採用氣液分離膜的分子吸收光譜儀的製作方法

2023-06-05 02:58:01 2

本實用新型涉及水質監測技術領域，具體設計一種利用高分子氣液分離膜的分子吸收光譜儀。

背景技術：

水資源是人類最重要的自然資源，是人類賴以生存和發展的基本條件。近年來隨著水資源汙染日益嚴重，水質監測作為水汙染控制工作中的基礎性工作，為水環境管理、汙染源控制、環境規劃等提供科學依據，對整個水環境保護、水汙染控制以及維護水環境健康方面起著至關重要的作用。

水質分析指標項目繁多，因用途的不同檢測方法也各不相同。氣相分子吸收光譜法(Gas-Phase Molecular Absorption Spectrometry,以下簡稱GPMAS)根據待測水樣組份分解的氣體濃度與特徵光吸收強度遵循朗伯-比耳定律(Beer-Lambert Law)這一原則來測定水中汙染物成分的定量分析。

在利用GPMAS測定氨氮(NH3-N)、硝酸鹽氮(NO3-N)等水體汙染物時，將樣品與試劑(三氯化鈦)注入一個混合反應器，在70℃以上環境中實現液相中的待測組份轉換為氣體，通過乾燥除水後將氣體除水後送入測量系統。

為了有效的通過化學反應將液相中的待測組份轉換為氣體，使氣體從液相樣品中分離出來並載入測量系統，目前儀器大多包括進樣裝置、加熱裝置、反應裝置、乾燥裝置、檢測裝置、清洗裝置、稀釋裝置。而且採用的乾燥裝置大多是乾燥劑或半導體製冷除水裝置，乾燥劑吸收水分後易板結或受潮，導致氣體的通透性變差，進而對測定結果產生影響，需要經常更換。採用半導體製冷除水，由於反應液在較高溫度下反應，因此為了達到有效的製冷除水效果，需要較大功率的製冷裝置，在冷卻過程中產生的氣體容易吸附在管壁上，影響檢測精度。因此，這種分子吸收光譜儀裝置的主要缺點是設備結構複雜，操作繁瑣，清洗時間長，需要大量去離子水，體積和功耗較大，並且不易攜帶，不能滿足現場戶外環境監測的需求。

技術實現要素：

本實用新型針對目前的分子吸收光譜儀裝置設備結構複雜，需要單獨配置乾燥裝置，體積和功耗較大，並且不易攜帶的問題，提出一種採用氣液分離膜的分子吸收光譜儀。

本實用新型的採用氣液分離膜的分子吸收光譜儀，包括反應器、檢測器。

所述反應器的內腔中安裝有氣液分離膜，所述氣液分離膜將反應器的內腔上下分隔成第一反應腔和第二反應腔。

所述第一反應腔與檢測器的內腔通過輸送管路相連通。

所述第二反應腔連接有進樣裝置和載氣裝置。

所述檢測器安裝有光源以及能夠接收光源發出的光線的檢測裝置。

優選的是，所述檢測器兩端分別設置有進氣口和廢氣口，所述進氣口與輸送管路相連，所述廢氣口連接有淨化裝置。

優選的是，所述光源和檢測裝置分別位於檢測器的兩端。

優選的是，所述第一反應腔設置有出氣口，所述出氣口安裝有出氣控制閥。

優選的是，所述輸送管路安裝有輸送控制閥。

優選的是，所述第二反應腔內安裝有加熱器。

優選的是，所述加熱器安裝在第二反應腔設置的進樣口上，所述進樣口與進樣裝置相連。

優選的是，所述第二反應腔設置有排液口，所述排液口連接有拍液泵。

本實用新型的有益效果是：採用氣液分離膜的分子吸收光譜儀使待測水樣與試劑在反應器內反應後，直接通過氣液分離膜，將反應產生的氣體中的水濾除，並且氣液分離膜位於反應器內，使反應裝置與乾燥裝置相結合，大大簡化了系統，設備操作簡單，便於儀器的小型化和可攜式設計，可對待測樣品進行現場測定，增加了儀器的使用範圍。利用氣液分離膜最為除水乾燥機構，無需再使用任何乾燥介質或氣體除水裝置，除水效率高，減少待測氣體的管壁吸附，提高了儀器的使用壽命，測定數據精密度更佳。

檢測器的進氣和排氣位於兩端，使反應產生的待測氣體能夠更長時間的在檢測器內流動，保證氣體檢測的準確性。檢測器排出的廢氣通過淨化裝置淨化後送入大氣中，避免檢測作業造成汙染。

檢測器的光源和檢測裝置也位於兩端，使光線分布的範圍最大化，從另一方面提高了氣體檢測的準確性。

第一反應腔設置出氣控制閥控制的出氣口，設備使用過程中能夠對反應器中的壓力進行平衡，使待測水樣和試劑能夠順利的進入到反應器中；能夠在待測氣體濃度過高時，對氣體進行分流，避免反應器內壓力過大，造成爆炸的危險；能夠使設備進行水樣檢測前，進行反應器清洗的載氣能夠順利進入，並將反應器中的氣體排出。

輸送控制閥控制反應器與檢測器之間連接的通斷，在反應器中待測氣體濃度較低時，使待測氣體能夠在反應器中富集，保證送入檢測器中氣體的濃度，保證氣體檢測的精度。

加熱器能夠對待測水樣和試劑進行加熱，加快反應速度。並且加熱器位於進樣口上，使待測水樣和試劑剛剛進入反應器即受到加熱，增強加熱催化反應的效果。

排液口連接拍液泵，能夠快速將反應後的廢液排出，便於反應器的清洗，然後進行下一次檢測。

附圖說明

附圖1為採用氣液分離膜的分子吸收光譜儀的結構示意圖。

具體實施方式

為了能進一步了解本實用新型的結構、特徵及其它目的，現結合所附較佳實施例詳細說明如下，所說明的較佳實施例僅用於說明本實用新型的技術方案，並非限定本實用新型。

本實用新型的具體實施方式如下：

如圖1所示，採用氣液分離膜的分子吸收光譜儀包括反應器1、檢測器2。

反應器1的內腔中安裝有氣液分離膜3，氣液分離膜3將反應器的內腔上下分隔成第一反應腔1.1和第二反應腔1.2。

氣液分離膜即高分子氣液分離膜，是一種選擇性透過膜，能夠使氣體通過，氣體中的水分則無法通過。

第一反應腔1.1與檢測器1的內腔通過輸送管路相連通。

第二反應腔1.2連接有進樣裝置4和載氣裝置5。進樣裝置4可將水樣和試劑送入到第二反應腔1.2中，載氣裝置5則能夠將載氣通入到第二反應腔1.2中，載氣可為高純氮氣或淨化後的空氣。

檢測器2安裝有光源6以及能夠接收光源6發出的光線的檢測裝置7。光源6採用Zn燈等能夠發出特定波長譜線的發光裝置，發出的光射入檢測器2的內腔中，然後被檢測裝置7接收，檢測裝置7測得接收到光線的光強。

進行水樣檢測時，通過進樣裝置，將水樣和試劑送入到反應器1中。水樣和試劑在反應器1內的第二反應腔1.2中反應，產生待測氣體。待測氣體產生並富集至一定濃度，反應器1內是正壓後，關閉進樣裝置4，打開載氣裝置5，向反應器1內通入高壓的載氣。載氣將待測氣體向上推頂，通過氣液分離膜3，將待測氣體中的水分濾除，然後送入到檢測器2內。檢測器2中光源6發射出的光被檢測裝置7接收，通入到檢測器2內的待測氣體使檢測裝置7接收到的光線強度發生變化。記錄檢測裝置7的測量信號值，測定出水樣中汙染物成分，並進行定量分析。

為了提高待測氣體檢測的精準度，檢測器2兩端分別設置有進氣口和廢氣口，光源6和檢測裝置7分別位於檢測器2的兩端。進氣口與輸送管路相連，廢氣口連接有淨化裝置8。

待測氣體從進氣口進入，從廢氣口排出，使其能夠在檢測器2內全面覆蓋，而光源6射出的光線也同時覆蓋整個檢測器2，增加了待測氣體影響光線強度的程度，使光線強度的變化更加明顯，更加容易檢測到，提高檢測靈敏度，增強檢測精度。

待測氣體完成檢測作業後，通過廢氣口進入淨化裝置8，淨化裝置8將氣體中有害成分濾除，使排入大氣內的氣體符合排放標準，避免汙染大氣。

為了平衡反應器1內的壓力，第一反應腔設置1.1有出氣口，出氣口安裝有出氣控制閥9。在進行水樣檢測時，水樣和試劑通過反應器1內的過程中，出氣控制閥9將出氣口打開，水樣和試劑的進入將反應器1中原有氣體推出，使水樣和試劑能夠順利進入反應器1中。

在水樣檢測之前，打開出氣控制閥9，通過載氣裝置5向反應器1中通過高壓的載氣，將反應器1內原有氣體通過出氣口排空，對反應器1進行清洗。載氣進一步進入檢測器2中，將檢測器2內原有氣體推出，對檢測器2也進行清洗。載氣進入並充滿檢測器2後，光源6射出光電穿過載氣被檢測裝置7接收，檢測裝置7記錄基線信號，作為氣體檢測的基礎數據。

在水樣檢測進行的過程中，當待測氣體濃度過高時，打開出氣控制閥9，使一部分待測氣體能夠通過出氣口排出，避免反應器1內壓力過大，發生爆炸。

為了控制反應器與檢測器之間連接的通斷，輸送管路安裝有輸送控制閥10。在反應器1中待測氣體濃度較低時，關閉輸送控制閥10，斷開輸送管路，使待測氣體能夠在反應器1中富集，當待測氣體達到濃度要求後，在打開保證輸送控制閥10，將待測氣體送入檢測器2中，使進入檢測器2內的待測氣體濃度。

在進行反應器1清洗時，關閉輸送控制閥10，使載氣將反應器1內原有氣體全部通過出氣口排空。反應器1清洗完成後，清洗反應器2時，打開輸送控制閥10，關閉出氣控制閥9，使載氣全部進入檢測器2中，將檢測器2內氣體通過廢氣口排空。

為了加快水樣和試劑的反應速度，第二反應腔1.2內安裝有加熱器11，加熱器11增加反應器1內溫度，加快反應速度。加熱器11安裝在第二反應腔1.2設置的進樣口上，進樣口與進樣裝置4相連，使剛從進樣口進入的水樣和試劑就收到加熱器11的加熱，進一步增加反應速度，提高檢測作業整體的效率。

為了將反應器1內中的廢液排空，第二反應腔1.2設置有排液口，排液口連接有拍液泵12。拍液泵12提供動力，加快反應器1內廢液的排出。進行反應器1清洗時通入的載氣也將反應器1內原有液體通過排液口排出，保證反應器1內潔淨，以便進行下一次水樣檢測，保證下一次水樣檢測的準確性。