本實用新型涉及水質監(jiān)測領域，特別涉及一種水中揮發(fā)性有機物在線監(jiān)測的前處理裝置。
背景技術：
吹掃捕集法是一種動態(tài)頂空技術，該方法無需使用有機溶劑，不對環(huán)境造成二次污染，取樣量少、富集效率高、操作簡單，與氣相色譜聯(lián)用可實現(xiàn)水中揮發(fā)性有機物的在線監(jiān)測。然而吹掃捕集與氣相色譜聯(lián)用在水質在線監(jiān)測中存在以下不足：
1、不同溫度對有機物吹脫效率的影響；
有機物在溶液中的溶解度和液面上方該溶質的平衡壓力比值受溫度影響，水溫不同，有機物吹脫效率也不同；
2、有機物容易吸附在管路中，影響下一次測量；
3、吹脫出的混合氣體中含有的水蒸汽會使色譜柱的固定相迅速膨脹，改變色譜柱固定相的極性，導致色譜峰漂移，系統(tǒng)無法識別目標物。
為了減小環(huán)境溫度的影響，目前通常采用延長吹掃時間的方法，但增加吹掃時間后會使得吹脫氣體的含水量大大提高，增加了除水的壓力。通過NAFION干燥管對吹脫氣體進行干燥、除去水分，但同樣存在問題：1、鹵代烴會通過NAFION管滲透出去，影響鹵代烴檢出限；2、NAFION管在除水的過程中需通入大量干燥零氣，為了保證除水效果，需經常更換新的NAFION管，不但使系統(tǒng)復雜，而且增加維護成本，限制吹掃捕集法-氣相色譜聯(lián)用法在水質在線分析儀上的應用。
技術實現(xiàn)要素：
為了解決上述現(xiàn)有技術方案中的不足，本實用新型提供了一種結構簡單、吹掃效率高、除水效果好、維護成本低，可以消除管路中殘留有機氣體的水中揮發(fā)性有機物在線監(jiān)測的前處理裝置。
本實用新型的目的是通過以下技術方案實現(xiàn)的：
一種水中揮發(fā)性有機物在線監(jiān)測的前處理裝置，包括吹掃容器，與所述吹掃容器相連的進樣管路、吹掃管路和集氣管路，所述前處理裝置進一步包括：
預熱裝置，待測水樣經所述預熱裝置加熱到預設溫度后進入吹掃容器；
除水裝置，所述除水裝置設置在集氣管路上，除水裝置的進氣口低于出氣口，所述進氣口與出氣口的連接部下方設有蓄水容器，所述蓄水容器連通所述進氣口與出氣口；
蓋體，所述蓋體蓋合在吹掃容器上使其密封，所述吹掃管路和集氣管路穿過所述蓋體，分別與第一氣體以及色譜儀相連。
根據(jù)上述的前處理裝置，優(yōu)選地，所述除水裝置下方設有制冷器件，用于降低除水裝置的溫度，提高除水效率與除水效果。
根據(jù)上述的前處理裝置，優(yōu)選地，所述進樣管路上設有第二氣體入口，所述第二氣體入口設置在水樣入口與所述預熱裝置之間。
根據(jù)上述的前處理裝置，優(yōu)選地，所述集氣管路上設有第三氣體入口，所述第三氣體入口設置在色譜儀與所述除水裝置之間。
根據(jù)上述的前處理裝置，優(yōu)選地，所述除水裝置上設有第一加熱器，在第三氣體反吹集氣管路前開啟所述第一加熱器，蓄水容器內的水被加熱汽化并從吹掃容器吹出。
根據(jù)上述的前處理裝置，優(yōu)選地，所述蓋體上設有第二加熱器，用于加熱蓋體。
根據(jù)上述的前處理裝置，優(yōu)選地，所述吹掃容器的外壁包裹保溫材料。
根據(jù)上述的前處理裝置，可選地，所述第一氣體為惰性氣體。
根據(jù)上述的前處理裝置，可選地，所述第三氣體為惰性氣體。
根據(jù)上述的前處理裝置，優(yōu)選地，所述第一氣體和第三氣體為由同一氣源提供。
與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有的有益效果為：
1、本實用新型的待測水樣經預熱裝置加熱并達到預設溫度后進入吹掃容器，同時吹掃容器外壁包裹有保溫材料，使得待測水樣在吹掃過程中保持溫度恒定，吹掃效率高，吹掃氣用量小，吹掃效率穩(wěn)定。
2、本實用新型的待測水樣經過預熱裝置外設置的金屬螺旋管而加熱，受熱均勻、加熱快；且待測水樣在進入吹掃容器后立即吹掃，使得水樣中的大部分揮發(fā)性有機物迅速從水樣中吹脫，進而被富集管捕集、色譜柱分析，提高了有機物的富集效果，確保檢測結果的準確性與穩(wěn)定性。
3、本實用新型的進樣管路上設有第二氣體入口，待測水樣和第二氣體自動切換，通過第二氣體吹掃進樣管路內殘留水樣及進樣管路內壁吸附的揮發(fā)性有機氣體，避免水樣和有機物的殘留對下次測量造成影響。
4、本實用新型除水裝置的進氣口低于出氣口，所述進氣口與出氣口的連接部下方設有蓄水容器，攜帶水汽的揮發(fā)性有機物與所述蓄水容器壁發(fā)生碰撞，水汽在除水單元壁上凝結成液滴，經重力作用進入蓄水容器儲存，揮發(fā)性有機氣體通過所述出氣口進而被富集管捕集，避免揮發(fā)性有機物的損失。
5、本實用新型的除水裝置設有加熱器，蓄水容器內的冷凝水受熱蒸發(fā)，從吹掃容器排走；同時采用氮氣反吹，高溫反吹氣吹掃帶走集氣管路、吹掃容器內吸附的揮發(fā)性有機氣體，避免對下次測量產生影響，提高檢測結果的穩(wěn)定性與準確性。
附圖說明
參照附圖，本實用新型的公開內容將變得更易理解。本領域技術人員容易理解的是：這些附圖僅僅用于舉例說明本實用新型的技術方案，而并非意在對本實用新型的保護范圍構成限制。圖中：
圖1是本實用新型實施例1的水中揮發(fā)性有機物在線監(jiān)測前處理裝置的結構示意圖。
具體實施方式
圖1和以下說明描述了本實用新型的可選實施方式以教導本領域技術人員如何實施和再現(xiàn)本實用新型。為了教導本實用新型技術方案，已簡化或省略了一些常規(guī)方面。本領域技術人員應該理解源自這些實施方式的變型或替換將在本實用新型的范圍內。本領域技術人員應該理解下述特征能夠以各種方式組合以形成本實用新型的多個變型。由此，本實用新型并不局限于下述可實施方式，而僅由權利要求和它們的等同物限定。
實施例1
圖1示意性地給出了本實施例的水中揮發(fā)性有機物在線監(jiān)測前處理裝置的結構示意圖，如圖1所示，所述揮發(fā)性有機物在線監(jiān)測的前處理裝置包括：
吹掃容器，所述吹掃容器連接進樣管路、吹掃管路和集氣管路，所述吹掃容器上設有溢流口和排液口；
預熱裝置，待測水樣經所述預熱裝置加熱到預設溫度后進入吹掃容器；
除水裝置，所述除水裝置設置在集氣管路上，除水裝置的進氣口低于出氣口，所述進氣口與出氣口的連接部下方設有蓄水容器，所述蓄水容器連通所述進氣口與出氣口；
蓋體，所述蓋體蓋合在吹掃容器上使其密封，所述吹掃管路和集氣管路穿過所述蓋體，分別與第一氣體以及色譜儀相連。
吹掃容器吹脫出的混合氣體溫度較高，濕度大，而水蒸汽會使色譜柱的固定相迅速膨脹，影響檢測結果，因此，揮發(fā)性有機氣體需經除水裝置除水后進入色譜儀檢測。為了提高除水裝置的除水效果與除水效率，故：
進一步地，所述除水裝置下方設有制冷器件，更大程度地降低除水裝置的溫度，使水蒸汽快速液化。
在當次待測水樣檢測完成后，進樣管路中會殘留水樣，進樣管路內壁會吸附揮發(fā)性有機氣體，為了防止對下次水樣測量產生影響，故：
進一步地，所述進樣管路上設有第二氣體入口，所述第二氣體入口設置在水樣入口與所述預熱裝置之間；當次待測水樣測量完成后，將待測水樣切換為第二氣體，第二氣體吹掃進樣管路，經吹掃容器排走殘留的水分和吸附的揮發(fā)性有機物。
在當次待測水樣檢測完成后，蓄水容器內的水分以及集氣管路內壁吸附的揮發(fā)性有機物會影響下次測量結果的準確性，故：
進一步地，所述集氣管路上設有第三氣體入口，所述第三氣體入口設置在色譜儀與所述除水裝置之間。
進一步地，所述除水裝置上設有第一加熱器，在第三氣體反吹集氣管路前開啟所述第一加熱器，蓄水容器內的水被加熱汽化，提高吹掃效率。
在揮發(fā)性有機氣體的吹脫過程中，部分待測水樣的吹脫混合氣容易形成較穩(wěn)定氣泡從液面上升，使得集氣管路中的水汽含量升高，氣泡甚至有可能堵塞集氣管路，故：
進一步地，所述蓋體上設有第二加熱器，用于加熱蓋體，使吹掃容器內靠近蓋體區(qū)域溫度升高，上升的氣泡遇熱膨脹而破裂。
為了使得待測水樣在吹掃過程中保持溫度恒定，提高吹掃效率，減少吹掃氣用量，故：
進一步地，所述吹掃容器外壁包裹有保溫材料。
本實施例還提供上述水中揮發(fā)性有機物在線監(jiān)測前處理裝置的前處理方法，所述前處理方法包括：
(A1)經預熱裝置加熱且達到預設溫度的待測水樣進入吹掃容器，定容，停止進樣；
(A2)第一氣體經吹掃管路吹掃待測水樣，揮發(fā)性有機物經除水裝置除水后進入色譜儀；
(A3)第一氣體停止吹掃，排空吹掃容器內水樣，第二氣體吹掃進樣管路；
(A4)第二氣體停止吹掃，第一加熱器開啟，第三氣體反向吹掃集氣管路，蓄水容器內水分從所述吹掃容器吹走。
進一步地，吹掃待測水樣時，第二加熱器開啟，吹掃容器內靠近蓋體區(qū)域溫度升高，上升的氣泡遇熱膨脹破裂。
為了確保檢測結果的準確性，故：
進一步地，所述前處理方法還包括：
(B1)待測水樣對進樣通道和吹掃容器進行潤洗；
所述(B1)步驟位于(A1)步驟之前。
在待測水樣吹掃前，吹掃容器液面上方以及集氣管路內充滿空氣，若直接將吹掃初期的吹脫氣捕集進入色譜儀，將大大影響檢測結果的準確性，故：
進一步地，吹掃初期，打開集氣管路支路上的排空閥，排出吹掃容器液面上方和集氣管路內的空氣后，揮發(fā)性有機物進入色譜儀。
實施例2
本實用新型實施例1的揮發(fā)性有機物在線監(jiān)測前處理裝置在水質監(jiān)測領域的應用。
在該應用例中，吹掃容器為吹掃罐，所述吹掃罐側壁上設有溢流通道，所述溢流通道內設有流量監(jiān)控器，吹掃罐下方開有排液口，吹掃罐上方設有金屬蓋體密封，所述金屬蓋體內設有加熱器、溫度傳感器；進樣管路上設有水樣進樣閥、蠕動泵、預熱裝置，所述預熱裝置內設有加熱器和溫度傳感器，預熱裝置外繞有金屬管，水樣經過金屬管后達到預設溫度，所述預設溫度高于室溫(如30℃、40℃、50℃、60℃)，在水樣進樣閥和蠕動泵之間的進樣管路上設有第二氣體(如空氣)入口，通過閥門控制通斷；吹掃管路上設有流量控制器，用于設定吹掃氣(惰性氣體，如氮氣)流量，所述吹掃管路伸入待測水樣液面之下；集氣管路上設有除水裝置，集氣管路入口位于待測水樣液面之上，所述除水裝置上設有制冷器件(如風扇)和加熱棒，除水裝置與色譜儀之間的集氣管路上設有氣體排空支路和第三氣體(惰性氣體，如氮氣)反吹支路，均通過閥門控制支路的通斷。
本實施例的揮發(fā)性有機物在線監(jiān)測的前處理裝置的工作流程如下：
S1.潤洗：進樣，水樣進樣速度為80ml/min，經預熱裝置后進入吹掃罐，溢流通道內的流量監(jiān)控器檢測到液體，停止進樣，將吹掃罐內的水樣通過排液口排空；
S2.定容：進樣，水樣經過預熱裝置后被加熱至40℃，進入吹掃罐定容；
S3.吹掃：通過流量控制器設定氮氣吹掃速率為40mL/L，開啟除水裝置下方的風扇，開啟集氣管路上的氣體排空支路，待吹掃罐水樣上方和集氣管路內空氣排空后，關閉所述氣體排空支路，開啟色譜儀捕集、分析；
S4.空氣吹掃進樣管路：排空吹掃罐內水樣，打開進樣管路上的空氣入口，空氣吹掃進樣管路內的殘留水樣及進樣管路內壁吸附的揮發(fā)性有機氣體，并通過吹掃罐排出；
S5.氮氣反吹集氣管路：開啟除水裝置上的加熱棒，氮氣經集氣管路上的反吹支路進入集氣管路對其進行反吹，蓄水池內的水被汽化，同時氮氣也被加熱，熱氮氣將汽化的水蒸汽、集氣管路內壁吸附的揮發(fā)性有機氣體帶走，通過吹掃罐排出；
S6.除水裝置上的加熱棒停止加熱，開啟風扇，待除水裝置溫度降至室溫，關閉風扇，停止反吹。
實施例3
本實施例提供一種水中揮發(fā)性有機物在線監(jiān)測的前處理裝置，與實施例1不同的是，所述第一氣體和第三氣體為由同一氣源提供，可采用色譜儀的載氣。