本發(fā)明涉及光譜分析儀器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于納米功能材料的七工位采樣轉(zhuǎn)盤式重金屬富集采樣及預(yù)處理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在氣體采樣儀器技術(shù)領(lǐng)域中，全自動采樣器憑借其自動化程度高和穩(wěn)定性強被廣泛運用于空氣樣本的自動采樣，為檢測氣體中PM10、PM2.5和重金屬等成分提供了快速便捷的采樣裝置。全自動采樣器技術(shù)主要是運用單片機(jī)對電機(jī)、機(jī)械手和蠕動泵進(jìn)行控制，從而實現(xiàn)自動換膜功能。預(yù)處理裝置主要是對氣體樣本進(jìn)行處理，以便后續(xù)的檢測。

目前，最常見的氣體采樣儀是自動換膜采樣儀，是通過用氣壓上頂氣缸內(nèi)的濾膜到特定工位，然后控制氣爪把濾膜送到采樣工位，采樣結(jié)束后再通過濾膜把氣爪送到存儲氣缸中。雖然這種設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單，但是濾膜在運動過程受容易受到污染，從而給樣品的后續(xù)分析和處理帶來干擾。

另外，采集后的樣品需要進(jìn)行消解，目前，空氣中重金屬消解的方法主要酸消解法、干灰化法和微波消解法等。酸消解法具有操作方便、價格便宜等優(yōu)點，但其消解耗時較長。干灰化法需要人工操作，不易實現(xiàn)自動化操作。微波消解的優(yōu)勢是消解速度快，但其體積龐大，不易集成。目前，重金屬消解最長用的手段是手工消解或者使用消解儀消解。手工消解人工成本高，且消解過程中容易引入污染。而目前廣泛使用的消解儀大多體積龐大，難以和其他儀器配合使用，不能實現(xiàn)全自動消解，需要人工操作。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服上述技術(shù)的不足，而提供一種基于納米功能材料的七工位采樣轉(zhuǎn)盤式重金屬富集采樣及預(yù)處理系統(tǒng)，避免在采集過程中樣品受到污染且能夠自動進(jìn)行消解。

本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的，采用以下技術(shù)方案：

一種基于納米功能材料的七工位采樣轉(zhuǎn)盤式重金屬富集采樣及預(yù)處理系統(tǒng)，其特征在于：包括分別固定在底板上的采樣機(jī)構(gòu)以及消解機(jī)構(gòu)，所述采樣機(jī)構(gòu)包括切割器、采樣轉(zhuǎn)盤、切割器支撐機(jī)構(gòu)、翻轉(zhuǎn)電機(jī)、膜托、上氣嘴、下氣嘴以及濾膜；所述采樣轉(zhuǎn)盤由設(shè)置在所述底板上的伺服電機(jī)驅(qū)動轉(zhuǎn)動，所述采樣轉(zhuǎn)盤的盤面上環(huán)周至少設(shè)置兩個通孔，通孔中設(shè)置有所述膜托，所述翻轉(zhuǎn)電機(jī)固定在所述通孔的一側(cè)，其輸出端與所述膜托連接，所述濾膜放置在所述膜托上；所述切割器支撐機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述采樣轉(zhuǎn)盤的一側(cè)，所述切割器支撐機(jī)構(gòu)用于支撐切割器并控制所述上氣嘴和下氣嘴移動到濾膜位置；

所述消解機(jī)構(gòu)包括上擋板、中擋板、下?lián)醢?、消解轉(zhuǎn)盤、伺服電機(jī)、注液管、抽液管、吹氣管、振動裝置以及消解杯；所述上擋板、中擋板和下?lián)醢逋ㄟ^螺栓固定在所述底板上，在中擋板的中部設(shè)有圓孔，圓孔中部設(shè)有一根空心轉(zhuǎn)軸，所述空心轉(zhuǎn)軸由固定在所述下?lián)醢宓撞康乃鏊欧姍C(jī)驅(qū)動，空心轉(zhuǎn)軸的環(huán)周與所述消解轉(zhuǎn)盤固定，所述消解轉(zhuǎn)盤設(shè)置在所述圓孔中，消解轉(zhuǎn)盤的環(huán)周帶有用于放置消解杯的卡槽，所述消解杯的底部和上部分別與所述上擋板和下?lián)醢迮浜?；所述振動裝置設(shè)置在所述下?lián)醢宓牡撞?，與所述振動裝置相對應(yīng)的上擋板上設(shè)有可活動消解杯蓋；所述注液管和抽液管分別位于所述可活動消解杯蓋的兩側(cè)，注液管和抽液管的管頭分別穿過所述上擋板并深入到消解杯中，注液管和抽液管的管尾分別連接蠕動泵；在所述上擋板一側(cè)設(shè)有弧形開口，所述采樣轉(zhuǎn)盤的一部分置于所述弧形開口處，采樣轉(zhuǎn)盤上的膜托與下部的所述消解轉(zhuǎn)盤上的所述卡槽相對應(yīng)；所述吹氣管的管口位于最左側(cè)的膜托上方。

所述切割器支撐機(jī)構(gòu)包括固定板、左導(dǎo)向柱、右導(dǎo)向柱、第一電機(jī)以及第二電機(jī)；所述左導(dǎo)向柱和右導(dǎo)向柱的下部分別固定在所述底板上，所述固定板的一端與所述切割器的下部固接，所述固定板的另一端分別與所述左導(dǎo)向柱和右導(dǎo)向柱的上部固接，所述第一電機(jī)安裝在所述固定板上，第一電機(jī)的輸出端帶有第一絲杠，所述第一絲杠與第一絲杠套配合，所述第一絲杠套固定在第一滑動板的一端，所述第一滑動板通過第一滑套與所述左導(dǎo)向柱連接，所述第一滑動板的另一端與伸縮管連接，所述伸縮管插入到所述切割器的下部并與其密封配合，所述上氣嘴安裝在所述伸縮管的下部；所述第二電機(jī)通過連接板固定在所述右導(dǎo)向柱上，所述第二電機(jī)的輸出端帶有第二絲杠，所述第二絲杠與第二絲杠套配合，所述第二絲杠套固定在第二滑動板的一端，所述第二滑動板通過第二滑套與所述左導(dǎo)向柱連接，所述第二滑動板的另一端與固定管連接，所述固定管的上部與所述下氣嘴連接，所述固定管的下部與負(fù)壓泵連通；所述上氣嘴和下氣嘴分別位于所述采樣轉(zhuǎn)盤的上下兩側(cè)并與所述通孔相對應(yīng)。

優(yōu)選地，所述注液管和抽液管的端口分別與升降裝置連接。

優(yōu)選地，所述升降裝置包括升降電機(jī)、絲杠、升降板以及兩根導(dǎo)柱，所述兩根導(dǎo)柱分別固定在所述上擋板上，兩根導(dǎo)柱的上部固定有機(jī)座，所述升降電機(jī)安裝在所述機(jī)座上，升降電機(jī)的輸出端與所述絲杠連接，所述絲杠與所述升降板的中部配合，所述升降板的兩端分別與所述導(dǎo)柱滑動配合，所述注液管和抽液管的端口分別與所述升降板的外側(cè)固定連接。

優(yōu)選地，所述注液管、抽液管以及吹氣管分別從所述空心轉(zhuǎn)軸的中心穿過。

優(yōu)選地，所述中擋板的一側(cè)設(shè)有開口，所述開口上鉸接有擋片。

優(yōu)選地，所述采樣轉(zhuǎn)盤的盤面上均勻設(shè)置八個通孔，每個通孔對應(yīng)設(shè)置一套所述翻轉(zhuǎn)電機(jī)以及膜托。

優(yōu)選地，所述固定板為兩塊，上下依次將左、右導(dǎo)向柱與切割器固定。

本發(fā)明的有益效果是:相對于現(xiàn)有技術(shù)，兩個電機(jī)會帶動絲杠轉(zhuǎn)動，從而控制兩個氣嘴的上下運動，上面的氣嘴往下運動，下面的氣嘴往上運動，直到兩個氣嘴夾緊膜托，從而形成一個密閉的空間，有很好的氣密性，提高濾膜對顆粒物的捕集效率。采集后的濾膜由采樣轉(zhuǎn)盤帶動轉(zhuǎn)動，將濾膜送達(dá)指定工位，翻轉(zhuǎn)電機(jī)翻轉(zhuǎn)，濾膜上的顆粒物落入到采集杯中，此過程在密閉空間中自動進(jìn)行，屏蔽了外界的干擾，有效的提高了檢測的準(zhǔn)確性。通過在消解杯下加一個振動裝置，提高了消解速率；通過可活動的消解杯蓋結(jié)構(gòu)，保證在振動過程中不會有污染物進(jìn)入并且消解杯中的消解液不會濺出。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明中切割器支撐機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明中消解機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為圖3的俯視圖；

圖5為本發(fā)明中升降裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明中升降裝置的立體圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及較佳實施例詳細(xì)說明本發(fā)明的具體實施方式。

在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術(shù)語“中心”、“縱向”、“橫向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“頂”、“底”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明的限制。

如圖1和圖2所示，一種基于納米功能材料的七工位采樣轉(zhuǎn)盤式重金屬富集采樣及預(yù)處理系統(tǒng)，包括分別固定在底板1上的采樣機(jī)構(gòu)2以及消解機(jī)構(gòu)3，所述采樣機(jī)構(gòu)包括切割器201(本設(shè)計采用的是PM10切割器)、采樣轉(zhuǎn)盤202、切割器支撐機(jī)構(gòu)204、翻轉(zhuǎn)電機(jī)205、膜托206、上氣嘴207、下氣嘴208以及濾膜209；切割器可以使用沖擊型切割器，原理為空氣樣本從寬口徑流向窄口徑時，氣體的流速會增加，在本設(shè)計中，經(jīng)過試驗驗證速度可以達(dá)到約2m/s，下方用油進(jìn)行覆蓋，以防止顆粒物反彈，空氣樣本流經(jīng)沖擊面的時候會被分散成三路，此時粒子直徑大于10μm的雜質(zhì)會被分離

上氣嘴和下氣嘴為熱塑性聚氨酯彈性體橡膠，可以隨著轉(zhuǎn)接管上下移動，采樣時壓在濾膜上方，有很好的氣密性，提高濾膜對顆粒物的捕集效率。

濾膜為納米功能材料濾膜，可提高濾膜對顆粒物的捕集效率，提高重金屬從濾膜上的溶出效率。

所述采樣轉(zhuǎn)盤由設(shè)置在所述底板上的伺服電機(jī)驅(qū)動轉(zhuǎn)動，所述采樣轉(zhuǎn)盤的盤面上環(huán)周至少設(shè)置兩個通孔，通孔中設(shè)置有所述膜托，所述翻轉(zhuǎn)電機(jī)固定在所述通孔的一側(cè)其輸出端與所述膜托連接，所述濾膜放置在所述膜托上；在本發(fā)明中，所述轉(zhuǎn)盤的盤面上均勻設(shè)置八個通孔，每個通孔對應(yīng)設(shè)置一套所述翻轉(zhuǎn)電機(jī)以及膜托。8個翻轉(zhuǎn)電機(jī)控制8個膜托的翻轉(zhuǎn)。在開始采樣之前，將8個濾膜放置在8個膜托上，由內(nèi)部程序控制濾膜按照順序依次采樣。

如圖2所示，所述切割器支撐機(jī)構(gòu)設(shè)置在所述采樣轉(zhuǎn)盤的一側(cè)，所述切割器支撐機(jī)構(gòu)用于支撐切割器并控制所述上氣嘴和下氣嘴移動到濾膜位置；具體結(jié)構(gòu)為所述切割器支撐機(jī)構(gòu)包括固定板210、左導(dǎo)向柱211、右導(dǎo)向柱212、第一電機(jī)213以及第二電機(jī)214；所述左導(dǎo)向柱和右導(dǎo)向柱的下部分別固定在所述底板上，所述固定板的一端與所述切割器的下部固接，所述固定板的另一端分別與所述左導(dǎo)向柱和右導(dǎo)向柱的上部固接，所述第一電機(jī)安裝在所述固定板上，為了提高切割器的穩(wěn)固性，所述固定板為兩塊，上下依次將左、右導(dǎo)向柱與切割器固定。

如圖2所示，第一電機(jī)的輸出端帶有第一絲杠215，所述第一絲杠與第一絲杠套配合，所述第一絲杠套固定在第一滑動板216的一端，所述第一滑動板通過第一滑套217與所述左導(dǎo)向柱連接，所述第一滑動板的另一端與伸縮管218連接，所述伸縮管插入到所述切割器的下部并與其密封配合，所述上氣嘴安裝在所述伸縮管的下部；第一電機(jī)帶動第一絲杠轉(zhuǎn)動，絲杠帶動絲杠套上下移動，絲杠套同時帶動第一滑動板移動，第一滑動板通過第一滑套在左導(dǎo)向柱上滑動，同時能夠帶動左側(cè)的伸縮管在切割器下部伸縮移動，該伸縮管能夠插入到切割器下部中并且與其之間非常緊密，采用柔性材料。

如圖2所示，所述第二電機(jī)通過連接板219固定在所述右導(dǎo)向柱上，所述第二電機(jī)的輸出端帶有第二絲杠220，所述第二絲杠與第二絲杠套配合，所述第二絲杠套固定在第二滑動板221的一端，所述第二滑動板通過第二滑套222與所述左導(dǎo)向柱連接，所述第二滑動板的另一端與固定管223連接，所述固定管的上部與所述下氣嘴連接，所述固定管的下部與負(fù)壓泵連通；所述上氣嘴和下氣嘴分別位于所述采樣轉(zhuǎn)盤的上下兩側(cè)并與所述通孔相對應(yīng)。

如圖3和圖4所示，所述消解機(jī)構(gòu)3包括上擋板301、中擋板302、下?lián)醢?03、消解轉(zhuǎn)盤304、伺服電機(jī)305、注液管306、抽液管307、吹氣管308、振動裝置309以及消解杯310；所述上擋板、中擋板和下?lián)醢逋ㄟ^螺栓311固定在所述底板上，在中擋板的中部設(shè)有圓孔312，圓孔中部設(shè)有一根空心轉(zhuǎn)軸313，所述空心轉(zhuǎn)軸由固定在所述下?lián)醢宓撞康乃鏊欧姍C(jī)驅(qū)動，伺服電機(jī)能夠控制消解轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動，從而使一個濾膜消解完成后另一個濾膜能夠自動進(jìn)入消解工位。空心轉(zhuǎn)軸的環(huán)周與所述消解轉(zhuǎn)盤固定，所述消解轉(zhuǎn)盤設(shè)置在所述圓孔中，消解轉(zhuǎn)盤的環(huán)周帶有用于放置消解杯的卡槽314，所述消解杯的底部和上部分別與所述上擋板和下?lián)醢迮浜?；所述振動裝置設(shè)置在所述下?lián)醢宓牡撞?，振動裝置可以加快消解速度，提高消解速率。與所述振動裝置相對應(yīng)的上擋板上設(shè)有可活動消解杯蓋315；可活動消解杯蓋既可以防止外界污染進(jìn)入消解杯，又可以防止消解液濺出。所述注液管和抽液管分別位于所述可活動消解杯蓋的兩側(cè)，注液管和抽液管的管頭分別穿過所述上擋板并深入到消解杯中，注液管和抽液管的管尾分別連接蠕動泵；消解液通過蠕動泵抽到注液管，然后到達(dá)消解杯。消解杯的底部有一定的角度，可以保證富集重金屬的濾膜沉入杯底，使濾膜和消解液可以充分接觸。消解后的消解液通過蠕動泵的作用，從抽液管輸送給后續(xù)的測量裝置。

在所述上擋板一側(cè)設(shè)有弧形開口316，所述采樣轉(zhuǎn)盤的一部分置于所述弧形開口處，采樣轉(zhuǎn)盤上的膜托與下部的所述消解轉(zhuǎn)盤上的所述卡槽相對應(yīng)；所述吹氣管的管口位于最左側(cè)的膜托上方。

如圖5和圖6所示，所述注液管和抽液管的端口分別與升降裝置連接。所述升降裝置包括升降電機(jī)317、絲杠318、升降板319以及兩根導(dǎo)柱320，所述兩根導(dǎo)柱分別固定在所述上擋板上，兩根導(dǎo)柱的上部固定有機(jī)座321，所述升降電機(jī)安裝在所述機(jī)座上，升降電機(jī)的輸出端與所述絲杠連接，所述絲杠與所述升降板的中部配合，所述升降板的兩端分別與所述導(dǎo)柱滑動配合，所述注液管和抽液管的端口分別與所述升降板的外側(cè)固定連接。通過升降裝置能夠控制注液管和抽液管上下移動。

為了節(jié)省空間，所述注液管、抽液管以及吹氣管分別從所述空心轉(zhuǎn)軸的中心穿過。

為了便于將消解杯放入取出，所述中擋板的一側(cè)設(shè)有開口，所述開口上鉸接有擋片322。

兩個電機(jī)會帶動絲杠轉(zhuǎn)動，從而控制兩個氣嘴的上下運動，上面的氣嘴往下運動，下面的氣嘴往上運動，直到兩個氣嘴夾緊膜托，從而形成一個密閉的空間，有很好的氣密性，提高濾膜對顆粒物的捕集效率。采集后的濾膜由采樣轉(zhuǎn)盤帶動轉(zhuǎn)動，將濾膜送達(dá)指定工位，翻轉(zhuǎn)電機(jī)翻轉(zhuǎn)，濾膜上的顆粒物落入到采集杯中，此過程在密閉空間中自動進(jìn)行，屏蔽了外界的干擾，有效的提高了檢測的準(zhǔn)確性。通過在消解杯下加一個振動裝置，提高了消解速率；通過可活動的消解杯蓋結(jié)構(gòu)，保證在振動過程中不會有污染物進(jìn)入并且消解杯中的消解液不會濺出。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。