ПРОБООТБОРНИК СОРБЦИОННЫЙ

Полезная модель относится к области анализа почвенных, атмосферных и растворенных в жидкостях газов, в частности, к устройствам пробоотбора для определения углеводородов, а также других органических соединений с последующим хроматографическим или хромато-масс-спектрометрическим анализом.
Так, из уровня техники известен сорбентный почвенный пробоотборник для  отбора проб грунта, в том числе и углеводородных флюидов, который содержит металлический корпус, при этом часть корпуса выполнена конической, а сорбционная трубка выполнена из мембраны, пропускающей флюиды (заявка США №2014102182, опубликованная 17.04.2014).
За наиболее близкий аналог к патентуемому решению принят геохимический сорбентный датчик, который содержит трубчатый контейнер, внутри которого помещена стеклянная сорбционная трубка, заполненная сорбентом (патент РФ №118754, опубликованный 27.07.2012).
Недостатками известных решений и наиболее близкого аналога является использование цельных стеклянных или металлических трубок, у которых площадь контакта сорбента с окружающей средой существенно меньше, что способствует снижению чувствительности элементов устройства и эффективности сорбции, а также увеличивает время экспозиции.
Технической проблемой, на решение которой направлена заявленная полезная модель, является устранение указанных недостатков, повышение чувствительности, расширение арсенала технических средств, повышение эффективности работы пробоотборника, упрощение конструкции, расширение эксплуатационных характеристик и функциональных возможностей.
Технический результат, достигаемый при реализации данной полезной модели, заключается в повышении эффективности сорбции.
Указанный технический результат достигается в пробоотборнике сорбционном, который содержит корпус, внутри которого установлена сорбционная трубка с сорбентом, отличающийся тем, что сорбционная трубка выполнена с сетчатыми стенками и крышками, а одна из сторон корпуса снабжена перфорированной пробкой.
Благодаря наличию корпуса, внутри которого установлена сорбционная трубка с сорбентом, выполненная с сетчатыми стенками и крышками, обеспечивается большая площадь контакта окружающей среды с сорбентом, что способствует повышению эффективности сорбции.
Выполнение пробки перфорированной способствует наилучшему проникновению органических соединений внутрь корпуса, что повышает эффективность сорбции.
В частности, пробка выполнена резьбовой, что обеспечивает дополнительное повышение эффективности сорбции.
В частности, внутри корпуса установлен вкладыш, что обеспечивает дополнительное повышение эффективности сорбции.
В частности, одна из сторон корпуса выполнена конической с отверстием, что обеспечивает дополнительное повышение эффективности сорбции.
Заявленная полезная модель поясняется чертежами.
На фиг.1 – представлен вид пробоотборника с перфорированной пробкой в разрезе.
На фиг. 2 – вид пробоотборника с пробкой без отверстий в разрезе.
Согласно заявленной полезной модели пробоотборник сорбционный (далее - пробоотборник) содержит трубчатый корпус 1, который может быть выполнен металлическим. Одна из сторон корпуса 1 может быть выполнена конической с отверстием 2 для извлечения пробоотборника из исследуемой среды посредством шнура, проволоки и т.д., что обеспечивает дополнительное повышение эффективности сорбции при эксплуатации пробоотборника. Внутри корпуса 1 установлена сорбционная трубка 3, наполненная специальным сорбентом. В качестве сорбентов могут использоваться пористые полимерные адсорбенты, полимерный адсорбент на основе поли 2,6-дифенилфениленоксида, углеродсодержащие сорбенты, а также молекулярные сита (цеолиты).
Стенки и крышки, расположенные с двух сторон сорбционной трубки 3 выполнены сетчатыми (материал сетки - нержавеющая сталь или любой металл), что обеспечивает большую площадь контакта окружающей среды с сорбентом, находящимся внутри трубки 3. Это приводит к тому, что за меньшее время экспозиции на сорбент улавливается большее количество вещества. Таким образом, сокращается время экспозиции и увеличивается чувствительность, тем самым повышается эффективность сорбции при эксплуатации пробоотборника. Для надёжной фиксации сорбционной трубки 3 внутри корпуса 1 пробоотборника установлен вкладыш 4, который может быть изготовлен из алюминиевого сплава, что способствует повышению эффективности сорбции. На одной из сторон корпуса 1 установлена пробка 5, одна часть которой выполнена перфорированной для наилучшего проникновения исследуемых веществ внутрь корпуса 1, а другая – резьбовой для фиксации в корпусе 1 при пробоотборе, и для возможности установки пробки без отверстий 6 вместо перфорированной пробки 5 для транспортировки.
Пробоотборник сорбционный работает следующим образом.
Пробоотборник закрывается пробкой без отверстий 6 и транспортируется к месту пробоотбора. Непосредственно перед началом пробоотбора пробка без отверстий 6 меняется на перфорированную пробку 5. Пробоотборник помещается в исследуемую среду, например, грунт концом с перфорированной пробкой 5 вниз и засыпается им. Почвенные газы поступают во внутреннее пространство пробоотборника, диффундируют через сетчатые стенки и крышки сорбционной трубки 3 и улавливаются частицами сорбента. По истечении времени экспозиции пробоотборник извлекают из грунта, после которого возможны два способа транспортировки активного элемента пробоотборника (сорбционной трубки 3 с сорбентом) в лабораторию:
- сорбционная трубка 3 с сорбентом транспортируется внутри пробоотборника, который закрывается пробкой без отверстий 6 вместо снимаемой перфорированной пробки 5,
- сорбционная трубка 3 с сорбентом извлекается из пробоотборника и помещается в герметичную виалу, а пробоотборник закрывается пробкой без отверстий 6.
Далее в лаборатории осуществляется анализ на газовом хроматографе или хроматомасс-спектрометре, оснащенном термодесорбером.
Описание анализа:
1. Проводится пассивный пробоотбор. В отличие от так называемого активного пробоотбора (когда воздух (газ) с помощью аспиратора или другого устройства пропускают через сорбент) поглощение химических веществ сорбентом в сорбционном пробоотборнике происходит благодаря свободной диффузии летучих веществ.
2. Метод термодесорбции заключается в извлечении летучих компонентов с сорбента при нагревании потоком инертного газа и их вводе в аналитическую систему (газовый хроматограф, хроматомасс-спектрометр). Термодесорбция: одностадийная - самый простой вариант, либо двустадийная: криофокусировка в капилляре или улавливание в холодной ловушке. В процессе движения летучих компонентов по колонке аналитической системы происходит их разделение и регистрация сигнала на детекторе. Проводится качественная и количественная обработка пиков хроматограммы.
Также благодаря герметичной стороне с конусом корпуса 1 пробоотборник может  улавливать газообразные вещества при частичном его  погружении в воду при условии вертикального положения пробоотборника. Указанное свойство пробоотборника позволяет использовать его при отборе проб во влажных почвах, а для анализа атмосферных газов пробоотборник подвешивается на шнуре на требуемом расстоянии от поверхности.  Продолжительность пробоотбора зависит от предполагаемой концентрации определяемых веществ в воздухе.
Благодаря использованию пробоотборника сорбционного:
- высокая эффективность сорбции через сетчатые стенки и крышки сорбционной трубки обеспечивает низкие пределы определения целевых компонентов,
- конструкция пробоотборника минимизирует вероятность загрязнения сорбента частицами почвы, а также вероятность затопления сорбента грунтовыми и дождевыми водами,
- возможность многократного использования пробоотборников и сорбционных трубок снижает стоимость анализов,
- возможность варьировать состав сорбентов в сорбционных трубках позволяет использовать их для различных приложений: поиск месторождений углеводородного сырья, экологический анализ природных объектов на предмет загрязнения углеводородами.