专利名称：一种用于分析仪器的污染物多相代谢细菌培养与产物收集接口装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种与分析仪器联用的污 代谢产物收集的细菌培养接口装置，特别是用于有毒 元素砷的气、液、固多相细菌代谢产物的生成和收集，属化学检测分析技术领域。
背景技术：
有毒元素砷是国际环境领域最受关注的污染物之一，其污染范围大，毒性高。砷在环境中可 以通过生物甲基ttJl程^^可溶性的一甲基砷(丽A)、二甲基砷(DMA)等有机砷化合物形态iftA液相 或固相。最新研究还表明，细菌或微生物翻还可能将可溶性无机砷转化为砷化氢AsH3、 一甲基砷 (CH3)AsH2、 二甲基砷(CH3)2AsH和三甲基砷(Cft)3As等气态砷化合物，毒性进一步增强。细菌和微生 物砷代谢产物的分析测定是研究砷生物地球化学循环过程的关键；ffi31X寸代谢产物的分析测定，可 以评价微生物或细菌在砷的生物地球化学循环中的作用，进而揭示砷迁移转化的生物根源，是目前 环境科学研究领域的前沿。
为研究细菌或微生物对砷的形态迁移转化的影响，通常需要对细菌进行实验室培养，完全收 餘相代谢产物，然后对不同物相中砷形靴合物进行全分析，计算砷生物转舰量等。就液相中 的砷代谢产物而言，其化学性质比较稳定，产物收集和分析比较容易，M31转移、过滤等样品前处 理，可以禾拥液相色it"电感耦合等离子体质谱(LC-ICPMS)分析测定；但是，气相中的砷形态化合 物却不容易收集和处理，并且气态砷化合物通常化学性质不稳定，容易在环境中发生氧化反应，转 化为其它砷化合物形态，直接影响分析结果的准确性。为避免化学形錢化，得到准确的分析结果， 气相中的砷化合物形态需要快速、直接分析，尽可能避免中间操作过程。但是，由于缺乏气态砷的 在线样品收集装置，现有分析方法也一直局限于对标准品的分析或者水样等简单基体中水溶性砷形 态的分析，f妇斜皮应用到实际气态环境样品分析。就气态样品的气相色谱进样方式而言，目前流行 的顶空固相微萃取气相色谱进样方法也船隹奏效，因为市场上商品化的萃取头主要针对挥发性有机 化合物，X寸于气态砷或其它有机金属化合物的萃取效果不佳，t歡隹满^菌或其它微生物活动过程 产生微量气态砷的分析要求。如果采用注射器吸入气体方式进样，难度駄，且存在较高的气術世 露风险，可操作性差，同时也不可能将现场所有释放气体全部取出。常规的细菌培养器皿虽然能够进行细菌±咅养，却不便于联机检测，并且还具有如下弊病1)细菌培养装置通常为开启式，设计 用途仅是针对获取细菌的繁殖为目的，不需考虑也不便于收集培养后的气相产物；2)不具有与后 继分析仪器在线糊的接口功能；3)不能满鄉菌培养和仪器糊时耐压和防泄露的要求；4)气 态砷化合物通常需要在做显下进行分离，由于细菌培养过程中会产生大量水蒸气，收集的气條导 入分析仪器时，气相产物中的7jC蒸气极易冻结在低温色谱柱头，造成载气管路堵塞，损坏仪器设备， 而且因为堵塞，气流不畅，#^成管路压力过大而爆裂，发生泄露危险。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是掛共一种可实现细菌培养、多相代谢产物收集、并能与分析仪器 联用的一种用于分析仪器的污染物多相代谢细菌培养与产物收集接口装置。 本发明所称问题是由以下技术方案解决的
一种用于分析仪器的污染物多相代谢细菌培养与产物收集接口装置，其技术方案是它由相互
连通的细菌培养装置、冷却除水装置构成，戶皿细菌培养装置构成中包括瓶体、并sm和衬管，戶
衬管位于瓶体内，驢上设有两个转接阀，两根管路经转接阀舰驢内外，两管跑立于并臨夕卜侧 端设節流开关，两管路位于 内侦纟端长短不一探入衬管内，其中，探入端较长的管路为载气通 入管路，探入端较短的管路为载气导出管路，瓶体瓶盖间设有密封圈。
战用于分析仪器的污染物多相代谢细菌培养与产物收集接口装置，所述7賴P除水装置由保温 箱和汽液分离管组成，所述保温箱内设有螺旋冷却管，螺旋冷却管的入口端与载气导出管路^t， 螺旋冷却管的出口端与赚分离管入口端舰，保温箱内填充術央；汽液分离管为U形，其底部设 有储水管，储7赠底部设有鄉。
上述用于分析仪器的污染物多相代谢细菌培养与产物收集接口装置，戶;M瓶体高度70mm，壁厚 lOram，瓶体外径46mm，所述内衬管高58mm，壁厚2腿，外径24rara，所述两根管路位于瓶盖内侧的 长度分别为30和20 mm。
上述用于分析仪器的污染物多相代谢细菌培养与产物收集接口装置，所述螺旋冷却管为玻璃 管，其壁厚1咖，夕卜径4mm;所述汽液分离管为玻璃管，高度50mm，其U形处判5为20mm，管壁厚 l腿，夕卜径4mm;戶; ^储水管高度为25mm，由壁厚lmm，外径4ram。
上述用于分析仪器的污染物多相代谢细菌培养与产物收集接口装置，所述瓶盖与瓶体壁厚相 同，驢瓶体螺鄉接。
本发明是针对目前尚无集细菌培养、多相产物收集和在线检测等多项功能于一体的接口装置而
4作出的创新。该接口装置在满足细菌培养及气态物质收集要求的同时，具有方便与后继分析仪器如 气相色谱仪(GC)、电感耦合等离子体质谱仪(ICPMS)等在线糊的功能，以便进行产物的实时分析 测定；培养装置主体采用Teflon材质，具有^t子的密封性和耐压性，可避免培养过程中气压升高 造成泄露而引起污染；该接口装置还可以去除气相产物中的大量ZR蒸气，使分析过程便于操作、结 果更加准确。其细菌培养装置的体积、重量设计合理，便于在培养箱中有限空间进行大批量实验； 采用内衬管的构造，方便了实驗程中的清洗，最大限度降低了样品交叉污染的可能性。采用本发 明可为研究砷及其它有毒物质的生物地球化学性质提供合适的接口装置并可获得准确的实时分析
数据。
图1是本发明结构示意图。
图中各标号表示如下l.瓶体，2.并驢，3.密封圈，4.转接阀，5-1.载气通入管路，5-2.载 气导出管路，6.节流开关，7.衬管，8.培养基，9.保温箱，IO.碎冰，11.螺旋冷却管，12.汽 液分离管，12-1.汽液分离管，13.封堵，14.接口装置出口管。
具体实施例方式
参看图1，本发明由相互iSI的细菌培养装置、冷却除7K装置构成。细菌培养装置构成包括 Teflon材质的瓶体l、瓶盖2和衬管7。 Teflon即聚四氟乙烯，它是由四氟乙烯经聚合而成的高分 子化合物，具有优良的化学稳定性、耐腐蚀性、密封性、和良好的抗老化耐力，选用该材质作为 本装置的主体材料，可以避免因为腐蚀或溶解^&ll而引起污染，同时，气密性可以达到3atm而不 发生泄露，与传统玻璃器皿相比更具耐压性和安全性。衬管7位于瓶体内，瓶盖上设有两转接阀4，
两根管路经转接阀翻驢内外，两管路位于并虛卜侧端设有由5^:管和密封钳组成的节流开关
6，两管謝立于并臨内顶踹长短不一探入衬管内，其中，探入端较长的管路为载气ilA管路5-1， 探入端较短的管路为载气导出管路5-2。瓶体、mM^用螺纹连接，为提高气密性，瓶体、并驢间 设有密封圈3。为便于在培养箱中的有限空间进行大批量实验，本装置的主要尺寸如下瓶体高度 70mm，壁厚10咖，瓶体外径46咖，所述内衬管高58mm，壁厚2ram，外径24mm，皿两根管路位于 瓶盖内侧的长度分别为30和20咖，并驢与瓶体壁厚相同。
仍参看图l，所述冷却除水装置由保温箱9和汽液分离管12组成，保温箱内设有螺旋冷却管 11，螺旋冷却管的入口端与载气导出管路5-2舰，螺旋冷却管的出口端与汽液分离管入口^iffl， 汽液分离管出口端魏接口装置出口管14，保温箱内±真充冰块10;汽液分离管为U形，其底部设有储ZK管12-1，储7K管底部设有圭摘13。上^^旋冷却管11为玻璃管，其壁厚lmm，夕卜径4咖； 汽液分离管12也是玻璃管，高度50mm，其U形处^g为20隱，管壁厚lmm，外径4mm;储水管12-1 高度为25隱，由壁厚lmm，夕卜径4ram。冷却除水装置通过保温箱内7拟央的冷却和玻璃管良好的导热 性，在短时间内可将收集的气相产物中的7K蒸气y賴卩成液滴。螺旋冷却管增加了在有限空间玻璃管 与冰块的接触面积和气相产物与冰的撤虫时间，同时，旋然流更有助于形成水滴析出。分离的水 滴可以暂时储存在储水管12-1中。当积液到一定程度，可以打开封堵13排出。经冷却除7K装置后 气相产物可以被除去大量ZR蒸气，完全可以被导入分析仪器进行分析。 本发明操作过程如下
1. 加样将约5mL培养基8方iA衬管7中，然后将培养基和衬管一并方jtA瓶体l。培养基的体 积不宜过多，应为细菌生长和产生的气体留有足够空间。
2. 密封将皿2盖上瓶体，拧紧螺口，关闭节流开关6。此时瓶盖和瓶体通过密封垫圈和 螺口密封，可以承受最高3a加的压力。
3. 培养将密封后的细菌培养装置方j[Aa菌培养箱。因为瓶体需要一个预热过程，通常需要 30min的预热时间，瓶体内部可以达到培养箱温度。中途应检査各节流开关的密封瞎况，保证气 体无泄露。
4. 气相产物收集与仪器膨召将细菌培养装置从培养箱中取出，在室^^S30min，以使培 养瓶中的培养基，达到室温。将装置的载气导出管路5-2与冷却除水装置连通，同时^^口装 置出口管14与气态砷测定分析耳細装置连接，开启节流开关6，将培养瓶中生成的气态砷化合 物导入冷却除7燥置，经气液分离后的气相产物即可进行分析测定。
5. 液相产物收集气体生成物导出完毕后，断开仪器糊管路，轻轻打开并臨，取出内衬管，
转移残余培养基，可以对、液相中的污 1代谢产物进行分析。
6. 清洗以蒸馏水对内衬管和培养并BS行清洗。必要时候可以使用10-20稀硝酸溶液进行浸
泡清洗。
本发明经反复实验表明，它有助于获得准确的实时分析数据，可操作性好，无泄漏，经久耐 用，便于清洗。
权利要求
1.一种用于分析仪器的污染物多相代谢细菌培养与产物收集接口装置，其特征在于它由相互连通的细菌培养装置、冷却除水装置构成，所述细菌培养装置构成中包括瓶体(7)、瓶盖(2)和衬管(7)，所述衬管位于瓶体内，瓶盖上设有两个转接阀(4)，两根管路经转接阀连通瓶盖内外，两管路位于瓶盖外侧端设有节流开关(6)，两管路位于瓶盖内侧端长短不一探入衬管内，其中，探入端较长的管路为载气通入管路(5-1)，探入端较短的管路为载气导出管路(5-2)，瓶体瓶盖间设有密封圈(3)。
2. 根据权利要求1所述的用于分析仪器的污染物多相代谢细菌培养与产物收集接口装置，其 特征在于所述冷却除水装置由保温箱(9)和汽液分离管(12)组成，所述保温箱内设有螺旋冷 却管(11)，螺旋冷却管的入口端与载气导出管路连通，螺旋冷却管的出口端与汽液分离管入口端 舰，保温箱内±真充冰块(10);繊分离管为U形，其底部设有储ZK管(12-1)，储zK管底部设有 辦(13)。
3. 根据权禾腰求2戶腿的用于分析仪器的污染物多相代谢细菌培养与产物收集接口装置，其 特征在于戶舰瓶体高度70mm，壁厚10咖，瓶体外径46腿，所述内衬管高58ran，壁厚2醒，夕卜径 24隱，所述两根管劍立于并驢内侧的长度分别为30和20國。
4. 根据权利要求2或3戶脱的用于分析仪器的污染物多相代谢细菌培养与产物收集接口装置， 其特征在于所^1動定冷却管(11)为玻璃管，其壁厚lmm，夕卜径4mm;戶腿汽液分离管(12)为 玻璃管，高度50mm，其U形处^^为20mm，管壁厚l誦，夕卜径4mm;戶; 3i储水管(12-1)高度为 25mm， 由壁厚lmm，夕卜斗5 4mm。
5. 根据权利要求4所述的用于分析仪器的污染物多相代谢细菌培养与产物收集接口装置，其特 征在于所^^与瓶体壁厚相同，^m瓶体螺纹连接。
6. 根据权利要求5戶腿的用于分析仪器的污染物多相代谢细菌培养与产物收集接口装置，其 特征在于所述培养装，用聚四氟乙烯材质。
全文摘要
一种用于分析仪器的污染物多相代谢细菌培养与产物收集接口装置，用于解决在线检测联用问题。其技术方案是它由相互连通的细菌培养装置、冷却除水装置构成，细菌培养装置构成包括瓶体、瓶盖、衬管，衬管位于瓶体内，瓶盖上设有两转接阀，两根管路经转接阀连通瓶盖内外，两管路位于瓶盖外侧端设有节流开关，两管路位于瓶盖内侧端长短不一探入衬管内，探入端较长的管路为载气通入管路，探入端较短的管路为载气导出管路，瓶体瓶盖间设有密封圈。本发明在满足细菌培养及气态物质收集要求的同时，具有方便与后继分析仪器在线联用的功能，以便进行产物的分析测定。本发明可为研究砷及其它有毒元素的生物地球化学性质提供合适的测试接口装置并获得准确的实时分析数据。
文档编号G01N30/02GK101525575SQ20091007417
公开日2009年9月9日 申请日期2009年4月20日 优先权日2009年4月20日
发明者苑春刚 申请人:华北电力大学(保定)