时，也提高了实验可操作性。
附图说明
15.图1为本实用新型的水中微量硫酸盐提取装置的结构示意图；
16.图2为本实用新型的滤芯件的结构示意图。
17.1、过滤组件；11、主管路；12、过滤漏斗；13、滤芯件；131、壳体；1311、上壳；1312、下壳；132、芯体；133、滤膜；14、支管路；15、开关阀；2、废液收集组件；21、废液桶；22、转换连接件；221、第一连接孔；222、第二连接孔；223、第三连接孔；23、排放空气管；231、排放空气阀；3、真空组件；31、无油机械泵；32、软管；4、连接件；41、漏斗夹。
具体实施方式
18.以下是本实用新型的具体实施例并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的描述，但本实用新型并不限于这些实施例。
19.如图1和2所示，本实用新型的一种水中微量硫酸盐提取装置，包括过滤组件1、废液收集组件2和真空组件3；过滤组件1包括至少两个主管路11、多个过滤漏斗12和多个滤芯件13，主管路11上竖直连通设置有多个支管路14，每个支管路14上均设有打开或关闭其的开关阀15；滤芯件13包括壳体131、芯体132和滤膜133，壳体131的底部一一对应的插设在支管路14中，壳体131的顶部与过滤漏斗12一一对应的连接固定，滤膜133设置在芯体132上；主管路11的一端封闭，另一端与废液收集组件2相连通，真空组件3与废液收集组件2相连通，以提供负压。
20.本实用新型的水中微量硫酸盐提取装置，通过同时设置多个过滤漏斗12，且在滤芯上设置有滤膜133，可以提取硫酸盐含量极低(0.4～0.8mg/l)的水中的硫酸盐，减少了水样的样品量，缩短水中微量硫酸盐提取时间，提取的硫酸钡沉淀纯度高；对硫酸盐含量较高(大于2mg/l)或较低(0.8～2mg/l)的天然水样都可使用本实用新型的提取装置，且不需要在提取硫酸盐前测定硫酸根离子浓度；对硫酸盐含量极低(0.4～0.8mg/l)的天然水样也能提取足够多供硫同位素分析用的硫酸盐样品量；在提高硫同位素分析精度的同时，也提高了实验可操作性。
21.如图2所示，在一种可实施的方式中，壳体131可以包括上壳1311和下壳1312，上壳1311的顶部与过滤漏斗12连接固定，下壳1312的底部插设在支管路14中，芯体132设置在下壳1312内，滤膜133夹设在上壳1311和下壳1312之间，上壳1311和下壳1312通过连接件4连接固定。其中，连接件4可以为漏斗夹41，通过漏斗夹41将上壳1311和下壳1312连接固定。
22.为了方便壳体131的底部紧密的插设在支管路14中，壳体131的底部包裹有一层橡胶。
23.在一种可实施的方式中，芯体132可以为石英砂滤芯。
24.在一种可实施的方式中，滤膜133可以为玻璃纤维滤膜133。
25.废液收集组件2的结构有多种，在本实施例中，废液收集组件2可以包括废液桶21、转换连接件22，转换连接件22设置在废液桶21的顶部，转换连接件22设有第一连接孔221、第二连接孔222和第三连接孔223，第一连接孔221与主管路11的另一端相连通，第二连接孔222与真空组件3相连通，第三连接孔223插设有排放空气管23，排放空气管23上设有排放空气阀231。
26.其中，转换连接件22可以为软橡胶柱，塞在废液桶21的顶部。
27.废液桶21的底部还可以设有废液排放开关阀15，方便废液的排放，废液桶21可以为聚四氟乙烯材质，容量50升。
28.真空组件3可以包括无油机械泵31，无油机械泵31通过软管32连接第二连接孔222，为整个提取装置提供负压，加快滤液过滤，无油机械泵31带有压力表。
29.其中，在一种可实施的方式中，过滤漏斗12可以为石英材质，200ml容量，过滤漏斗12可以通过熔融玻璃与滤芯件13顶部连接固定。滤芯件13的壳体131可以为石英材质，其上壳1311底部为磨口，磨口部位外径30mm，内径20mm(在保证支撑漏斗自身及注满水的重量前提下，可以尽可能缩小内部孔径)。下壳1312上部磨口与上壳1311底部磨口通过漏斗夹41固定。下壳1312内部放置芯体132。芯体132可以为石英材质圆柱体(直径19mm、高3mm)，过滤硫酸钡沉淀时，在滤芯表面放置ф25孔径0.22μm玻璃纤维滤膜133，设计的芯体132面积可以尽可能小，保证单位面积滤膜133表面尽可能富集更多硫酸钡沉淀。
30.其中，主管路11可以为不锈钢材质，两端设计有固定座，固定座上设计有提手，主管路11一端封闭，另一端设计有螺纹接口，通过软管32与废液收集组件2连接。支管路14也可以使用不锈钢材质，保证足够强度，支管路14上设置的设有打开或关闭其的开关阀15可以为不锈钢球阀，用以控制该支路过滤的开关。
31.使用上述的水中微量硫酸盐提取装置的对硫酸盐进行提取分析时，具体包括如下步骤：
32.(1)水样过滤：将若干件天然水样(每件水样约2升)通过孔径0.22μm滤纸过滤，去除水中固体颗粒；
33.(2)树脂交换：水样通过阴离子树脂吸附，解吸后得到硫酸根离子浓缩溶液(每件水样约250ml)，纯化、富集水样；
34.(3)水样酸化：水样中加入6mol/l盐酸，通过ph计测定ph值为2；
35.(4)形成沉淀：通过200度电热板加热水样，依次加入质量浓度15％氯化钡15ml，玻璃棒快速搅拌，形成硫酸钡沉淀后静置一夜；
36.以下(5)～(10)步骤通过本实用新型微量硫酸盐提取装置完成；
37.(5)沉淀过滤：关闭微量硫酸盐提取装置所有阀门，分别将12个漏斗夹41及过滤漏斗12依次取下，每个芯体132表面放入一张高温灼烧过的玻璃纤微滤膜133，再将12个过滤漏斗12分别与滤芯件13装好，夹紧漏斗夹41；依次将12件含硫酸钡沉淀的溶液倒入过滤漏斗12(在本实施例中，过滤漏斗的个数为12个)，打开各支管路14的开关阀15，开启无油机械泵31，滤液通过滤膜133过滤后进入废液桶21，过滤漏斗12中滤液过滤完，关闭各支管路14的开关阀15；重复操作此步骤直至12件硫酸钡沉淀样品全部过滤完成，关闭无油机械泵31；
38.(6)沉淀清洗：依次向12个过滤漏斗12中各加入30ml去离子水，打开所有开关阀15，开启无油机械泵31，滤液通过滤膜133过滤后进入废液桶21，过滤漏斗12中滤液过滤完，关闭各支管路14的开关阀15；重复此步骤3次完成沉淀清洗，关闭机械泵31；
39.(7)取出滤膜133：打开排放空气管23的排放空气阀231，整个装置气压回归正常大气压；分别将12个漏斗夹41及过滤漏斗12依次取下，使用镊子依次取出含有硫酸钡沉淀的滤膜133，分别放入干净的玻璃培养皿；
40.(8)废液排放：开启废液桶21底部废液排放开关阀15，将废液桶21中废液排放干净；
41.(9)清洗过滤漏斗12、滤芯件13：取下过滤漏斗12和滤芯件13，分别使用自来水、去离子水清洗干净；将过滤漏斗12和滤芯件13装回微量硫酸盐提取装置；
42.(10)重复步骤(5)～(9)，完成所有水中微量硫酸盐提取；
43.(11)沉淀烘干：将装有滤膜133的培养皿放入烘箱，70℃烘干24小时后，放置于干燥器备用；
44.(12)分析样品：将含有硫酸钡沉淀的滤膜133剪碎，天平称量后，用锡杯包裹紧实，通过元素分析仪-气体同位素质谱仪联机(ea-irms)测定硫同位素。
45.以上未涉及之处，适用于现有技术。
46.虽然已经通过示例对本实用新型的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本实用新型的范围，本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例来做出各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的方向或者超越所附权利要求书所定义的范围。本领域的技术人员应该理解，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施方式所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围。

技术特征：
1.一种水中微量硫酸盐提取装置，其特征在于：包括过滤组件(1)、废液收集组件(2)和真空组件(3)；所述过滤组件(1)包括至少两个主管路(11)、多个过滤漏斗(12)和多个滤芯件(13)，所述主管路(11)上竖直连通设置有多个支管路(14)，每个所述支管路(14)上均设有打开或关闭其的开关阀(15)；所述滤芯件(13)包括壳体(131)、芯体(132)和滤膜(133)，所述壳体(131)的底部一一对应的插设在所述支管路(14)中，所述壳体(131)的顶部与所述过滤漏斗(12)一一对应的连接固定，所述滤膜(133)设置在所述芯体(132)上；所述主管路(11)的一端封闭，另一端与所述废液收集组件(2)相连通，所述真空组件(3)与所述废液收集组件(2)相连通，以提供负压。2.如权利要求1所述的一种水中微量硫酸盐提取装置，其特征在于：所述壳体(131)包括上壳(1311)和下壳(1312)，所述上壳(1311)的顶部与所述过滤漏斗(12)连接固定，所述下壳(1312)的底部插设在所述支管路(14)中，所述芯体(132)设置在所述下壳(1312)内，所述滤膜(133)夹设在所述上壳(1311)和下壳(1312)之间，所述上壳(1311)和下壳(1312)通过连接件(4)连接固定。3.如权利要求2所述的一种水中微量硫酸盐提取装置，其特征在于：所述连接件(4)包括漏斗夹(41)。4.如权利要求1所述的一种水中微量硫酸盐提取装置，其特征在于：所述壳体(131)的底部包裹有一层橡胶。5.如权利要求1所述的一种水中微量硫酸盐提取装置，其特征在于：所述芯体(132)为石英砂滤芯。6.如权利要求1所述的一种水中微量硫酸盐提取装置，其特征在于：所述滤膜(133)为玻璃纤维滤膜。7.如权利要求1所述的一种水中微量硫酸盐提取装置，其特征在于：所述废液收集组件(2)包括废液桶(21)和转换连接件(22)，所述转换连接件(22)设置在所述废液桶(21)的顶部，所述转换连接件(22)设有第一连接孔(221)、第二连接孔(222)和第三连接孔(223)，所述第一连接孔(221)与所述主管路(11)的另一端相连通，所述第二连接孔(222)与所述真空组件(3)相连通，所述第三连接孔(223)插设有排放空气管(23)，所述排放空气管(23)上设有排放空气阀(231)；所述废液桶(21)的底部设有废液排放开关阀(15)。8.如权利要求1所述的一种水中微量硫酸盐提取装置，其特征在于：所述真空组件(3)包括无油机械泵(31)，所述无油机械泵(31)通过软管(32)连接第二连接孔(222)。

技术总结
本实用新型公开了水中微量硫酸盐提取装置。装置包括过滤组件、废液收集组件和真空组件；过滤组件包括至少两个主管路、多个过滤漏斗和多个滤芯件，主管路上竖直连通设置有多个支管路，每个支管路上均设有开关阀；滤芯件包括壳体、芯体和滤膜，壳体的底部插设在支管路中，壳体的顶部与过滤漏斗连接固定，滤膜设置在芯体上；主管路的一端封闭，另一端与废液收集组件相连通，真空组件与废液收集组件相连通。本实用新型通过同时设置多个过滤漏斗，且在滤芯上设置有滤膜，可以提取硫酸盐含量极低的水中的硫酸盐，减少了水样的样品量，缩短水中微量硫酸盐提取时间，提取的硫酸钡沉淀纯度高，可以实现了水中极低硫酸盐含量硫同位素分析。析。析。


技术研发人员：蔡应雄 杨红梅
受保护的技术使用者：中国地质调查局武汉地质调查中心（中南地质科技创新中心）
技术研发日：2023.03.22
技术公布日：2023/8/17