便攜式野外水質(zhì)監(jiān)測采樣真空抽濾裝置和一般實(shí)驗(yàn)室內(nèi)裝置的區(qū)別

在各類水質(zhì)環(huán)境監(jiān)測和研究單位中，前往各類地表水現(xiàn)場，采集需要監(jiān)測的水樣，并使用便攜式地表水檢測真空抽濾裝置，運(yùn)用濾膜法，在現(xiàn)場直接進(jìn)行過濾，是日常工作中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)�，F(xiàn)場采樣后直接進(jìn)行過濾，相較于在一般實(shí)驗(yàn)室內(nèi)過濾，結(jié)果更準(zhǔn)確，排除了樣品儲(chǔ)運(yùn)過程中可能對結(jié)果產(chǎn)生偏差的外在因素。同時(shí)，由于現(xiàn)場直接過濾完，就不需要再將大量水樣運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室，節(jié)省了人力物力，更便于操作。
         
由于現(xiàn)場采樣直接過濾的特殊使用環(huán)境，其需要使用到的真空抽濾裝置和一般實(shí)驗(yàn)室內(nèi)使用的產(chǎn)品，存在非常大的差異。在使用環(huán)節(jié)上，其差異主要包括以下幾個(gè)方面：
1.實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的濾膜法過濾操作，其設(shè)備可以連接和使用普通的220V電源插座。而在現(xiàn)場采集地表水過濾時(shí)，由于沒有220V交流電源，一般需要使用蓄電池、移動(dòng)電源等。同時(shí)，這并非只是簡單的供電形式方式改變，真空泵的電機(jī)也會(huì)完全不同，需要使用直流電機(jī)。
2.由于現(xiàn)場采樣需要將設(shè)備攜帶外出，產(chǎn)品的便攜性也是需要考慮的一個(gè)重要因素。便攜性在這里包含了三個(gè)方面的含義：
1）主機(jī)的重量：由于需要攜帶外出，部分現(xiàn)場采用的場景甚至要長時(shí)間步行或者爬山路，相比室內(nèi)使用的臺(tái)式機(jī)型，需要進(jìn)行減重和輕量化設(shè)計(jì)制造。較輕的機(jī)體重量即保證了攜帶的便利性、還可以降低將其運(yùn)輸至采樣目的地的運(yùn)輸費(fèi)用。
2）過濾瓶材質(zhì)是否耐摔、抗沖擊，不會(huì)再運(yùn)輸中損壞：目前市面上室內(nèi)使用的過濾器的材料，以玻璃材質(zhì)占比最大。這主要是因?yàn)椴ＡР馁|(zhì)制造成本便宜，同時(shí)具有較好的化學(xué)耐受性，可以過濾有機(jī)溶劑、部分酸堿等。但玻璃材質(zhì)不適合運(yùn)輸，而專門用于攜帶外出現(xiàn)場過濾的器材，過濾的濾液就是各種地表水，不需要考慮化學(xué)耐受性問題，但是需要具有很好的抗沖擊性，運(yùn)輸中不易摔碎，所以會(huì)更多的運(yùn)用耐摔、抗沖擊的樹脂材料。
3）尺寸小巧，盡可能少的占用空間：由于外出采樣除了要用到過濾設(shè)備外，還要攜帶大量其他設(shè)備，所以各類儀器設(shè)備尺寸應(yīng)當(dāng)盡可能的小巧，減少占用儲(chǔ)空間。
3.過濾速度更快，時(shí)間應(yīng)控制在合理范圍內(nèi)。由于是野外采樣，不同于實(shí)驗(yàn)室過濾，可以邊過濾邊進(jìn)行其他工作，野外采樣一般要求盡可能快的結(jié)束相關(guān)工作，所以過濾速度也是著重考慮因素，應(yīng)當(dāng)在確保過濾有效性的同時(shí)，盡可能快的完成過濾操作。所以抽濾泵應(yīng)當(dāng)具有較好的真空度和抽速、抽濾瓶內(nèi)部有低阻力的設(shè)計(jì)便于濾液通過濾膜。
由于上述的區(qū)別，所以現(xiàn)場野外地表水采樣的真空過濾系統(tǒng)的配置結(jié)構(gòu)等各方面，也會(huì)與傳統(tǒng)室內(nèi)使用的產(chǎn)品有較大不同，在這里我們以圣斯特Sciencetool的R300P-DC便攜式野外采用真空抽濾裝置為例，來進(jìn)一步觀察兩者的差異。由于一套完整的真空抽濾裝置包含多個(gè)部分，我們據(jù)此來介紹每個(gè)部分的差異和特點(diǎn)：
●無油抽濾泵：
a.用于野外采用的抽濾泵必須是干式結(jié)構(gòu)原理，供電后即可使用，不需要添加泵油、自來水或者其他液體來驅(qū)動(dòng)。需要液體輔助抽真空泵的機(jī)型在現(xiàn)場使用非常不便。
b.便攜式野外采用真空抽濾裝置R300P-DC中的抽濾泵采用12V直流電機(jī)，可以連接蓄電池、汽車點(diǎn)煙器、移動(dòng)電源、充電寶為主機(jī)供電。相比內(nèi)置電池的機(jī)型來說，電池和真空泵分離的設(shè)計(jì)，有下述優(yōu)勢：機(jī)體內(nèi)不含電池，主機(jī)重量顯著更輕便；不同用戶可以根據(jù)自身的實(shí)際情況來選擇合適的電源和電量（攜帶移動(dòng)電源的電量），不需要統(tǒng)一都攜帶較重的電池，靈活度更高；此外，如果需要搭乘民航等運(yùn)輸工具，主機(jī)和電池分離還可以便于主機(jī)進(jìn)行托運(yùn)，電池隨身攜帶，而一單內(nèi)置電池就必須整套設(shè)備隨身攜帶。
c.重量僅為3KG，采用輕量化設(shè)計(jì)和材質(zhì)制造，外形尺寸也更為小巧，方便攜帶、降低運(yùn)輸成本。
 
●真空抽濾瓶上部——過濾漏斗：采用樹脂材料制作。一般而言，無論是室內(nèi)還是野外使用，過濾漏斗都會(huì)分為兩部分——過濾杯和濾膜放置基座。過濾杯用于盛裝帶過濾液體，濾膜放置基座用于將過濾膜平鋪在其支撐片上，并起到上部和過濾杯連接、下部和真空集液瓶連接的承上啟下作用。在過濾時(shí)濾膜孔徑細(xì)密，會(huì)對濾液通過產(chǎn)生較大阻力，是減緩過濾速度的最大原因。為了加快過濾速度，減少野外操作時(shí)間，所以在設(shè)計(jì)時(shí)融入了提升濾速的工程結(jié)構(gòu)，如提升濾膜支撐片的有效過濾面積、漏斗的造型更加有利于導(dǎo)流等。此外傳統(tǒng)過濾漏斗和下部集液瓶會(huì)采用膠塞的連接方式，但是對于便攜式產(chǎn)品來說，我們盡可能減少零部件，以避免丟失造成整套設(shè)備無法正常使用。所以在本型號中，濾膜放置基座帶有卡槽可以和下部集液瓶旋卡連接，不再需要使用膠塞。
●真空抽濾瓶下部——真空集液瓶：和過濾漏斗同材質(zhì)，用于接收過濾后通過濾膜的濾液�？紤]到儲(chǔ)運(yùn)的便攜性，整套集液瓶采用“套娃”結(jié)構(gòu)，濾膜放置基座可以放入過濾杯中，整個(gè)過濾杯又可以放入真空集液瓶中。真空抽濾瓶的各個(gè)部件最后全部被套疊收納在底部的集液瓶內(nèi)，減少儲(chǔ)運(yùn)的空間，同時(shí)還不容易遺失部件。這種套娃結(jié)構(gòu)一般不會(huì)出現(xiàn)在室內(nèi)使用的過濾器材中，因?yàn)槌Ｒ?guī)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)過濾器使用完畢后可以直接放在臺(tái)面上，收納的必要性不高。
●防倒吸阻水保護(hù)套件：倒吸進(jìn)水是抽濾中常見現(xiàn)象，主要是由于集液瓶濾液為及時(shí)處理、抽氣口和進(jìn)液口插反、沒有或未正確使用防倒吸阻水保護(hù)器、真空抽濾瓶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理等（倒吸進(jìn)水的原因詳見：《真空過濾和吸液操作中液體倒吸的原因分析和預(yù)防》）。濾液倒吸進(jìn)入真空泵內(nèi)，會(huì)造成機(jī)械和電子部件損壞故障，影響正常工作，尤其是在野外使用時(shí)，一旦進(jìn)水，處理和維修條件遠(yuǎn)不如在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)。所以在R300P-DC中設(shè)計(jì)了比一般抽濾裝置更多的防倒吸保護(hù)功能組件：a.集液瓶的抽氣口帶有浮球逆止閥——液位上升至瓶口，如果沒及時(shí)處理，會(huì)推動(dòng)浮子上浮關(guān)閉抽氣口；b.真空泵管路中間有防倒吸阻水保護(hù)器——空氣可以正常通過，不會(huì)影響抽濾泵正常的抽氣，但液體無法通過；c.抽濾泵進(jìn)氣口設(shè)有含濾芯的緩沖杯——可以阻擋少量的液體和水汽被吸入泵內(nèi)。