氟化物自动测定仪

技术领域

本发明涉及氟化物检测装置技术领域，特别是一种氟化物自动测定仪。

背景技术

环境空气中氟化物有气态氟和尘态氟两种，气态氟主要是氟化氢，含氟粉尘主要是冰晶石、萤石、氟化铝及磷石灰，污染主要来源于电解铝厂、磷肥厂和冰晶石厂等排放或逸散的气体和粉尘。人在氟化氢400～430mg/m

氟化物的检测过程主要包括样品的采样、分离、分析三个阶段。在氟化物采样后，需要将滤膜夹内的滤膜取出，将滤膜上的氟化物分离到溶液中，再对溶液中的氟化物进行分析测定。

现有的氟化物测定装置具有如下缺陷：

1)滤膜的采样、滤膜的剪切或氟化物测定中的一项或几项分体设置，无法通过一个设备来完成整个氟化物测定过程，氟化物测定需要通过多个设备分步进行，导致测定过程繁琐。

2)现有的测定装置需要人工进行看守，需要人工进行操作，并且因各设备间分体设置，检测过程不连续，需要耗费大量人力和时间。

3)滤膜在进行取放时，需要手工将滤膜放置到采样设备内，而且放一次膜只能采一次样。

4)目前采好样的滤膜需要手工剪切，剪切大小不易控制，且容易带入其他污染物而影响测试准确度。

5)手工操作加液时，容易产生误差。并且手工测量电极读取数据时液体温度不能恒定，产生较大的测量误差。

6)装置整体无法在高磁场环境无法正常工作。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供了一种氟化物自动测定仪，以解决无法通过一个设备来完成整个氟化物测定过程的问题，以实现通过一个设备完成空气中氟化物测定的目的，以能够在无人工看守和较强磁场的情况下实现对环境空气中的氟化物进行高精确度的连续测定。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

氟化物自动测定仪，包括机架以及用于控制装置整体运作的控制器；所述机架上依次设置有用于对滤膜夹进行存储的储膜系统、与储膜系统出料口相对应用于进行滤膜采样的采样设备、与采样设备出料口相对应用于将采样后滤膜进行剪切的剪切装置以及位于剪切装置下方用于对剪切后滤膜中氟化物进行提取测定的反应装置，位于储膜系统另一侧的机架上设置有用于将储膜系统内滤膜夹依次分步推入到采样设备、剪切装置内的滤膜夹自动推送设备，滤膜夹自动推送设备、采样设备、剪切装置和反应装置的受控端分别连接于控制器的输出端；所述机架上还设置有协助采样设备抽吸采样气体的吸气系统以及储存反应装置测定用试剂的储液系统；所述储液系统通过加液系统与反应装置连通。

进一步优化技术方案，位于剪切装置一侧的机架上还设置有用于对剪切后废弃滤膜夹进行收集的废滤膜夹收集仓，滤膜夹自动推送设备能够将剪切后废弃滤膜夹推入到废滤膜夹收集仓内。

进一步优化技术方案，所述滤膜夹自动推送设备包括定位设置在机架上的水平支撑台以及设置在水平支撑台上方的可移动框体，储膜系统定位设置在可移动框体上，储膜系统的底端与可移动框体顶端之间形成有前后贯穿设置的滤膜夹出料间隙；所述可移动框体内通过推臂驱动机构设置有与滤膜夹出料间隙相对应的推臂，推臂驱动机构的受控端连接于控制器的输出端。

进一步优化技术方案，所述水平支撑台与可移动框体之间设置有用于带动可移动框体、储膜系统和推臂左右移动的横向移动机构，横向移动机构的受控端连接于控制器的输出端。

进一步优化技术方案，所述采样设备包括采样箱体，所述采样箱体内设置有可移动夹板，可移动夹板的下方通过弹簧连接设置有密封顶板，可移动夹板与采样箱体内壁顶端之间以及可移动夹板与密封顶板之间分别形成检测膜卡槽，密封顶板通过密封驱动机构的驱动进行上下移动，密封驱动机构设置在采样箱体内；所述采样箱体的顶端并排设置有用于进行环境气体过滤采样的采样结构以及与采样结构结构相同用于进行空白对照试验的空白试验结构，检测膜卡槽包括与采样结构相连通的检测膜卡槽a以及与空白试验结构相连通的检测膜卡槽b。

进一步优化技术方案，所述剪切装置包括剪切机箱，剪切机箱内设置有盛膜板，盛膜板的正上方依次设置有用于将滤膜夹压紧至盛膜板内的压紧器、位于压紧器内侧用于对盛膜板内的滤膜夹进行剪切的切圆刀以及位于切圆刀内侧的推模板，压紧器、切圆刀和推模板的顶端通过驱动机构进行升降驱动，驱动机构的受控端连接于控制器的输出端；所述盛膜板上开设有与切圆刀相适配的圆形漏孔；所述盛膜板的下方设置有用于将切割后滤膜进行粉碎的碎纸机构，碎纸机构的底端设置有能够将粉碎后滤膜输送至反应装置内的出料口，碎纸机构的受控端连接于控制器的输出端。

进一步优化技术方案，所述盛膜板的圆形漏孔正下方还设置有用于将切割后的滤膜传输至碎纸机构内部的送纸机构，送纸机构的受控端连接于控制器的输出端。

进一步优化技术方案，所述反应装置包括反应机箱，反应机箱上设置有能够通过加液系统进行加液并将滤膜内氟化物进行提取的反应系统，反应机箱的上方还设置有能够插入到反应系统内进行氟化物测定的测定系统，反应系统的受控端连接于控制器的输出端，测定系统与控制器交互连接。

进一步优化技术方案，所述反应系统包括设置在反应机箱顶端面上的反应罐以及能够将配制后反应液输送至反应罐内的配液罐，反应罐和配液罐的底端设置有底阀以及用于驱动底阀升降以实现是否进行排液的底阀驱动机构，反应罐和配液罐的下方设置有用于盛装排放残夜的收液囊；所述反应罐上设置有用于将加入滤膜后的溶液进行氟化物分离的超声波分离机构，超声波分离机构的受控端连接于控制器的输出端。

进一步优化技术方案，所述超声波分离机构包括设置在反应罐外侧壁上的超声波振荡器以及设置在反应罐内的电磁搅拌器，超声波振荡器和电磁搅拌器的受控端分别连接于控制器的输出端；

所述反应罐的外侧壁上还设置有恒温器，恒温器的受控端连接于控制器的输出端。

由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。

本发明集滤膜夹的存储、滤膜夹的推送、滤膜的采样、滤膜的剪切、滤膜中氟化物的测定于一体，通过一个设备即可完成空气中氟化物测定的目的，能够在无人工看守的情况下实现对环境空气中的氟化物进行连续测定，符合中华人民共和国国家环境保护标准《环境空气氟化物的测定滤膜采样/氟离子选择电极法》(HJ955-2018)。

本发明将装入处理好滤膜的滤膜夹放入储膜系统，由滤膜夹自动推送设备在无人工看守的情况下自动连续推送滤膜夹到采样设备，通过吸气系统将一定量的空气中的氟化物吸附到滤膜上，通过质量流量计精准记录流量并反馈给控制器；控制器能够控制推臂将采样完成后的滤膜夹推入至剪切装置内，在完成剪切后又能够将废弃的滤膜夹推送至废滤膜夹仓中；剪切装置将剪碎的滤膜装入反应装置中进行处理、分析，通过程序控制、运算及传输系统将结果上传。

本发明中设置的滤膜夹自动推送设备能够在无人工看守的情况下实现自动连续推送滤膜夹，通过推臂驱动机构能够控制推臂将滤膜夹从储膜仓内推送至采样设备，并能够控制推臂将采样完成后的滤膜夹推入至同工位设置的剪切装置内，在完成剪切后又能够将废弃的滤膜夹推送至废滤膜夹仓中，实现了自动推膜作业，实现了对滤膜夹的自动推送，在滤膜夹推送过程中无需人手进行取放操作，降低了人工劳动强度，达到了高效、自动连续采样、剪切的要求。

当采样设备中设置有多个采样工位时，水平支撑台与可移动框体之间设置的横向移动机构能更使得本装置能够将滤膜夹推入到不同的采样工位内，进行推送工位切换，使得推臂能更进入任何一个反应工位，使得本装置的适用性更强。

本发明中设置的采样设备主要通过滤膜采样法对环境空气氟化物的测定，全程空白和实验室空白能够有效地排除环境干扰，能够有效地保证实验结果的精确性。当环境的温度发生变化时，设置的恒温装置能够保证实验的精确检测。本发明严格按照HJ955环境空气氟化物的测定，且高于此标准，能够在无人工看守的情况下实现自动连续采样监测。

本发明采样设备中的可移动夹板通过密封驱动机构的驱动能够上下运动，进而使得检测膜卡槽打开、闭合，以便于滤膜夹进行更换取放。

本发明中设置的剪切装置能够在无人工看守的情况下实现对滤膜的连续剪切，通过在盛膜板的下方设置碎纸机构的方式，使得本发明能够将切圆后的滤膜粉碎成统一的、符合标准的碎片，出纸漏斗的外侧壁上设置的除静电系统能够消除被粉碎的滤膜在输送过程中产生的静电，使得被粉碎的滤膜能够平稳地落入到反应装置内，无需人手进行取放，避免了人为因素的影响。

附图说明

图1为本发明的结构示意图1；

图2为本发明的结构示意图2；

图3为本发明的结构示意图3；

图4为本发明的俯视图；

图5为本发明滤膜夹自动推送设备的结构示意图；

图6为本发明滤膜夹自动推送设备的俯视图；

图7为本发明滤膜夹自动推送设备的侧视图；

图8为本发明滤膜夹自动推送设备的主视图；

图9为本发明储膜系统的结构示意图；

图10为本发明储膜系统的主视图；

图11为本发明储膜系统的俯视图；

图12为本发明采样设备的剖视图；

图13为本发明采样设备的结构示意图；

图14为本发明采样设备的俯视图；

图15为本发明采样设备的侧视图；

图16为本发明剪切装置的结构示意图；

图17为本发明剪切装置的后视图；

图18为本发明剪切装置的侧视图

图19为本发明剪切装置的俯视图；

图20为本发明剪切装置的剖开图；

图21为本发明剪切装置的部分剖开图；

图22为本发明反应装置的结构示意图；

图23为本发明反应装置的后视图；

图24为本发明反应装置的侧视图

图25为本发明反应装置的俯视图；

图26为本发明反应装置的剖视图；

图27为本发明滤膜夹的分解图。

其中：1、机架，1a、机架顶板，1b，机架中板，1c、机架底板；

2、储膜系统，21、储膜仓定位框体，211、顶部定位槽a，22、储膜仓，221、第一储膜仓，222、第二储膜仓，223、储膜仓定位架，224、定位凸起，225、滤膜夹出料间隙，226、可拆卸侧板；

3、滤膜夹自动推送设备，31、水平支撑台，32、可移动框体，321、储膜仓定位框体，322、顶部滑槽，323、底端凹槽，324、顶部定位槽b，33、推臂，331、第一推臂，332、第二推臂，34、推臂驱动机构，341、第一丝杠，342、主动齿轮，343、从动齿轮，344、导杆，35、横向移动机构，351、滑道a，352、竖直定位板，353、第二丝杠，354、移动丝母，355、驱动电机a，36、限位机构，361、限位开关，362、竖直接触板，37、位置检测机构，371、位置传感器， 372、位置传感器支架；

4、采样设备，41、采样箱体，411、凹槽，42、采样结构，421、采样进气管，43、空白试验结构，431、空白试验进气管，44、可移动夹板，441、检测膜卡槽，442、凸起，45、密封驱动机构，452、移动导轨，453、转向风道，4531、第一横向板，4532、第二横向板，454、丝杠a，455、丝母a，456、驱动电机b， 457、导向辊，458、第一弹簧，459、第二导向辊，4510、第二弹簧，4511、丝母连接板a，47、流量计，48、限位器a，49、密封顶板；

5、反应装置，51、反应机箱，52、反应罐，521、配液罐，522、反应罐a， 523、反应罐b，524、电极保护罐，53、收液囊，54、底阀驱动机构，541、支撑板，542、导向柱，543、丝母连接板b，544、丝杠b，545、丝母b，546、驱动电机，547、弹簧，548、密封腔体，55、反应系统，552、超声波振荡器，553、恒温器，554、电磁搅拌器，5541、电磁搅拌电机，5542、驱动轴，5543、磁块，5544、转子，555、定位卡板，56、测定系统，561、测定电极，563、吹干系统， 57、排水系统，58、加液管支架，581、加液管头，582、使用液取液管，59、底阀；

6、剪切装置，61、剪切机箱，62、切圆刀，621、中部模板，63、压紧器， 631、底部模板，634、滑道b，635、连接柱，64、驱动机构，641、电机，642、连接板，643、螺旋杆，65、盛膜板，651、滤膜盛放槽，66、送纸机构，661、送纸滚轴，662、送纸驱动电机，67、碎纸机构，671、碎纸刀，672、碎纸驱动电机，68、出纸漏斗，69、除静电系统，610、限位器，611、推模板，612、顶部模板；

7、储液系统，71、标液储备箱，72、缓冲液储备箱，73、盐酸储备箱，74、氢氧化钠储备箱；

8、加液系统，81、第一加液泵，82、第二加液泵，83、第三加液泵，84、第四加液泵，85、第五加液泵，86、第六加液泵；

9、吸气系统，91、弹簧风管，92、抽风管道，93、连接头；

10、废滤膜夹收集仓；

11、滤膜夹，111、膜夹盖，1111、第一通孔，1112、凸起，1113、锥形孔， 112、硅胶密封垫，1121、密封垫通孔，113、滤膜，114、膜夹座，1141、第二通孔，1142、定位槽，1143、限位卡边。

具体实施方式

下面将结合具体实施例对本发明进行进一步详细说明。

一种氟化物自动测定仪，结合图1至图23所示，包括机架1、控制器、储膜系统2、采样设备4、剪切装置6以及反应装置5。

机架1设置为竖直框体状，机架1由上至下依次间隔分设为机架顶板1a、机架中板1b和机架底板1c。

控制器用于控制装置整体运作，本发明中的控制器采用的是PLC控制器，也可采用其他型号的控制器。控制器设置在防磁箱体内，可防止强磁场对控制器的干扰。

机架1上依次设置有储膜系统2、采样设备4、剪切装置6以及反应装置5。储膜系统2用于对滤膜夹进行存储。

采样设备4与储膜系统2出料口相对应，用于进行滤膜采样。剪切装置6 与采样设备4出料口相对应，用于将采样后滤膜进行剪切。反应装置5位于剪切装置6下方，用于对剪切后滤膜中氟化物进行提取、测定。

位于储膜系统2另一侧的机架1上设置有滤膜夹自动推送设备3，滤膜夹自动推送设备3用于将储膜系统2内滤膜夹依次分步推入到采样设备4、剪切装置 6内，最终推入废膜夹仓。

滤膜夹自动推送设备3、采样设备4、剪切装置6和反应装置5的受控端分别连接于控制器的输出端。

滤膜夹自动推送设备3、储膜系统2、采样设备4、剪切装置6依次设置在机架中板1b上，且储膜系统2的顶端凸出机架顶板1a。反应装置5设置在机架底板1c上。

位于剪切装置6一侧的机架1上还设置有废滤膜夹收集仓10，用于对剪切后废弃滤膜夹进行收集，滤膜夹自动推送设备3能够将剪切后废弃滤膜夹推入到废滤膜夹收集仓10内。废滤膜夹收集仓10的侧壁上开设由收集口，收集口的方向与与滤膜夹自动推送设备推送方向相同。

本发明中的滤膜夹11，结合图27所示，包括膜夹座114、膜夹盖111、滤膜113和硅胶密封垫112，硅胶密封垫112包括上硅胶密封垫和下硅胶密封垫，膜夹座114、下硅胶密封垫、滤膜113、上硅胶密封垫和膜夹盖111从下至上依次设置。

膜夹盖111上开设有第一通孔1111。膜夹盖111嵌装卡设在膜夹座114内部。

滤膜113密封夹持设置在膜夹座114和膜夹盖111之间，能够对环境空气中的悬浮颗粒进行吸附。

膜夹座114的顶端面上开设有定位槽1142，定位槽1142用于对滤膜113和膜夹盖111进行定位。

膜夹座114上贯穿开设有位于第一通孔1111正下方的第二通孔1141。

膜夹座114的定位槽1142内部以及膜夹盖111的底端面上分别粘接有硅胶密封垫112，硅胶密封垫112上开设有位于第一通孔1111正下方的密封垫通孔 1121。本发明中设置的两个硅胶密封垫，能够起到密封作用，并能够加强滤膜夹的气密性，保证所有吸入的气体通过滤膜过滤而不会从膜夹座和膜夹盖之间的缝隙泄露，进而保证后续采样的精准度。

膜夹座114的顶端面与定位槽1142的内侧壁交界处设置有若干指向定位槽 1142内侧的限位卡边1143，每一限位卡边1143与定位槽1142的内侧壁之间形成膜夹盖定位槽，膜夹盖111的侧壁上设置有若干与膜夹盖定位槽相适配的凸起1112，限位卡边1143的底端面与凸起1112的顶端面紧密接触。

膜夹座114、滤膜113、膜夹盖111、硅胶密封垫112和定位槽1142分别设置为矩形状，第一通孔1111、第二通孔1141和密封垫通孔1121分别设置为圆形状。并且第一通孔1111、第二通孔1141和密封垫通孔1121同心设置，能够保证在采样完成后，可进行滤膜的剪切操作。

膜夹盖111的顶端面上还开设有与第一通孔1111相连通的锥形孔1113，锥形孔1113由下至上向外侧扩张。

储膜系统2，结合图9至图11所示，包括储膜仓定位框体21和储膜仓22。储膜仓22固定设置在储膜仓定位框体21顶端，用于进行滤膜夹存储。储膜仓 22的内部呈中空腔体状，储膜仓22的内腔与滤膜夹相适配，使得滤膜夹能够放入到储膜仓22的内部进行存储。

本发明中的储膜仓22为矩形箱体状，还可设置为其他形状，具体形状根据滤膜夹的形状进行调整。

储膜仓22的侧壁开口，并在开口处设置有能够打开的可拆卸侧板226，在进行滤膜夹放入时，可向上抽出可拆卸侧板226，将滤膜夹放入到储膜仓22内。具体地，储膜仓22的侧壁开口处设置有滑道，可拆卸侧板226上设置有与滑道相适配的滑轨，进而使得可拆卸侧板226能够在储膜仓22内进行抽拉。

储膜仓22与储膜仓定位框体21之间形成滤膜夹出料间隙225，滤膜夹出料间隙225前后贯穿设置。

储膜仓22包括并列设置的第一储膜仓221和第二储膜仓222，第一储膜仓 221和第二储膜仓222设置在储膜仓定位架223上，储膜仓定位架223的底端固定设置在储膜仓定位框体21上。

储膜仓定位框体21的顶端面上开设有若干顶部定位槽a211，储膜仓定位架 223的底端设置有若干定位凸起224，定位凸起224与顶部定位槽a211相匹配，并部分露出储膜仓定位框体21的顶端面。储膜仓定位框体21与储膜仓定位架223之间通过螺钉进行固定。

具体地，滤膜夹出料间隙225由储膜仓定位架223的底壁、定位凸起224 的侧壁以及储膜仓定位框体21的顶壁围设而成。

本发明滤膜夹的厚度与滤膜夹出料间隙225的竖直开度相同，在保证滤膜夹能够被有效推出的同时，又能够保证滤膜夹的上下两端处于密封的状态，不与外界大气直接接触。

本发明中顶部定位槽a211设置有三个，定位凸起224对应设置有三个，滤膜夹出料间隙225被三个定位凸起224划分为两个，并且每个滤膜夹出料间隙 225与上方的储膜仓出料口相对应。

储膜仓定位框体21设置在滤膜夹自动推送机构3上，滤膜夹自动推送机构 3用于将滤膜夹出料间隙225内的滤膜夹推出。

滤膜夹自动推送设备3，结合图5至图11所示，包括定位设置在氟化物自动测定仪上的水平支撑台31以及设置在水平支撑台31上方的可移动框体32。

储膜仓22定位设置在可移动框体32上。

可移动框体32的后端设置为用于定位储膜仓22的储膜仓定位框体321，储膜仓定位框体321的底端开设有底端凹槽323，储膜仓定位框体321的顶端面上开设有顶部滑槽322以及顶部定位槽b324。顶部滑槽322开设有四条，顶部定位槽b324开设有三条。

可移动框体32内通过推臂驱动机构34设置有推臂33，推臂33与滤膜夹出料间隙225相对应，用于对滤膜夹进行推送。推臂驱动机构34的受控端连接于控制器的输出端。

推臂33为矩形的板状推臂，呈薄片状，推臂33的厚度小于滤膜夹出料间隙225的竖直开度，使得推臂33能够对滤膜夹出料间隙225内的滤膜夹进行推动。同时，滤膜夹的厚度与滤膜夹出料间隙225的竖直开度相同，在保证滤膜夹能够被有效推出的同时，又能够保证滤膜夹的上下两端处于密封的状态，不与外界大气相接触。

推臂33包括与第一储膜仓221位置相对应的第一推臂331以及与第二储膜仓222位置相对应的第二推臂332，推臂驱动机构34包括用于驱动第一推臂331 动作的第一推臂驱动机构以及与第一推臂驱动机构结构相同用于驱动第二推臂 332动作的第二推臂驱动机构。

滤膜夹出料间隙225可分为与第一推臂331位置相对应的第一滤膜夹出料间隙以及与第二推臂332位置相对应的第二滤膜夹出料间隙。

推臂驱动机构34包括第一丝杠341、丝母以及驱动机构。第一丝杠341转动设置在可移动框体32的前后侧壁上，第一丝杠341从顶部滑槽322内穿过。丝母与第一丝杠341相配装，且顶端与推臂33相固定。驱动机构用于驱动第一丝杠341转动，驱动机构的受控端连接于控制器的输出端。

驱动机构包括从动齿轮343、主动齿轮342以及电机。从动齿轮343与第一丝杠341伸出可移动框体32的一端相连接，主动齿轮342转动设置在可移动框体32上，并与从动齿轮343相啮合。

电机通过连接轴与主动齿轮342相连接，用于驱动主动齿轮342转动，电机的受控端连接于控制器的输出端。

可移动框体32的前后侧壁上还固定设置有导杆344，导杆344活动穿过丝母，用于在丝母移动时起到导向作用。

当采样设备中设置有多个采样工位时，为了使得本装置能够将滤膜夹推入到不同的采样工位内，水平支撑台31与可移动框体32之间设置有横向移动机构35，横向移动机构35用于带动可移动框体32、储膜仓22和推臂33左右移动，以进行推送工位切换，横向移动机构35的受控端连接于控制器的输出端。

横向移动机构35包括横向设置在水平支撑台31上的滑道a351，可移动框体32的底端滑动配装设置在滑道a351上。水平支撑台31上固定设置有一对与底端凹槽323同方向设置的竖直定位板352，一竖直定位板352设置在底端凹槽 323的下方，两竖直定位板352之间转动连接有第二丝杠353，第二丝杠353上配装设置有与储膜仓定位框体321相固定的移动丝母354，第二丝杠353伸出竖直定位板352的一端连接设置有驱动电机a355，驱动电机a355的受控端连接于控制器的输出端。

位于储膜仓定位框体321一侧的水平支撑台31还设置有限位机构36，限位机构36用于对储膜仓定位框体321运动位置进行限制，限位机构36的输出端连接于控制器的输入端。

限位机构36包括限位开关361以及竖直接触板362。限位开关361固定设置在水平支撑台31顶端面上。竖直接触板362固定设置在储膜仓定位框体321 侧壁上，并与限位开关361位置相对应，限位开关361的输出端连接于控制器的输入端。

为了更好地控制推臂33的推动位置，保证本装置能够在将储膜仓22内的滤膜夹推出的时候，控制推臂33停止推动，本发明在可移动框体32的侧壁两端分别设置有位置检测机构37，两个位置检测机构37分别用于检测第一推臂 331和第二推臂332的推动位置。

位置检测机构37包括位置传感器支架372以及设置在位置传感器支架372 上的位置传感器371。位置传感器371的高度位置与推臂的高度位置相平齐，能够感应到推臂的所在位置，并将推臂的位置信号反馈至控制器。当推臂向后移动至脱离位置传感器371的感应区域时，即此时推臂向后的移动位置刚好将储膜仓22内的滤膜夹推出，此时位置传感器371感应不到推臂的位置，不再向控制器反馈推臂的位置信号，控制器接收不到推臂的位置信号后，控制推臂驱动机构34停止运作，进而控制推臂的推动位置。

在初始位置时，推臂33位于储膜仓22下方的滤膜夹出料间隙225内，以便保持储膜仓的密封性。

采样设备4，结合图12至图15所示，包括采样箱体41、可移动夹板44、检测膜卡槽441、密封驱动机构45、采样结构42、空白试验结构43、密封顶板 49、吸气系统9。

采样箱体41由支撑框架围设而成，采样箱体41的内部为中空状。

采样箱体41内设置有可移动夹板44，可移动夹板44的下方通过弹簧连接设置有密封顶板49，密封顶板49通过设置在采样箱体41内的密封驱动机构45 的驱动进行上下移动。可移动夹板44与采样箱体41内壁顶端之间以及可移动夹板44与密封顶板49之间分别形成检测膜卡槽441，检测膜卡槽441用于盛装滤膜夹。

可移动夹板44的顶端固定设置有若干凸起442，采样箱体41的内壁顶端开设有若干分别与凸起442相配合的凹槽411，当密封驱动机构45驱动密封顶板 49和可移动夹板44向上移动时，凸起442可以进入到凹槽411内，进而使得可移动夹板44的顶端与采样箱体41的内壁顶端之间形成两个对滤膜夹进行夹持密封的检测膜卡槽。同时，可移动夹板44与密封顶板49之间形成两个检测膜卡槽。

采样设备4同时可以放入四个滤膜夹，可移动夹板44的上边能够放两个，左侧为空白试验滤膜夹，右侧为采样滤膜夹；可移动夹板44的下边能够放两个，也是左侧为空白试验滤膜夹，右侧为采样滤膜夹。向下拉动可移动夹板44和密封顶板49时，可分步放入滤膜夹，向上推可移动夹板44和密封顶板49时，四个滤膜夹同时被顶紧密封。

采样箱体41的顶端并排设置有采样结构42以及空白试验结构43。采样结构42用于进行环境气体过滤采样。空白试验结构43与采样结构42结构相同，用于进行空白对照试验。

检测膜卡槽441共设置有四个，包括与采样结构42相连通的两个检测膜卡槽a以及与空白试验结构43相连通的两个检测膜卡槽b。左侧上下两个检测膜卡槽b内放置的滤膜夹是做全程空白使用，右侧上下两个检测膜卡槽a内放置的滤膜夹是做实际样品。

采样结构42包括采样进气管421，采样进气管421设置在采样箱体41的顶端，并与检测膜卡槽a相连通。

空白试验结构43包括空白试验进气管431，空白试验进气管431设置在采样箱体41的顶端，并与检测膜卡槽b相连通。

采样结构42和空白试验结构43内部分别设置有滤膜支撑结构，即滤膜支撑结构分别设置在采样进气管421和空白试验进气管431的内部。

滤膜支撑结构包括滤膜网垫以及间隔圈。滤膜网垫设置有上下两层，滤膜网垫为不锈钢支撑滤膜网垫。两层滤膜网垫间有间隔圈相隔。

密封驱动机构45包括转向风道453和升降机构。密封驱动机构45的受控端连接于控制器的输出端，密封驱动机构45用于驱动密封顶板49和可移动夹板44上下运动，进而使得检测膜卡槽打开、闭合，以便于滤膜夹进行更换取放。

密封顶板49的顶端固定设置有若干活动穿过可移动夹板44的第二导向辊 459，密封顶板49与可移动夹板44之间连接设置有套设在第二导向辊459外侧的第二弹簧4510。

转向风道453固定设置在密封顶板49底端，并位于采样结构42的正下方。密封顶板49上分别开设有两个与检测膜卡槽a和检测膜卡槽b相连通的通孔，转向风道453位于检测膜卡槽a正下方并与检测膜卡槽a相连通。

升降机构设置在转向风道453下方，用于驱动转向风道453和密封顶板49 升降，升降机构的受控端连接于控制器的输出端。

升降机构包括丝杠a454、丝母a455以及驱动电机b456。丝杠a454转动设置在采样箱体41底壁上，丝杠a454竖直设置，顶端伸入到采样箱体41的内部。丝母a455设置在采样箱体41内，并与丝杠a454相配装。驱动电机b456与丝杠 a454伸出采样箱体41的一端相连接，驱动电机b456的受控端连接于控制器的输出端。

丝母a455通过螺钉连接设置有丝母连接板a4511。转向风道453的侧壁底端固定设置有第一横向板4531，转向风道453的侧壁顶端固定设置有第二横向板4532。采样箱体41的内壁底端可拆卸设置有依次活动穿过丝母连接板a4511 和第一横向板4531的导向辊457，导向辊457的底端通过螺栓连接设置在采样箱体41上，导向辊457的顶端伸入到第一横向板4531和第二横向板4532之间，且顶端未与第二横向板4532相连接。丝母连接板a4511的顶端与第一横向板 4531的底端之间固定设置有套设在导向辊457外侧的第一弹簧458。

采样箱体41内可拆卸连接有若干竖直设置的移动导轨452，密封顶板49穿过移动导轨452并能够沿移动导轨452上下滑动，设置的密封顶板49使得移动导轨452在上下移动时更加平稳，不会发生偏斜。

采样结构42和检测膜卡槽a连通设置有吸气系统9，吸气系统9用于抽吸环境空气，以实现采样结构采样目的，吸气系统9的受控端连接于控制器的输出端。位于左侧的空白试验结构43未与吸气系统9相连通，进而起到了空白试验的目的。

吸气系统9包括与转向风道453相连通的弹簧风管91、与弹簧风管91相连通的抽风管道92以及与抽风管道92相连通的采样泵，采样泵的受控端连接于控制器的输出端。抽风管道92的一端设置有连接头93，采样泵与连接头93之间通过连接管进行连接。

抽风管道92的旁侧上连通设置有用于统计气体采集流量的流量计47，流量计47的输出端连接于控制器的输入端。本发明中的流量计47为质量流量计。

采样箱体41的内侧壁上固定设置有限位器a48，限位器a48用于对密封顶板49移动位置进行限位，限位器a48的输出端连接于控制器输入端。限位器a48 为行程开关，当密封顶板49向上进行移动触碰到限位器a48时，限位器a48就会将此时密封顶板49的位置信号反馈至控制器，进而控制器来控制密封顶板49 停止向上运动，达到了很好地限位作用。

本发明主要适用空气中气态和颗粒态氟化物的采集，采样流量可在进气端小于20kPa的负荷下，能够保证流量范围在10L/min～60L/min之间可任意设定气体采集流量。采样时间可在1min～99h之间任意设定采集时间，或在1～999m3 之间任意设定标况下气体采集体积。在设定流量和设定时间控制设置条件下，从采样开始到采样结束流量变化小于±5％，符合HJ955-2018的规定。

当本发明采样设备4在进行滤膜夹的更换或取放时，通过密封驱动机构45 向下拉动密封顶板49和可移动夹板44，储膜仓有两个档位，一个档位对准位于左侧的可移动夹板44与采样箱体41内壁顶端之间的检测膜卡槽a，一个档位对准位于右侧的可移动夹板44与密封顶板49之间的检测膜卡槽b，再配合滤膜夹自动推送设备的横向移动，可将任意储膜仓(共两个储膜仓)里边的滤膜夹推入任何一个采样工位(共有四个工位，采样工位上下均粘有用于密封的硅胶片)，然后通过密封驱动机构45向上推紧，直到确保密封。吸气系统9开始工作，流量计47控制并记录流量。

剪切装置6，结合图16至图21所示，包括剪切机箱61、盛膜板65、压紧器63、切圆刀62、推模板611、驱动机构64和碎纸机构67。

剪切机箱61设置为框体状，内部中空。剪切机箱61内设置有盛膜板65、压紧器63、切圆刀62以及推模板611。

盛膜板65用于对推入的滤膜夹进行盛装，盛膜板65上开设有与切圆刀62 相适配、能够使得切割后的滤膜落出的圆形漏孔。盛膜板65的顶端开设有滤膜盛放槽651，滤膜盛放槽651前后贯穿设置，用于对滤膜夹进行盛装，圆形漏孔开设在滤膜盛放槽651的底壁上。

压紧器63设置在盛膜板65正上方，用于将滤膜夹压紧至盛膜板65内。压紧器63包括底部模板631，底部模板631的底端设置为圆筒状，用于压紧膜片夹。

剪切机箱61的左右内侧壁上设置有两条滑道b634，底部模板631、中部模板621和顶部模板612的两侧壁依次滑动配装设置在两个滑道b634上。底部模板631、中部模板621和顶部模板612之间还连接设置有连接柱635。底部模板 631和中部模板621之间、中部模板621和顶部模板612之间分别设置有复位弹簧。

切圆刀62设置在盛膜板65正上方，成圆筒状，在压紧器63的套筒内侧，用于对盛膜板65内的滤膜夹进行剪切。切圆刀62为圆形筒状刀片，切圆刀62 固定设置在中部模板621的下部。切圆刀62能够凸出底部模板631，进而使得当底部模板631将滤膜夹进行夹持时能够通过切圆刀62对滤膜夹上的滤膜进行切割。

推模板611位于切圆刀62内侧，并设置在盛膜板65正上方，用于将切圆刀62切割后的滤膜向下推送至设置在盛膜板65正下方的送纸机构66。推模板 611包括导向圆筒和横向弹簧钢片，导向圆筒的顶端固定设置在顶部模板612上。

压紧器63、切圆刀62和推模板611的顶端通过驱动机构64进行升降驱动，驱动机构64的受控端连接于控制器的输出端。驱动机构64包括电机641，电机 641的输出轴端连接设置有螺旋杆643，顶部模板612上固定设置有连接板642，连接板642、顶部模板612和导向圆筒分别与螺旋杆相配装，通过电机641的螺旋杆转动时带动切圆刀62和压紧器63的升降。

压紧器63、切圆刀62和推模板611从外向内依次设置，在进行切膜过程中，滤膜夹由压紧器63压紧后，由切圆刀62进行切圆，再由推模板611将切割后的膜片推送至送纸机构66内。

碎纸机构67设置在盛膜板65的下方，用于将切割后滤膜进行粉碎，碎纸机构67的底端设置有出料口，出料口能够将粉碎后滤膜输送至反应装置内，碎纸机构67的受控端连接于控制器的输出端。

碎纸机构67包括交错设置的两排碎纸刀671以及与两排碎纸刀671之间通过驱动组件连接的碎纸驱动电机672，碎纸驱动电机672用于驱动两排碎纸刀 671相对移动，碎纸驱动电机672的受控端连接于控制器的输出端。驱动组件驱动两排碎纸刀671相对移动时，实现碎纸功能。驱动组件可以为凸轮、连杆的形式进行驱动，也可为其他形式进行驱动，只要能够实现两排碎纸刀671相对移动的功能即可。

比如，驱动组件还可以为丝杠丝母驱动的方式，即碎纸驱动电机设置有两个，每个碎纸驱动电机的输出轴分别连接一丝杠，两个丝杠分别配装连接一丝母，每一丝母与一排碎纸刀固定连接。两个碎纸驱动电机的驱动方向相反，进而带动两排碎纸刀相对运动。

盛膜板65的圆形漏孔正下方还设置有送纸机构66，送纸机构66用于将切割后的滤膜传输至碎纸机构67内部，送纸机构66的受控端连接于控制器的输出端。

送纸机构66包括送纸滚轴661以及与送纸滚轴661相连接用于驱动送纸滚轴661转动的送纸驱动电机662，送纸驱动电机662的受控端连接于控制器的输出端。送纸驱动电机662运作时能够带动送纸滚轴661转动，进而将落入到送纸滚轴661上的滤膜输送至碎纸机构67内部。

碎纸机构67的出料口底端还设置有出纸漏斗68，出纸漏斗68用于将粉碎后的滤膜输送至反应装置内部。出纸漏斗68呈倾斜状设置，出纸漏斗68的内部横截面由上至下依次减小。

被剪切的滤膜在剪切过程中会产生静电，导致剪切过的滤膜吸附在刀具上和出纸漏斗68内部，影响后续氟化物的提取。为了防止上述问题的产生，本发明出纸漏斗68的外侧壁上设置有用于除去静电的除静电系统69，碎纸机构67 和出纸漏斗68出料口内部设有供气系统，通过除静电系统69吹送离子风消除碎纸过程和输送过程产生的静电，供气系统和静电去除器的受控端连接于控制器的输出端。

剪切机箱61的底端设置在移动机构上，移动机构用于驱动装置整体左右运动，移动机构的受控端连接于控制器的输出端。移动机构为丝杠驱动机构，包括转动设置在氟化物自动测定仪上的丝杠以及连接设置在丝杠一端的移动驱动电机，丝杠与剪切机箱61的底端相配装，能够驱动本装置整体在氟化物自动测定仪上进行左右移动，进而实现出纸漏斗68和测定系统56能够移动对准反应装置。

剪切机箱61的底端侧壁上设置有限位器610，限位器610的输出端连接于控制器的输入端，进而能够对本装置的移动位置进行限制。

反应装置5，结合图22至图26所示，包括反应机箱51、反应系统55、收液囊53、底阀59、底阀驱动机构54、加液管支架58、测定系统56和排水系统57。

反应机箱51上设置有能够通过加液系统8进行加液并将滤膜内氟化物进行提取的反应系统55，反应机箱51的上方还设置有能够插入到反应系统55内进行氟化物测定的测定系统56，反应系统55的受控端连接于控制器的输出端，测定系统56与控制器交互连接。

反应系统55包括反应罐52、配液罐521、电极保护罐524、超声波分离机构、恒温器553。

反应罐52和配液罐521的下方设置有用于盛装排放残夜的收液囊53。收液囊53的顶端固定设置在反应机箱51上。

收液囊53的侧壁上连通设置有用于将反应后的液体排出的排水系统57，排水系统57的受控端连接于控制器的输出端。排水系统57包括连通设置在收液囊53侧壁上的排水管以及设置在排水管上的电磁阀，电磁阀的受控端连接于控制器的输出端。

反应罐52、配液罐521和电极保护罐524的底端设置有底阀59，底阀59 的底端设置由用于驱动底阀59升降以实现是否进行排液的底阀驱动机构54。

底阀驱动机构54包括设置在收液囊53底端的支撑板541、设置在箱体1上并与支撑板541滑动连接的导向柱542、与支撑板541之间通过弹簧547连接的丝母连接板b543以及用于驱动丝母连接板b543升降的升降机构。支撑板541 的顶端一体设置有密封腔体548，密封腔体548设置在收液囊53内，密封腔体 548的顶端与底阀59相接触，对底阀59进行支撑，当密封腔体548向下移动时即可使得底阀59打开。

升降机构包括丝母b545、与丝母b545相配装的丝杠b544以及与丝杠b544 的一端相连接的驱动电机546，丝母b545与丝母连接板b543固定连接，丝杠 b544的底端通过轴承转动设置在箱体1上，驱动电机546的受控端连接于控制器的输出端。

反应罐52设置在反应机箱51顶端面上，反应罐52包括反应罐a522和反应罐b523。

配液罐521能够将配制后反应液输送至反应罐52内。

反应罐52上设置有用于将加入滤膜后的溶液进行氟化物分离的超声波分离机构，超声波分离机构的受控端连接于控制器的输出端。

超声波分离机构包括设置在反应罐外侧壁上的超声波振荡器552以及设置在反应罐内的电磁搅拌器554，超声波振荡器552和电磁搅拌器554的受控端分别连接于控制器的输出端。超声波振荡器552和电磁搅拌器554通过定位卡板 555定位设置在反应罐外侧壁上。

超声波振荡器552能够将产生的超声波传入到反应罐内，用于氟化物的分离。同时，设置的电磁搅拌器554能够对反应罐内的溶液进行搅拌，进而保证反应罐内的溶液能够充分地将采样后滤膜上的氟化物进行提取。

本发明中的电磁搅拌器554包括驱动轴5542、电磁搅拌电机5541、磁块 5543、转子5544。驱动轴5542和磁块5543设置在密封腔体548内，磁块5543 固定设置在驱动轴5542的顶端，电磁搅拌电机5541与驱动轴5542相连接。转子5544设置在反应罐和配液罐521内，当电磁搅拌电机5541带动驱动轴5542 和磁块5543转动时即可带动转子5544转动，进而对内部的溶液起到了搅拌作用。

反应罐的外侧壁上还设置有恒温器553，恒温器553的受控端连接于控制器的输出端。恒温器553的作用是标准要求在电极检测时，使得反应罐内的溶液恒温在正负两度之内。

测定系统56包括测定电极561以及用于控制测定电极561在空间内进行运动的测定电极驱动机构，测定电极561的输出端连接于控制器的输入端，测定电极驱动机构的受控端连接于控制器的输出端。

反应罐包括反应罐a522、反应罐b523，配液罐521、反应罐a522、反应罐 b523和电极保护罐524分别设置在反应机箱51上，并能够分别与收液囊53相连通。

本发明中的吹干系统563设置在电极保护罐524上，吹干系统563连通有吹风系统。

储液系统7和加液系统8设置在在反应装置5的上方，加液系统8的加液管线聚集到加液管支架58上，通过加液管头581向配液罐521、反应罐a522和反应罐b523内加液。加液系统8的受控端连接于控制器的输出端。

加液管支架58和测定系统56固定在剪切装置6上并可上下移动，剪切装置6可以横向移动，带动加液管头581和测定系统56对准配液罐521、反应罐 a522、反应罐b523进行加液、冲洗和测试。

加液系统8包括第一加液泵81、第二加液泵82、第三加液泵83、第四加液泵84、第五加液泵85、第六加液泵86。储液系统7包括标液储备箱71、缓冲液储备箱72、盐酸储备箱73、氢氧化钠储备箱74。第一加液泵81的进液口端通过管路与标液储备箱71相连通，第二加液泵82的进液口端通过管路与供水管路相连通，第四加液泵84的进液口端通过管路与缓冲液储备箱72相连通，第五加液泵85的进液口端通过管路与盐酸储备箱73相连通，第六加液泵86的进液口端通过管路与氢氧化钠储备箱74相连通。第一加液泵81的出液口端、第二加液泵82的出液口端、第三加液泵83的出液口端、第四加液泵84的出液口端、第五加液泵85的出液口端、第六加液泵86的出液口端分别通过管路与加液管支架58上的加液管头581相连通。

第一加液泵81将标液储备箱71中的储备标液打入配液罐521，配液罐521 即为标液使用液罐中。通过第二加液泵82将水加入到配液罐521内，加水稀释到规定浓度的标液使用液，再由第三加液泵83从使用液取液管582将一定量的标液使用液打入反应罐a522，由第四加液泵84从缓冲液储备箱72中打入一定量的缓冲液，第二加液泵82加水稀释到规定浓度，通过对不同规定浓度的标液使用液的多次测定绘制标准曲线。

从剪切装置6的出纸漏斗68出来的剪切后滤纸落入到反应罐a522或反应罐b523内部，第五加液泵85将盐酸储备箱73内的盐酸进行泵送，由加液管头581打入一定量的盐酸到反应罐a522或反应罐b523。同时超声波振荡器552开始氟化物的分离工作，分离完成后，第六加液泵86从氢氧化钠储备箱74由加液管头581打入一定量的氢氧化钠，第四加液泵84从缓冲液储备箱72中打入一定量的缓冲液，通过第二加液泵82加水稀释到规定浓度。

启动电磁搅拌器554和恒温器后，通过测试电极561进行测定，进行数据读取。

测试电极561完成测试后插入电极保护罐524，下次使用之前进行清洗并由吹干系统563吹干。

本发明的实际工作过程如下。

S1、将滤膜夹的存放至储膜系统2内。

可直接将可拆卸侧板226打开，将滤膜夹依次上下叠放在储膜仓22内，放入完毕后，再将可拆卸侧板226闭合。放入后的滤膜夹在储膜仓22内有序地上下排列，并且位于最底端的滤膜夹存放在滤膜夹出料间隙225内。

S2、滤膜夹自动推送设备3将储膜系统2中的滤膜夹推入到采样设备4内的任意一个工位。

控制器控制电机运作，电机带动主动齿轮342转动，进而带动从动齿轮343 和第一丝杠341转动，进而带动丝母及与丝母固定的推臂33向后移动。推臂33 通过滤膜夹出料间隙225，将储膜仓22内的滤膜夹推出到采样设备内。此时，推臂脱离位置传感器371的感应区域，位置传感器371不再向控制器反馈推臂的位置信号，控制器控制推臂驱动机构34停止运作。

放置完成后，采样设备将滤膜夹自动密封夹紧。

S3、通过采样设备4对环境空气中氟化物进行采样、收集。

控制器控制采样泵启动，采样泵进行抽吸作业，环境中的空气从采样进气管421被吸入到装置的内部，采样进气管421中的滤膜支撑结构对所吸入的空气进行过滤，经过滤后的空气经过夹持在检测膜卡槽441内的滤膜夹，由滤膜夹内的滤膜对空气中的氟化物进行吸收，进而使得采样泵抽气将空气中的样品吸附在上下两个滤膜上，经吸收后的空气进入到弹簧风管91处，而后通过流量计47，流量计47对通过的空气流量和体积进行统计、记录。

同时，本发明中设置的空白试验结构43能够有效地排除环境中空气自动进入到采样进气管421中而对实验结果造成影响的可能性，能够有效地保证实验结果的精确性。

S4、滤膜夹自动推送设备3将采样后的滤膜夹推入到剪切装置6内。

在采样设备完成滤膜夹的采样后，控制器控制推臂驱动机构34继续运作，使得推臂将采样设备内的滤膜夹推入到剪切装置内，进而对滤膜夹进行剪切。当滤膜夹被推入到剪切装置内后，控制器控制推臂驱动机构34停止运作。

S5、剪切装置6将采样后的滤膜夹中的滤膜切圆，并将滤膜粉碎、剪切成规定的尺寸。

S51、滤膜夹自动推送设备将采样后的滤膜夹推送至盛膜板65的滤膜盛放槽651内。

S52、控制器控制驱动机构64驱动压紧器63、切圆刀62和推模板611向下运动，对滤膜夹进行夹紧切割。控制器控制电机641转动，带动压紧器63、切圆刀62和推模板611向下运动，压紧器63的底部模板631与滤膜盛放槽651 之间形成滤膜夹卡持位。同时，切圆刀62将滤膜夹内的滤膜进行切割。继续控制推模板611向下运动，由推模板611将切割后的滤膜通过圆形漏孔推送到送纸机构66的送纸滚轴661上。

S53、送纸驱动电机662驱动送纸滚轴661转动，送纸滚轴661带动切割后滤膜输送至碎纸机构67内进行粉碎。碎纸机构67的两排碎纸刀671在相对移动时，将滤膜进行粉碎。

S54、经粉碎后的滤膜落入到出纸漏斗68内，再由出纸漏斗68落入到反应装置内进行提取。

在步骤S54中，设置的除静电系统69能够消除被粉碎的滤膜在运输过程中产生的静电，使得被粉碎的滤膜能够平稳地落入到反应装置内，保证氟化物提取的正常进行。

S6、反应装置5对滤膜中的氟化物进行测定。

S61、配液。控制器控制各加液系统8中的加液泵动作，将标准储备溶液在配液罐内配制成标准使用溶液。将配液罐内配制的标准使用溶液输送至反应罐 a522或反应罐b523内。

S62、氟化物的提取。吸附有氟化物的滤膜经剪切装置剪切后，落入到反应罐a522或反应罐b523内。加入盐酸，开启超声波震荡器552，对滤膜上的氟化物进行分离。

S63、氟化物的测定。启动恒温器553和电磁搅拌器554。通过测定电极驱动机构控制测定电极561从电极保护罐524内移出，再控制测定电极561移动至反应罐的正上方，而后控制测定电极561下行，移动至反应罐内，由测定电极561对反应罐内的溶液进行测定。测定电极561将测定结果反馈至控制器，通过控制器对测定结果进行分析。

S7、滤膜夹自动推送设备3将废弃的滤膜夹推入到废滤膜夹收集仓10内进行收集。