[发明专利]一种用于水处理吸附实验的自动取样装置及取样方法

说明书

技术领域

本发明涉及自动取样的技术领域，特别涉及一种用于水处理吸附实验的自动取样装置及取样方法。

背景技术

随着工业化的发展和人类物质生活水平的提高，水环境的污染已是当今世界范围内普遍存在的问题。随着水污染物构成发生变化，部分流域排污量大于环境自净能力，水生态环境恶化的趋势尚未得到有效遏制，部分地区水生态的破坏程度正在加剧。为此，需对污水进行有效处理与净化，以实现水资源的良性再生循环。

当流体与多孔固体接触时，流体中某一组分或多个组分在固体表面处产生积蓄，此现象称为吸附。吸附也指物质（主要是固体物质）表面吸住周围介质（液体或气体）中的分子或离子现象。吸附是水处理中重要的单元操作，例如利用吸附树脂吸附水中的重金属、活性炭吸附水中的有机污染物等等。具有吸附能力的物质称为吸附剂，被吸附的物质为吸附质。吸附实验是水处理研究中的一项基础性实验，主要包括烧杯吸附动力学实验和吸附柱穿透曲线实验等等，吸附实验结果是吸附工程设计的重要依据，是水处理吸附工艺研究的不可或缺的环节，部分主要实验步骤为：

1）烧杯吸附动力学实验

配置溶液、称量吸附剂；

调整实验初始参数，例如温度、pH值等；

放入吸附剂，用移液管或者吸管按一定时间间隔和一定的体积量从烧杯中取水样，转移入取样瓶，一般实验需要取5-20次左右的样品，每次取样量根据分析的需要一般在5-20毫升左右；

化学分析，整理实验结果。

2）吸附柱穿透曲线实验

配置溶液、称量吸附剂装柱；

连接泵、吸附柱、管道、阀门等设备；

开泵连续运行，调节流量，在出水口按一定时间间隔和体积量取水样，转移到取样瓶，取样个数和体积同上，必要时需要先减压再取样；

化学分析，整理实验结果。

从上述实验步骤可以看出，无论是水处理中的烧杯吸附动力学实验还是吸附柱穿透曲线实验，吸附过程需要按照设定的时间间隔和体积连续取样，直到吸附饱和为止。此外，由于不同吸附过程的特殊性，实验的时间从几个小时到几天甚至几个月。传统实验室中需要人工值守取样，尤其是夜间取样尤其不方便，重复性劳动，耗费了大量人力效率低下；另外为了避免样品的交叉污染，人工取样用的塑料吸管或者取样枪的塑料头大多是一次性的，这样也耗费了大量的取样耗材，造成实验财力成本的升高。

发明内容

为了克服水处理吸附实验过程中人工取样存在的上述不足，本发明提供了一种适宜吸附过程的具有制造成本低、取样便捷、设计精巧、计量精确、易于管理使用的自动取样装置。

本发明的另一目的在于，提供上述自动取样装置的取样方法。

为了达到上述第一目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于水处理吸附实验的自动取样装置，包括控制系统、底座以及设置在底座上的固定支架，还包括四通阀、蠕动泵、三通阀，以及设置在底座上的清洗水瓶、实验采样容器和旋转转盘，所述清洗水瓶和四通阀的第一接口通过清洗管相连，所述四通阀的第二接口和实验采样容器之间通过采样管相连，所述四通阀的第三接口通过蠕动泵连接至三通阀的第一接口，所述四通阀的第四接口通过排空管与大气连接，所述三通阀分别与废水出水管和取样出水管连接，废水出水管连接旋转转盘中的废水收集瓶，取样出水管连接旋转转盘中的取样瓶。

优选的，所述底座内设有电机驱动器，所述电机驱动器用于驱动步进电机。

优选的，所述旋转转盘内设有用于控制旋转转盘转动的步进电机。

优选的，所述旋转转盘上设有一个废水收集瓶和多个取样瓶。

优选的，所述废水收集瓶设置在旋转转盘的中间位置，所述多个取样管呈圆形均匀排列在旋转转盘上。

优选的，所述底座上设有控制开关和用于设定取样参数的触摸屏。

优选的，所述控制系统包含控制器、变送器以及执行步进电机，在控制器上设定好取样相关的参数，控制器把信号传递给变送器，变送器把信号转换成为标准信号输出至执行步进电机和取样蠕动泵，达到控制取样量和取样频率的目的。

为了达到上述另一目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于水处理吸附实验的自动取样装置的取样方法，包括下述步骤：

S1、开启自动取样装置，设定取样参数；

S2、在清洗水瓶中加入清洗水，开启蠕动泵，调节四通阀、三通阀至清洗模式，进行样品清洗管道，清洗水流入废水收集瓶中；

S3、清洗完成后，调节四通阀至排空模式，排出蠕动泵中的清洗液，停止蠕动泵；