專利名稱：一種二噁英水體采集系統及方法
技術領域：
本發明屬于環境監測的技術領域，尤其涉及一種二噁英水體采集系統及方法。
背景技術：
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) 的統稱。公認為“世界上最毒的物質”，最大危害是具有不可逆的“三致”毒性，即致畸、致癌、 致突變；一旦進入在生物體內，在生物體脂肪層和臟器堆積而幾乎不能排出或降解，產生積累性中毒，嚴重影響周圍的生態環境。隨著污水排放，污染場地的徑流，廢物堆存地的滲濾、廢物傾倒、含二噁英的物質使用等使二噁英存在于環境水體中。工業生產過程產生較多水體二噁英的主要包括制漿造紙生產、化工生產過程中、使用二噁英玷污的防腐劑或染料來處理織物、皮革、木頭等生產過程；據研究國內外研究發現，二噁英進入人體的主要途徑95%以上是通過食物鏈，而水體是二噁英的主要傳播介質之一。因此許多發達國家對土壤的二噁英含量制定了相應的標準。美國環保局(US EPA, 1984)基于人體致癌風險(致癌風險范圍0. 13 pg/L為10_5， 0. 0013 pg/L為10_7)規定了飲用水中二惡英的含量為0. 13-0.0013 pg/L;基于人體日均容許攝入量(TDI，tolerable daily intake)的 10 pg TEQ/kg/body weight/day，飲用水中最大二惡英毒性當量為0-30 pg TEQ/LCUS EPA, 2001)。而我國目前對水體二噁英缺乏基礎研究，缺乏相關的法律規定和技術規范。目前國內外對水體中二噁英的分離主要方法包括液-液萃取和膜過濾技術。 液-液萃取主要是通過采集到實驗室的水體通過二氯甲烷混合，通過震蕩將水體中二噁英轉移至二氯甲烷中，再進行提取。該方法存在的缺陷是
(1)處理量有限首先要將笨重的大容量水采集到實驗室，每次震蕩的水體容量有限，IL容器一次大致只能做到300-500ml，而采集水樣普遍需要25L，假如需要采集大容量水樣，該方法就無能為力。(2)成本昂貴為保證水體中二噁英完全分離出來，每次水體都要震蕩3次，每次需要震蕩30分鐘，且要多次清洗容器表面富集的二噁英，工作相當繁瑣，消耗試劑量大。(3)準確性難以保證由于要采集到實驗室中分離水體中二噁英，周期長。很多水體中懸浮顆粒物就沉淀下來，就通過震蕩也很難保證懸浮顆粒中二噁英的完全分離；且該方法過程步驟復雜，容易使二噁英損失，容器表面富集二噁英難于清除干凈。同樣，膜處理技術主要是通過普通過濾膜先將懸浮顆粒分離處理，再用昂貴的吸附二噁英的膜。由于膜容易堵塞，因此需要經常換膜。且該方法同時需要采集水樣到實驗室，因此處理量有限，成本昂貴，準確性難以保證等“通病”，且該方法需要購買昂貴實驗設備過濾膜。因此，研發和開發具有自主產權的在線分離水體中二噁英類的采集方法，對準確分析環境水體中二噁英的含量和開展環境介質中二噁英運移過程具有重要的意義。

發明內容
本發明的目的在于克服目前國內外普遍存在的準確性差、成本高、操作步驟笨拙等問題，提供一種可以充分吸收水體中二噁英，提高水體中二噁英的富集效率、減少二噁英采樣誤差并提高二噁英檢測的精度的水體中二噁英收集方法。本發明的目的是通過以下技術方案來實現的一種二噁英的采集系統，它主要由過濾網、蠕動泵、懸浮顆粒相吸附裝置、玻璃纖維濾筒、樹脂吸附裝置、樹脂、PUF裝置和聚胺酯泡沫等組成，其中，所述過濾網、蠕動泵、懸浮顆粒相吸附裝置、樹脂吸附裝置和PUF裝置依次通過硅膠管連接，玻璃纖維濾筒裝在懸浮顆粒相吸附裝置內，樹脂裝在樹脂吸附裝置內，聚胺酯泡沫裝在PUF裝置內。應用上述二噁英的采集系統來采集二噁英水體的方法，包括以下步驟 (1)采集點的水體首先通過過濾網，進行初級過濾。(2)初級過濾后的水體通過蠕動泵依次進入懸浮顆粒吸附裝置、樹脂吸附裝置和 PUF裝置，蠕動泵控制水體的流速和采樣水體的容積。(3)懸浮顆粒吸附裝置內裝有玻璃纖維濾筒，玻璃纖維濾筒收集水體中懸浮顆粒中的二噁英。(4)樹脂吸附裝置內裝有樹脂，PUF裝置內裝有聚胺酯泡沫，樹脂和PUF裝置依次收集水體中溶解相二噁英；
(5)采集完全后，用甲苯沖洗濾網、硅膠管、含懸浮顆粒相二噁英的玻璃纖維濾筒、含溶解相二噁英的樹脂和聚胺酯泡沫，沖洗后的清洗液作為最終采集樣本。本發明的有益效果是
(1)準確性高相對于其他處理方法，本發明方法具有在線分離水體中二噁英的優點， 這樣就省去了笨重地將水樣采集到實驗室后，再經過一系列復雜工序導致二噁英損失。該方法使用樹脂和PUF串型聯接技術保證溶解水中二噁英的充分吸收。再者，在PUF加入采樣標，能充分說明采集過的準確性。該方法中加入流量和流速控制儀器，這樣采樣過程能精確采集總量和保證水體中二噁英的充分吸收。同時，該采樣方法不會破壞水體采集環境(如采樣擾動)，不僅保證懸浮顆粒二噁英中采集準確性，同時保證水體溶解二噁英的采集準確性。(2)操作簡單相對于其他處理方法，本發明方法具有操作簡單的優點，主要體現于采用系統組成簡單，主要由蠕動泵控制流量和流速，懸浮顆粒相過濾器采集水體中懸浮顆粒相二噁英，而PUF裝置采集水體溶解相二噁英。且懸浮顆粒相裝置和PUF裝置通過扣環連接，便于更換。在采集的時候打開設置好的蠕動泵就能自動采集水體中二噁英。(3)成本低相對于其他方法，該方法不需要花費大量人力和物力，節省大量的時間，且不需要購買昂貴的設備，降低采集設備的造價。


附圖是本發明的一種二噁英水體采集系統及方法的流程示意圖中，水體1、過濾網2、第一硅膠管3、蠕動泵4、第二硅膠管5、懸浮顆粒相吸附裝置6、 玻璃纖維濾筒7、第三硅膠管8、樹脂吸附裝置9、樹脂10、第四硅膠管11、PUF裝置12、聚胺酯泡沫13、第五硅膠管14、分離后的水體15。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明進行詳細描述。如圖1所示，本發明二噁英的采集系統包括過濾網2、第一硅膠管3、蠕動泵4、第二硅膠管5、懸浮顆粒相吸附裝置6、玻璃纖維濾筒7、第三硅膠管8、樹脂吸附裝置9、樹脂 10、第四硅膠管11、PUF裝置12、聚胺酯泡沫13和第五硅膠管14。其中，過濾網2通過第一硅膠管3與蠕動泵4的入口相連，蠕動泵4的出口通過第二硅膠管5與懸浮顆粒相吸附裝置6的入口相連，玻璃纖維濾筒7裝入懸浮顆粒相吸附裝置6中，懸浮顆粒相吸附裝置6的出口通過第三硅膠管8與樹脂吸附裝置9的入口相連，樹脂10裝入樹脂吸附裝置9，樹脂吸附裝置9的出口通過第四硅膠管11與PUF裝置12的入口相連，聚胺酯泡沫13裝入PUF裝置12，PUF裝置12的出口口連接第五硅膠管14。本發明二噁英水體采集方法，包括以下步驟
(1)采集點的水體1首先通過過濾網2，先進行初級過濾。水體1通過過濾網2進入第一硅膠管3中，過濾網2的作用是防止水體中雜質堵塞水管，比如水草、垃圾、懸浮生物質等，提高水體采集精度，通過硅膠管3流入蠕動泵4。(2)初級過濾后的水體通過蠕動泵4依次進入懸浮顆粒吸附裝置6、樹脂吸附裝置 9和PUF裝置12，蠕動泵4控制水體的流速和采樣水體的容積。水體1開始采樣前，預先設置蠕動泵4的流速和容積，這樣可以精確控制水體采集的體積，控制流速主要是為了后面吸附裝置充分吸收水體二噁英。蠕動泵4的主要作用是提供水體流動的動力、控制流速和采集容積，通過第二硅膠管5的連接流入懸浮顆粒相二噁英吸附裝置6。(3)懸浮顆粒吸附裝置6內裝有玻璃纖維濾筒7，玻璃纖維濾筒7收集水體中懸浮顆粒中的二噁英，。水體中二噁英主要以懸浮顆粒相和溶解相存在，而固相吸附裝置由懸浮顆粒吸附裝置6和玻璃纖維濾筒7組成。因為玻璃纖維濾筒7是固相和懸浮顆粒相二噁英的吸附材料，并已成功應用于大氣和煙氣中懸浮顆粒相和固相二噁英的采集。通過第二硅膠管5連接懸浮顆粒吸附裝置6和蠕動泵4的出口，水體通過懸浮顆粒吸附裝置6之后，使用第三硅膠管8連接樹脂吸附裝置9，使水體從懸浮顆粒吸附裝置6流入樹脂吸附裝置9。(4)樹脂吸附裝置9內裝有樹脂10，PUF裝置12內裝有聚胺酯泡沫13，樹脂10和 PUF裝置12依次收集水體中溶解相二噁英；
吸附溶解相二噁英主要由溶解相吸附裝置收集，溶解相吸附裝置主要由裝有樹脂10 的樹脂吸附裝置9和裝有聚胺酯泡沫13的PUF吸附裝置12組成。樹脂10和聚胺酯泡沫 13對二噁英是很好的吸附劑。將樹脂吸附裝置9和PUF吸附裝置12串行連接起來使用是為使溶解相二噁英的充分吸附。樹脂吸附裝置9和PUF吸附裝置12通過第四硅膠管11連接，水體通過樹脂吸附裝置9，再通過PUF吸附裝置12，則水體溶解相二噁英完全被吸附，最終將分離后的水體15通過第五硅膠管14排入環境中。(5)采集完全后，用甲苯沖洗濾網2、含懸浮顆粒相二噁英的玻璃纖維濾筒7、含溶解相二噁英的樹脂10和聚胺酯泡沫13、第一硅膠管3、第二硅膠管5、第三硅膠管8、第四硅膠管11和第五硅膠管14，沖洗后的清洗液作為最終采集樣本。
這樣就在線分離了水體中的懸浮顆粒相和溶解相的二噁英，并將樣品避光保存帶回實驗室進一步分析。為了提高對水體中二噁英的分離采集效率和準確性，樹脂可以選用 XAD-2，PUF可以采用聚胺酯泡沫。
實施例采樣前的準備先將硅膠管、過濾網2、懸浮顆粒相吸附裝置6、樹脂吸附裝置9、 PUF裝置12等在超聲波的50°C水浴中超聲30分鐘，然后依次用自來水和去離子水沖洗， 最后丙酮和正己烷各淋洗3次后置于通風櫥中晾干，再用錫箔紙密封備用。其中，玻璃纖維濾筒7、樹脂10和聚胺酯泡沫13用丙酮浸泡后，再在超聲波所提2個小時。將超聲波所提之后的玻璃纖維濾筒7、樹脂10和聚胺酯泡沫13放入通風櫥自然晾干后，用錫箔紙密封備用。采樣時，將玻璃纖維濾筒7裝入懸浮顆粒相吸附裝置6，樹脂10裝入樹脂吸附裝置9，為了防止樹脂流失，該裝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小時)，聚胺酯泡沫13裝入PUF吸附裝置12，根據美國EPA1613采用內標分別加入濾筒 7、樹脂10和聚胺酯泡沫13中。再按照附圖進行連接。并設置好蠕動泵4的水體的流量為 1.5 L/min,總體采集量為25L，如圖1所示連接好所有裝置后再進行采樣。該實例采用的水體為某垃圾焚燒廠周圍湖水，打開蠕動泵之后，水體1流過過濾網2，通過第一硅膠管3，通過蠕動泵4對水體流速和容量進行精確地控制，水體再通過第二硅膠管5流入到懸浮顆粒相吸附裝置6，水體中懸浮顆粒相二噁英被吸附到玻璃纖維濾筒7 上。之后，水體通過硅膠管8流入樹脂吸附裝置9，內置的樹脂10吸收水體的大部分的溶解相二噁英，之后水體再通過第四硅膠管11流入PUF吸附裝置12，內置兩塊聚胺酯泡沫13 充分吸收殘留在水體中的溶解相二噁英。之后再通過第五硅膠管14排出分離后的水體15 到環境中。當采集容積達到25L后，蠕動泵自動停止，完成采集。然后拆卸圖1的各個連接部位，并將玻璃纖維濾筒7取下浸泡至標有#1的甲苯收集瓶中，而過濾網2，第一硅膠管3、 第二硅膠管5和懸浮顆粒相吸附裝置6內壁面用甲苯沖洗3次并入標有#1的甲苯收集瓶一并保存；將樹脂10取下浸泡至標有#2的甲苯收集瓶中，第三硅膠管8和樹脂吸附裝置9 內壁面用甲苯沖洗3次并入標有#2的甲苯收集瓶中。將兩塊聚胺酯泡沫13取下浸泡至甲苯收集器#3樣中，第四硅膠管11和PUF吸附裝置12內壁用甲苯沖洗3次并入收集瓶#3 中。密封好收集瓶#1，2，3避光保存，帶回實驗室作為最終采用標本。根據美國1613測試，樣品#1，2，3采樣的內標回收率達到了滿足國際規定的平均回收率70%-130%。
權利要求
1.一種二噁英的采集系統，其特征在于，它主要由過濾網、蠕動泵、懸浮顆粒相吸附裝置、玻璃纖維濾筒、樹脂吸附裝置、樹脂、PUF裝置和聚胺酯泡沫等組成，其中，所述過濾網、 蠕動泵、懸浮顆粒相吸附裝置、樹脂吸附裝置和PUF裝置依次通過硅膠管連接，玻璃纖維濾筒裝在懸浮顆粒相吸附裝置內，樹脂裝在樹脂吸附裝置內，聚胺酯泡沫裝在PUF裝置內。
2.一種應用權利要求1所述二噁英的采集系統采集二噁英水體的方法，其特征在于， 該方法包括以下步驟(1)采集點的水體首先通過過濾網，進行初級過濾；(2)初級過濾后的水體通過蠕動泵依次進入懸浮顆粒吸附裝置、樹脂吸附裝置和PUF 裝置，蠕動泵控制水體的流速和采樣水體的容積；(3)懸浮顆粒吸附裝置內裝有玻璃纖維濾筒，玻璃纖維濾筒收集水體中懸浮顆粒中的二噁英；(4)樹脂吸附裝置內裝有樹脂，PUF裝置內裝有聚胺酯泡沫，樹脂和PUF裝置依次收集水體中溶解相二噁英；(5)采集完全后，用甲苯沖洗濾網、硅膠管、含懸浮顆粒相二噁英的玻璃纖維濾筒、含溶解相二噁英的樹脂和聚胺酯泡沫，沖洗后的清洗液作為最終采集樣本。
全文摘要
本發明公開了一種二噁英水體采集系統及方法，采集點的水體首先通過過濾網，進行初級過濾；使用蠕動泵來控制水體的流速和采樣的容積；采用懸浮顆粒相吸附裝置收集水體中懸浮顆粒相二噁英；采用溶解相吸附裝置收集水體中溶解相二噁英；采集完全后玻璃纖維濾筒、樹脂和聚胺酯泡沫和使用甲苯沖洗連接管壁的清洗液作為最終采集樣本。本發明方法實用可行，操作簡單、適用性強、成本低，同時采集水體過程中不會干擾周圍環境。該方法能快速、準確、實時的分離水體中二噁英，并能分離水體中懸浮顆粒相二噁英和溶解相的二噁英，為水體中二噁英的基礎研究和實際檢測提供一種準確、可靠的方法。
文檔編號G01N1/34GK102519755SQ20111036497
公開日2012年6月27日 申請日期2011年11月17日 優先權日2011年11月17日
發明者嚴建華, 劉紅梅, 李曉東, 池涌, 蔣旭光, 金余其, 馬增益, 黃群星 申請人:浙江大學