УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОТБОРА ПРОБ ЖИДКОСТИ Российский патент 1997 года по МПК G01N1/10 

Изобретение относится к технике отбора вододисперсных проб и может быть использовано для экологического контроля загрязненности водных сред и решения вопросов прогнозирования экологических загрязнений.

Известен пробоотборник, основанный на седиментационном осаждении пробы твердой дисперсной фазы, распределенной в воде. Пробоотборник содержит корпус с заборным наконечником /окном/, пробоотборный элемент в виде поперечных перегородок, на которых осаждается твердая фаза, градуировочные патрубки с кранами и привод в виде резиновой груши для всасывания исследуемой среды, приводимой в действие оператором-водолазом [1]
Однако, в известном пробоотборнике необходимо применение при отборе проб мускульной силы человека, что снижает точность пробоотбора, а также недостаточная достоверность пробы в результате потери мелких частиц, остающихся во взвешенном состоянии и малая представительность пробы, особенно в малоконцентрированных дисперсных системах, что снижает точность проведения радионуклидного, количественного и других анализов проб.

Известно и другое устройство для отбора проб жидкости, содержащее вертикально расположенный корпус с расположенной внутри него отборной полостью и с окнами, выполненными на его боковой поверхности, пробоотборный элемент, смонтированный коаксиально корпусу защитный кожух и привод для возвратно-поступательного перемещения кожуха [2] В известном устройстве W пробоотборный элемент это фильтр. Однако, известное устройство имеет малую достоверность проб, являющуюся результатом слабого сцепления дисперсных частиц с поверхностью фильтра, что ведет к смыванию их в момент отбора проб и транспортировки на поверхность, кроме того часть мелких частиц проходит через поры фильтра и остается в воде. К этому следует добавить, что для приведения рассматриваемого устройства в действие необходимы, по крайней мере, два внешних привода с дистанционным управлением.

Перечисленные недостатки рассматриваемого выше устройства не позволяют применять его для достоверного пробоотбора твердых дисперсных фаз и малоконцентрированных суспензий /сред/, а также в труднодоступных местах и на больших глубинах, где требуется автономность пробоотбора.

Техническим результатом предложенного пробоотборника является упрощение его эксплуатации и обеспечение работы его в автономном режиме.

Для достижения технического результата в устройстве для отбора проб жидкости, содержащем вертикально расположенный корпус с расположенной внутри него отборной полостью и с окнами, выполненными на его боковой поверхности, пробоотборный элемент, смонтированный коаксиально корпусу защитный кожух и привод для возвратно-поступательного перемещения кожуха, оно снабжено смонтированными в боковых стенках корпуса в его нижней части верхним и нижним штуцерами со сквозными отверстиями, а привод для перемещения кожуха выполнен в виде установленных друг над другом в корпусе напротив штуцеров опорных цилиндров из водорастворимого материала, толкателя, жестко связанного с кожухом, водонепроницаемых прокладок, расположенных между толкателем и опорными цилиндрами и пружинами, установленной в верхней части кожуха, причем в кожухе выполнено щелевое окно, совмещенное нижней частью с отверстием верхнего штуцера, а окна в корпусе выполнены напротив пробоотборного элемента, при этом в верхней части кожуха выполнены дополнительные окна, смещенные относительно окон в корпусе вверх на высоту, равную высоте опорного цилиндра.

На чертеже изображен общий вид данного устройства, продольный разрез.

Устройство содержит вертикально расположенный корпус 1 с расположенной внутри него отборной полостью 2 и с окнами 3, выполненными на его боковой поверхности, пробоотборный элемент 4, смонтированный коаксиально корпусу 1 защитный кожух 5 и привод для возвратно-поступательного перемещения кожуха 5. Пробоотборный элемент 4 выполнен из триацетатной пленки, на поверхность которой нанесен слой сорбента, в виде композиции из высокомолекулярных соединений при следующем соотношении компонентов мас.

желатина 5 7
поливиниловый спирт 2 3
бихромат калия 0,1 0,2
вода остальное
толщина слоя 5 10 мкм
и подслой при следующем соотношении компонентов в мас.

желатина 2 3
метиловый спирт 0,5 0,8
формалин 0,1 0,2
уксусная кислота /70%/ 0,2 0,3
вода остальное
Толщина подслоя 0,5 1 мкм.

Высушенную сорбционную пленку подвергают ультрафиолетовому облучению.

Подслой и слой наносят отдельно на поливочной машине с купающимся валиком при скорости протяжки пленки 50±5 мм/мин. Подслой является связующим звеном между сорбционным слоем и триацетатной основой. Сочетание двух высокомолекулярных соединений желатины и поливинилового спирта обеспечивает необходимую избирательность сорбента к веществам носителям загрязнений - металлам, их окислам, гидроксидам, минералам. Однако, образующийся из высокомолекулярных соединений сорбционной слой при соединении с водой сильно набухает и теряет механическую прочность, кроме того при нагревании воды выше 18^oC сорбционный слой плавится и растворяется в воде, что соответственно ограничивает его температурный диапазон.

Присутствующее в рецептуре сорбционного слоя дубящее вещество бихромат калия способствует образованию в желатине межмолекулярных мостичных связей и повышению благодаря этому механической прочности сорбционного слоя, его нерастворимости в воде, в том числе и в морской, а также повышению температуры плавления сорбционного слоя. Однако при дублении слоя и образования мостичных связей сокращается число свободных связей и снижается сорбционная активность слоя. Из этих соображений дубление должно быть оптимальным и указанная в рецептуре концентрация бихромата калия 0,1 0,2 выбрана оптимальной. При этом ультрафиолетовое облучение должно быть также оптимальным, что достигалось в данном случае облучением сорбента прямой ртутной кварцевой лампой ПРК-2 на расстоянии 1 м в течение 2 мин.

Применение оптически прозрачной основы /приацетатной пленки/ позволяет осуществлять микроскопический анализ пробы на просвет.

Таким образом, используемый в пробоотборнике сорбент представляет собою отрезок подслоированной триацитатной пленки, заданных размеров, на поверхность которой нанесен тонкий слой сорбционного вещества, оптимально задубленного и оптимальной облученного.

В случае необходимости сужения избирательности сорбента число адсорбирующих компонентов должно быть сокращено до одного узкоизбирательного ВМС, например, типа хитозан, адсорбирующего преимущественно тяжелые металлы.

Устройство снабжено смонтированными в боковых стенках корпуса 1 в его нижней части верхним и нижним штуцерами 6, 7 со сквозными отверстиями. Привод для перемещения кожуха 5 выполнен в виде установленных друг над другом в корпусе 1 напротив штуцеров 6, 7 опорных цилиндров 8, 9 из водорастворимого материала, толкателя 10, жестко связанного с кожухом 1, водонепроницаемых прокладок 11, расположенных между толкателем и опорными цилиндрами 8, 9 и пружины 12, установленной в верхней части кожуха 5. В кожухе 5 выполнено щелевое окно 13, совмещенное нижней частью с отверстие верхнего штуцера 6, а окна 3 в корпусе 1 выполнены напротив пробоотборного элемента 4. В верхней части кожуха 5 выполнены дополнительные окна 14, смещенные относительно окон 3 в корпусе 1 вверх на высоту, равную высоте опорного цилиндра 8 или 9.

Нижняя часть кожуха 5 жестко соединена посредством штифта 15 с толкателем 10. Нижняя часть корпуса заострена и снабжена опорным диском 16. Верхний торец корпуса 1 герметизирован винтовой пробкой 17.

Таким образом, в исходном положении пробоотборника окна 3 корпуса гидроизолированы кожухом 5 от окружающей среды, а водорастворимый опорный цилиндр 8 через отверстия штуцеров 6 и щелевые окна 13 сообщается с исследуемой водной системой.

Устройство работает следующим образом. Перед погружением его в воду на большую глубину для создания противодавления изнутри емкость 2 заполняется дистиллированной водой. Одновременно с погружением устройства в воду через отверстие в штуцерах 6 начинается растворение боковой поверхности опорного цилиндра 8. Процесс растворения цилиндра 8 сопровождается уменьшением его диаметра, затем разрушается центральная часть, и под действием пружины 12 происходит перемещение толкателя 10 вместе с защитным кожухом 5 вниз. С этого момента в результате совмещения окон 14 и 3 в отборную емкость 2 поступает внешняя среда и начинается процесс адсорбции частиц твердой фазы пробоотборным элементом, выполненными из триацетатной пленки, на поверхность которой нанесен слой сорбента.

С этого же момента времени в результате совмещения с щелевым окном 13 открывается отверстие штуцера 7 и начинается растворение опорного цилиндра 9. После растворения цилиндра 9 толкатель 10 вместе с кожухом 5 опускается вниз и окна 3 изолируются от внешней среды защитным кожухом 5, после чего устройство извлекают из водоема и транспортируют на место анализа. Время начала и окончания процесса отбора пробы определяется скоростью растворения опорных цилиндров 8, 9, которое задается диаметром отверстий в штуцерах.

Использование пробоотборного элемента позволило повысить достоверность отбираемой пробы и одновременно существенно упростить его конструкцию в результате исключения необходимости в применении внешних приводов и систем дистанционного управления, что осуществляется с помощью встроенного в пробоотборник привода, роль источника энергии в котором выполняет спиральная пружина 12, роль передаточного механизма защитный кожух 5 и толкатель 10, а роль системы управления опорные цилиндры 8, 9, автономно задающие временную программу работы устройства.

Использование: для экологического контроля загрязненности водных сред и решения вопросов прогнозирования экологических загрязнений. Сущность изобретения: устройство для отбора проб жидкости содержит вертикально расположенный корпус (К) с расположенной внутри него отборной полостью и с окнами (0) выполненными на его боковой поверхности. Устройство содержит пробоотборный элемент, смонтированный коаксиально К защитный кожух (КЖ), смонтированные в боковых стенках в его нижней части верхним и нижним штуцерами со сквозными отверстиями и привод для перемещения КЖ. Последний выполнен в виде установленных друг над другом в К напротив штуцеров опорных цилиндров из водорастворимого материала, толкателя, жестко связанного с КЖ, водонепроницаемых прокладок, расположенных между толкателем и опорными цилиндрами, и пружины, установленной в верхней части КЖ. В последнем выполнено щелевое О, совмещенное нижней частью с отверстием верхнего штуцера. О в К выполнены напротив пробоотборного элемента. В верхней части КЖ выполнены дополнительные О, смещенные относительно О в К вверх на высоту, равную высоте опорного цилиндра. 1 ил.

Устройство для отбора проб жидкости, содержащее вертикально расположенный корпус с расположенной внутри него отборной полостью и с окнами, выполненными на его боковой поверхности, пробоотборный элемент, смонтированный коаксиально корпусу защитный кожух и привод для возвратно-поступательного перемещения кожуха, отличающееся тем, что оно снабжено смонтированными в боковых стенках корпуса в его нижней части верхним и нижним штуцерами со сквозными отверстиями, а привод для перемещения кожуха выполнен в виде установленных друг над другом в корпусе напротив штуцеров опорных цилиндров из водорастворимого материала, толкателя, жестко связанного с кожухом, водонепроницаемых прокладок, расположенных между толкателем и опорными цилиндрами, и пружины, установленной в верхней части кожуха, причем в кожухе выполнено щелевое окно, совмещенное нижней частью с отверстием верхнего штуцера, а окна в корпусе выполнены напротив пробоотборного элемента, при этом в верхней части кожуха выполнены дополнительные окна, смещенные относительно окон в корпусе вверх на высоту, равную высоте опорного цилиндра.