专利名称：一种二噁英水体采集系统及方法
技术领域：
本发明属于环境监测的技术领域，尤其涉及一种二噁英水体采集系统及方法。
背景技术：
二噁英(P⑶D/Fs)是多氯代二苯并二噁英(P⑶Ds)和多氯代二苯并呋喃(P⑶Fs) 的统称。公认为“世界上最毒的物质”，最大危害是具有不可逆的“三致”毒性，即致畸、致癌、 致突变；一旦进入在生物体内，在生物体脂肪层和脏器堆积而几乎不能排出或降解，产生积累性中毒，严重影响周围的生态环境。随着污水排放，污染场地的径流，废物堆存地的渗滤、废物倾倒、含二噁英的物质使用等使二噁英存在于环境水体中。工业生产过程产生较多水体二噁英的主要包括制浆造纸生产、化工生产过程中、使用二噁英玷污的防腐剂或染料来处理织物、皮革、木头等生产过程；据研究国内外研究发现，二噁英进入人体的主要途径95%以上是通过食物链，而水体是二噁英的主要传播介质之一。因此许多发达国家对土壤的二噁英含量制定了相应的标准。美国环保局(US EPA, 1984)基于人体致癌风险(致癌风险范围0. 13 pg/L为10_5， 0. 0013 pg/L为10_7)规定了饮用水中二恶英的含量为0. 13-0.0013 pg/L;基于人体日均容许摄入量(TDI，tolerable daily intake)的 10 pg TEQ/kg/body weight/day，饮用水中最大二恶英毒性当量为0-30 pg TEQ/LCUS EPA, 2001)。而我国目前对水体二噁英缺乏基础研究，缺乏相关的法律规定和技术规范。目前国内外对水体中二噁英的分离主要方法包括液-液萃取和膜过滤技术。 液-液萃取主要是通过采集到实验室的水体通过二氯甲烷混合，通过震荡将水体中二噁英转移至二氯甲烷中，再进行提取。该方法存在的缺陷是
(1)处理量有限首先要将笨重的大容量水采集到实验室，每次震荡的水体容量有限，IL容器一次大致只能做到300-500ml，而采集水样普遍需要25L，假如需要采集大容量水样，该方法就无能为力。(2)成本昂贵为保证水体中二噁英完全分离出来，每次水体都要震荡3次，每次需要震荡30分钟，且要多次清洗容器表面富集的二噁英，工作相当繁琐，消耗试剂量大。(3)准确性难以保证由于要采集到实验室中分离水体中二噁英，周期长。很多水体中悬浮颗粒物就沉淀下来，就通过震荡也很难保证悬浮颗粒中二噁英的完全分离；且该方法过程步骤复杂，容易使二噁英损失，容器表面富集二噁英难于清除干净。同样，膜处理技术主要是通过普通过滤膜先将悬浮颗粒分离处理，再用昂贵的吸附二噁英的膜。由于膜容易堵塞，因此需要经常换膜。且该方法同时需要采集水样到实验室，因此处理量有限，成本昂贵，准确性难以保证等“通病”，且该方法需要购买昂贵实验设备过滤膜。因此，研发和开发具有自主产权的在线分离水体中二噁英类的采集方法，对准确分析环境水体中二噁英的含量和开展环境介质中二噁英运移过程具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于克服目前国内外普遍存在的准确性差、成本高、操作步骤笨拙等问题，提供一种可以充分吸收水体中二噁英，提高水体中二噁英的富集效率、减少二噁英采样误差并提高二噁英检测的精度的水体中二噁英收集方法。本发明的目的是通过以下技术方案来实现的一种二噁英的采集系统，它主要由过滤网、蠕动泵、悬浮颗粒相吸附装置、玻璃纤维滤筒、树脂吸附装置、树脂、PUF装置和聚胺酯泡沫等组成，其中，所述过滤网、蠕动泵、悬浮颗粒相吸附装置、树脂吸附装置和PUF装置依次通过硅胶管连接，玻璃纤维滤筒装在悬浮颗粒相吸附装置内，树脂装在树脂吸附装置内，聚胺酯泡沫装在PUF装置内。应用上述二噁英的采集系统来采集二噁英水体的方法，包括以下步骤 (1)采集点的水体首先通过过滤网，进行初级过滤。(2)初级过滤后的水体通过蠕动泵依次进入悬浮颗粒吸附装置、树脂吸附装置和 PUF装置，蠕动泵控制水体的流速和采样水体的容积。(3)悬浮颗粒吸附装置内装有玻璃纤维滤筒，玻璃纤维滤筒收集水体中悬浮颗粒中的二噁英。(4)树脂吸附装置内装有树脂，PUF装置内装有聚胺酯泡沫，树脂和PUF装置依次收集水体中溶解相二噁英；
(5)采集完全后，用甲苯冲洗滤网、硅胶管、含悬浮颗粒相二噁英的玻璃纤维滤筒、含溶解相二噁英的树脂和聚胺酯泡沫，冲洗后的清洗液作为最终采集样本。本发明的有益效果是
(1)准确性高相对于其他处理方法，本发明方法具有在线分离水体中二噁英的优点， 这样就省去了笨重地将水样采集到实验室后，再经过一系列复杂工序导致二噁英损失。该方法使用树脂和PUF串型联接技术保证溶解水中二噁英的充分吸收。再者，在PUF加入采样标，能充分说明采集过的准确性。该方法中加入流量和流速控制仪器，这样采样过程能精确采集总量和保证水体中二噁英的充分吸收。同时，该采样方法不会破坏水体采集环境(如采样扰动)，不仅保证悬浮颗粒二噁英中采集准确性，同时保证水体溶解二噁英的采集准确性。(2)操作简单相对于其他处理方法，本发明方法具有操作简单的优点，主要体现于采用系统组成简单，主要由蠕动泵控制流量和流速，悬浮颗粒相过滤器采集水体中悬浮颗粒相二噁英，而PUF装置采集水体溶解相二噁英。且悬浮颗粒相装置和PUF装置通过扣环连接，便于更换。在采集的时候打开设置好的蠕动泵就能自动采集水体中二噁英。(3)成本低相对于其他方法，该方法不需要花费大量人力和物力，节省大量的时间，且不需要购买昂贵的设备，降低采集设备的造价。
附图是本发明的一种二噁英水体采集系统及方法的流程示意图中，水体1、过滤网2、第一硅胶管3、蠕动泵4、第二硅胶管5、悬浮颗粒相吸附装置6、 玻璃纤维滤筒7、第三硅胶管8、树脂吸附装置9、树脂10、第四硅胶管11、PUF装置12、聚胺酯泡沫13、第五硅胶管14、分离后的水体15。
具体实施例方式下面结合附图对本发明进行详细描述。如图1所示，本发明二噁英的采集系统包括过滤网2、第一硅胶管3、蠕动泵4、第二硅胶管5、悬浮颗粒相吸附装置6、玻璃纤维滤筒7、第三硅胶管8、树脂吸附装置9、树脂 10、第四硅胶管11、PUF装置12、聚胺酯泡沫13和第五硅胶管14。其中，过滤网2通过第一硅胶管3与蠕动泵4的入口相连，蠕动泵4的出口通过第二硅胶管5与悬浮颗粒相吸附装置6的入口相连，玻璃纤维滤筒7装入悬浮颗粒相吸附装置6中，悬浮颗粒相吸附装置6的出口通过第三硅胶管8与树脂吸附装置9的入口相连，树脂10装入树脂吸附装置9，树脂吸附装置9的出口通过第四硅胶管11与PUF装置12的入口相连，聚胺酯泡沫13装入PUF装置12，PUF装置12的出口口连接第五硅胶管14。本发明二噁英水体采集方法，包括以下步骤
(1)采集点的水体1首先通过过滤网2，先进行初级过滤。水体1通过过滤网2进入第一硅胶管3中，过滤网2的作用是防止水体中杂质堵塞水管，比如水草、垃圾、悬浮生物质等，提高水体采集精度，通过硅胶管3流入蠕动泵4。(2)初级过滤后的水体通过蠕动泵4依次进入悬浮颗粒吸附装置6、树脂吸附装置 9和PUF装置12，蠕动泵4控制水体的流速和采样水体的容积。水体1开始采样前，预先设置蠕动泵4的流速和容积，这样可以精确控制水体采集的体积，控制流速主要是为了后面吸附装置充分吸收水体二噁英。蠕动泵4的主要作用是提供水体流动的动力、控制流速和采集容积，通过第二硅胶管5的连接流入悬浮颗粒相二噁英吸附装置6。(3)悬浮颗粒吸附装置6内装有玻璃纤维滤筒7，玻璃纤维滤筒7收集水体中悬浮颗粒中的二噁英，。水体中二噁英主要以悬浮颗粒相和溶解相存在，而固相吸附装置由悬浮颗粒吸附装置6和玻璃纤维滤筒7组成。因为玻璃纤维滤筒7是固相和悬浮颗粒相二噁英的吸附材料，并已成功应用于大气和烟气中悬浮颗粒相和固相二噁英的采集。通过第二硅胶管5连接悬浮颗粒吸附装置6和蠕动泵4的出口，水体通过悬浮颗粒吸附装置6之后，使用第三硅胶管8连接树脂吸附装置9，使水体从悬浮颗粒吸附装置6流入树脂吸附装置9。(4)树脂吸附装置9内装有树脂10，PUF装置12内装有聚胺酯泡沫13，树脂10和 PUF装置12依次收集水体中溶解相二噁英；
吸附溶解相二噁英主要由溶解相吸附装置收集，溶解相吸附装置主要由装有树脂10 的树脂吸附装置9和装有聚胺酯泡沫13的PUF吸附装置12组成。树脂10和聚胺酯泡沫 13对二噁英是很好的吸附剂。将树脂吸附装置9和PUF吸附装置12串行连接起来使用是为使溶解相二噁英的充分吸附。树脂吸附装置9和PUF吸附装置12通过第四硅胶管11连接，水体通过树脂吸附装置9，再通过PUF吸附装置12，则水体溶解相二噁英完全被吸附，最终将分离后的水体15通过第五硅胶管14排入环境中。(5)采集完全后，用甲苯冲洗滤网2、含悬浮颗粒相二噁英的玻璃纤维滤筒7、含溶解相二噁英的树脂10和聚胺酯泡沫13、第一硅胶管3、第二硅胶管5、第三硅胶管8、第四硅胶管11和第五硅胶管14，冲洗后的清洗液作为最终采集样本。
这样就在线分离了水体中的悬浮颗粒相和溶解相的二噁英，并将样品避光保存带回实验室进一步分析。为了提高对水体中二噁英的分离采集效率和准确性，树脂可以选用 XAD-2，PUF可以采用聚胺酯泡沫。
实施例采样前的准备先将硅胶管、过滤网2、悬浮颗粒相吸附装置6、树脂吸附装置9、 PUF装置12等在超声波的50°C水浴中超声30分钟，然后依次用自来水和去离子水冲洗， 最后丙酮和正己烷各淋洗3次后置于通风橱中晾干，再用锡箔纸密封备用。其中，玻璃纤维滤筒7、树脂10和聚胺酯泡沫13用丙酮浸泡后，再在超声波所提2个小时。将超声波所提之后的玻璃纤维滤筒7、树脂10和聚胺酯泡沫13放入通风橱自然晾干后，用锡箔纸密封备用。采样时，将玻璃纤维滤筒7装入悬浮颗粒相吸附装置6，树脂10装入树脂吸附装置9，为了防止树脂流失，该装置前后都塞上玻璃棉(玻璃棉在使用前用二氯甲烷索氏提取 24小时)，聚胺酯泡沫13装入PUF吸附装置12，根据美国EPA1613采用内标分别加入滤筒 7、树脂10和聚胺酯泡沫13中。再按照附图进行连接。并设置好蠕动泵4的水体的流量为 1.5 L/min,总体采集量为25L，如图1所示连接好所有装置后再进行采样。该实例采用的水体为某垃圾焚烧厂周围湖水，打开蠕动泵之后，水体1流过过滤网2，通过第一硅胶管3，通过蠕动泵4对水体流速和容量进行精确地控制，水体再通过第二硅胶管5流入到悬浮颗粒相吸附装置6，水体中悬浮颗粒相二噁英被吸附到玻璃纤维滤筒7 上。之后，水体通过硅胶管8流入树脂吸附装置9，内置的树脂10吸收水体的大部分的溶解相二噁英，之后水体再通过第四硅胶管11流入PUF吸附装置12，内置两块聚胺酯泡沫13 充分吸收残留在水体中的溶解相二噁英。之后再通过第五硅胶管14排出分离后的水体15 到环境中。当采集容积达到25L后，蠕动泵自动停止，完成采集。然后拆卸图1的各个连接部位，并将玻璃纤维滤筒7取下浸泡至标有#1的甲苯收集瓶中，而过滤网2，第一硅胶管3、 第二硅胶管5和悬浮颗粒相吸附装置6内壁面用甲苯冲洗3次并入标有#1的甲苯收集瓶一并保存；将树脂10取下浸泡至标有#2的甲苯收集瓶中，第三硅胶管8和树脂吸附装置9 内壁面用甲苯冲洗3次并入标有#2的甲苯收集瓶中。将两块聚胺酯泡沫13取下浸泡至甲苯收集器#3样中，第四硅胶管11和PUF吸附装置12内壁用甲苯冲洗3次并入收集瓶#3 中。密封好收集瓶#1，2，3避光保存，带回实验室作为最终采用标本。根据美国1613测试，样品#1，2，3采样的内标回收率达到了满足国际规定的平均回收率70%-130%。
权利要求
1.一种二噁英的采集系统，其特征在于，它主要由过滤网、蠕动泵、悬浮颗粒相吸附装置、玻璃纤维滤筒、树脂吸附装置、树脂、PUF装置和聚胺酯泡沫等组成，其中，所述过滤网、 蠕动泵、悬浮颗粒相吸附装置、树脂吸附装置和PUF装置依次通过硅胶管连接，玻璃纤维滤筒装在悬浮颗粒相吸附装置内，树脂装在树脂吸附装置内，聚胺酯泡沫装在PUF装置内。
2.一种应用权利要求1所述二噁英的采集系统采集二噁英水体的方法，其特征在于， 该方法包括以下步骤(1)采集点的水体首先通过过滤网，进行初级过滤；(2)初级过滤后的水体通过蠕动泵依次进入悬浮颗粒吸附装置、树脂吸附装置和PUF 装置，蠕动泵控制水体的流速和采样水体的容积；(3)悬浮颗粒吸附装置内装有玻璃纤维滤筒，玻璃纤维滤筒收集水体中悬浮颗粒中的二噁英；(4)树脂吸附装置内装有树脂，PUF装置内装有聚胺酯泡沫，树脂和PUF装置依次收集水体中溶解相二噁英；(5)采集完全后，用甲苯冲洗滤网、硅胶管、含悬浮颗粒相二噁英的玻璃纤维滤筒、含溶解相二噁英的树脂和聚胺酯泡沫，冲洗后的清洗液作为最终采集样本。
全文摘要
本发明公开了一种二噁英水体采集系统及方法，采集点的水体首先通过过滤网，进行初级过滤；使用蠕动泵来控制水体的流速和采样的容积；采用悬浮颗粒相吸附装置收集水体中悬浮颗粒相二噁英；采用溶解相吸附装置收集水体中溶解相二噁英；采集完全后玻璃纤维滤筒、树脂和聚胺酯泡沫和使用甲苯冲洗连接管壁的清洗液作为最终采集样本。本发明方法实用可行，操作简单、适用性强、成本低，同时采集水体过程中不会干扰周围环境。该方法能快速、准确、实时的分离水体中二噁英，并能分离水体中悬浮颗粒相二噁英和溶解相的二噁英，为水体中二噁英的基础研究和实际检测提供一种准确、可靠的方法。
文档编号G01N1/34GK102519755SQ20111036497
公开日2012年6月27日 申请日期2011年11月17日 优先权日2011年11月17日
发明者严建华, 刘红梅, 李晓东, 池涌, 蒋旭光, 金余其, 马增益, 黄群星 申请人:浙江大学