一種扁平的離子交換模塊的製作方法
2023-05-25 08:36:01
專利名稱：一種扁平的離子交換模塊的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種分析器件，具體涉及一種環境中離子含量提取裝置，屬於分 析技術領域。
背景技術：
工業化生產帶來的環境汙染包括對水體和土壤的汙染，汙染類型包括有機化 合物如石油，多氯聯苯，二惡英類化合物等，以及重金屬離子的汙染等。農業生 產對環境的汙染主要通過大量的化肥和農藥使用造成的面源汙染。過分追求高產 量和盲目施肥，使我國農業生產中的化肥用量居世界第一，2004年我國的氮磷 鉀化肥用量就達3960萬噸。但是，肥料的利用率卻非常低，大量的肥料流失不 僅浪費資源，而且帶來了嚴重的環境汙染。為了遏制盲目施肥帶來的問題，我國 農業部制訂了宏偉的"沃土工程"計劃，核心是通過檢測環境中離子含量，推薦 施肥達到有效利用肥料的目的。
目前，我國的土壤中離子含量檢測技術包括田間取樣、室內風乾、稱重、化 學方法提取、儀器分析等程序，耗時費力、周期長。而且，這種傳統方法測得的 結果僅能代表田間土壤中離子含量的儲量，由於土壤顆粒對營養元素的吸附作 用，測得的結果並不能表示這些就是植物能吸收的有效供應量。因此，這種傳統 測試方法測定的結果並不能真實反映土壤中的有效養分含量。
各國科學家都在尋求一種能模擬作物根系吸收養分規律，免除樣品採集及制
備的環境中離子含量提取方法，使土壤中離子含量分析快速、簡捷、準確、低耗。 一種新的土壤測試技術已在發達國家展開，即用離子交換作用來提取土壤中
離子含量，其過程模擬了作物根系吸收養分的原理，更能實際表達土壤中能被植
物利用的有效含量。
美國的一項專利U.S. Pat. No. 4,816,161將包裝成球狀或半球狀的離子交換樹脂埋
於土中，通過離子交換一次就能提取多種環境中離子含量。這種方法的缺點在於
球狀的離子交換樹脂不能充分與待測界面接觸，在交換中會出現次級擴散交換，除了科研使用外，生產上還沒有大量使用。
美國的另一項專利U.S. Pat. No. 6, 242， 261改進後將離子交換樹脂壓成膜片固定 在一種框架上，使膜可以直接插入土中提取土壤中的養分。缺點在於固定在框架 上的膜在框架插入土中時與土壤間有空隙，要求操作人員要非常小心仔細地將膜 框架旁的土壤踩實，使土壤與膜緊密接觸，同時，膜片的離子交換容量大大低於 微球狀的離子交換樹脂。
許多科學家用這兩種專利產品或類似產品作出的研究報告證明用離子交換 法測得的土壤中氮磷鉀硫的含量與植物吸收呈顯著相關，但是目前現有技術產品 的共同缺點是不同操作人員或不同場地測定所得結果重現性差，在生產上的實際 應用受到一定限制。
發明內容
本發明的目的，是提供一種可方便應用於環境中提取檢測離子含量的可攜式裝置。
本實用發明的目的是通過以下技術方案實現的。
將一種或多種組合的離子交換樹脂微球交錯平行排列在透水的膜網中製成 的扁平離子交換模塊，將上述的離子交換模塊放置在能提供均勻壓力的含有飽和 水的待測環境盒中，離子交換樹脂微球上攜帶的離子通過與待測環境中的離子交 換將待測環境中的離子提取出來，交換到離子交換模塊上的離子用一種或多種組 合的無機酸，鹼或無機鹽製成的解析劑洗脫後用於檢測分析。
本發明提供的離子交換樹脂微球交錯平行排列構成的扁平離子交換模塊使 離子交換樹脂微球能最大面積地與待側環境充分均勻接觸，在較短時間內實現對 環境中離子含量的提取，獲得了比現有技術產品更為穩定和重現性更好的效果。 採用此技術製成的離子交換模塊還能快速提取環境中的微量元素和重金屬離子， 免去了傳統方法採用王水等強酸提取重金屬離子的危險操作過程。同時，採用本 發明的技術可以在測土室裡方便快速地將離子提取出來，免去了傳統環境中離子 含量提取的繁瑣過程，使完成提取的離子交換樹脂更能方便的直接用於分析檢 測。本發明開發的離子交換模塊還可以方便地應用在環境汙染檢測或植物營養分 析方面，具有非常好的應用前景。
圖l為離子交換模塊的示意圖；圖中l為包覆離子交換樹脂微球的膜網， 2為交錯平行排列的離子交換樹脂微球。
圖2為能夠提供均勻壓力的待側環境盒，1為突起的盒蓋內側。
具體實施方式
h
將透水的尼龍膜網作成一個扁平的小袋，陰離子和陽離子交換樹脂微球按
3: 2的比例混合，將兩種均勻混合的離子交換樹脂微球填入到膜網小袋中，在
一定壓力下平行擠壓小袋內的離子交換樹脂微球，使微球成2層交錯平行排列， 將小袋封口，製成扁平離子交換模塊，模塊的厚度為2毫米。
具體操作時，將待側土壤裝滿待側環境盒,將環境離子交換模塊埋入土壤中， 加水至土壤飽和，蓋上待側環境盒蓋，突起的盒蓋內側給加滿到待測盒中的土壤 均勻加壓使待側土壤與離子交換模塊充分接觸。將含有環境離子交換模塊的測土 室放置於2(TC下2小時，取出離子交換模塊，用去離子水洗淨模塊後用0.5M的 鹽酸作為解析劑將待測離子洗脫製成待側液，用比色法測定分析土壤中的氮磷， 用火焰光度計測鉀，同時與傳統的土壤提取分析方法作對比，結果如下表。
樣品編號 _^ppm_ _ 氮ppm 鉀ppm
埋置法傳統法埋置法傳統法埋置法傳統法
5115.719.81831447987
5210.813.81981654555
5315.412.11211384641
549.910.31301484457
558.46.81491623437
565.48.22021814945
採用本發明的離子交換模塊測得的土壤養分含量與傳統方法的測定結果有 很好的相關性，對指導生產應用有很好的實用價值。
權利要求
1. 一種扁平的離子交換模塊和離子含量的提取方法。其特徵在於該方法包括下述步驟將一種或多種組合的離子交換樹脂微球交錯平行排列在透水的膜網中製成的扁平離子交換模塊，將上述的離子交換模塊放置在能提供均勻壓力的含有水的待測環境盒中，離子交換樹脂微球上攜帶的離子通過與含水待測環境中的離子交換將待測環境中的離子提取出來，交換到離子交換模塊上的離子用一種或多種組合的無機酸，鹼或無機鹽製成的解析劑洗脫後用於檢測分析。
2. 根據權利要求l所述的離子交換模塊，其特徵在於所述的一種或多種組合的 離子交換樹脂微球包括但不局限於陽離子，陰離子或非離子型的交換樹脂制 成的微球，所述離子交換樹脂微球的直徑為O. 001毫米到2毫米，更為優選的 為O. 5毫米。
3. 根據權利要求l所述的離子交換模塊，其特徵在於所述的多種組合的離子交 換樹脂微球是陰離子和陽離子按l: l的比例混合的，更為優選的是陰離子和 陽離子按3: 2的比例混合的。
4. 根據權利要求l所述的離子交換模塊，其特徵在於所述的透水的膜網選用但 不局限於尼龍，滌綸，晴綸等，膜網的孔徑為0.0001到2毫米，更為優選的為 0. 3毫米。
5. 根據權利要求l所述的離子交換模塊，其特徵在於所述的扁平離子交換模塊 的厚度為O. l到5毫米，更為優選的為2毫米。
6. 根據權利要求l所述的離子交換模塊，其特徵在於所述的含水待測環境,更為優選的含水待測環境是水飽和的。
7. 根據權利要求l所述的解析劑，其特徵在於所述的解析劑包括但不局限於一種或多種組合的鹽酸，碳酸，草酸，乙酸，高氯酸，檸檬酸，碳酸鈉，碳酸 氫鈉，碳酸二氫鈉，碳酸氫二鈉，氯化鈉，氯化鉀，碳酸氫鉀，碳酸二氫鉀， 碳酸氫二鉀，碳酸鉀，氯化鈣等。
8. 根據權利要求l所述的解析劑，其特徵在於所述的解析劑的使用濃度為O. 1至U3摩爾，更為優選的為0.5摩爾。
全文摘要
本發明涉及一種扁平的離子交換模塊，是採用離子交換樹脂微球作交錯平行排列製成的扁平離子交換模塊，將上述的離子交換模塊放置在能提供均勻壓力的含有水的待測環境中，離子交換樹脂微球上攜帶的離子通過與含水待測環境中的離子交換將待測環境中的離子提取出來，交換到離子交換模塊上的離子用一種或多種組合的無機酸，鹼或無機鹽製成的解析劑洗脫後即可用於檢測分析。採用本發明的離子交換模塊測得的土壤養分含量與傳統方法的測定結果有很好的相關性，對指導生產應用有很好的實用價值。最大的優點是環境中的離子含量可以方便快速地提取出來，免去了傳統方法的繁瑣過程，具有良好的應用前景。
文檔編號G01N33/24GK101533002SQ20081004491
公開日2009年9月16日 申請日期2008年3月10日 優先權日2008年3月10日
發明者錢佩源, 永 黃 申請人:永 黃