環境水樣在線自動檢/監測的水樣分配器的製作方法

2023-06-10 13:17:26 1

專利名稱：環境水樣在線自動檢/監測的水樣分配器的製作方法
技術領域：
本發明屬於環境水樣的技術測定領域，特別涉及一種環境水樣中使用的用於水樣在線自動檢/監測的水樣分配器。
背景技術：
隨著全球工業化進程的飛速發展和人口的急劇增加，環境的日益惡化引起了世界各國的高度重視。水作為動物、植物和人類賴以生存的重要條件之一，隨著工業、農業生產的發展和人類活動的增長，環境水質日趨惡化。為了有效控制水環境日益惡化的趨勢，各國對水質環境質量標準進行了進一步的修訂和實施，同時各國對水環境質量監測的要求也越來越高。環境水樣在線監測可克服離線樣品分析的諸如因氣體交換、化學反應和生物代謝引起的水質快速變化從而影響測定結果的缺點，而引起了人們廣泛重視。早在1970年美國和日本等發達國家對河流、湖泊等地表水開展了自動在線監測，同時對城市和企業的汙水處理廠排水也實行自動在線監測。在我國為了實現國家環境保護「九五計劃和2010年遠景目標」，迫切要求在汙染物排放總量控制實施過程中，提高水質監測技術水平，採用汙染物在線自動監測儀器，對汙染源實施總量在線監測。
在環境監測中，儀器的發展及進步起著至關重要的作用。就國內環境監測現狀來看，水樣的合理採集、保存及待測汙染物的提取、分離、濃縮、定量測定等監測分析方法有待提高與加強，尤其是有機汙染物的監測，從測定項目、儀器設備到技術水平與國外差距較大，急需開發可用於有機汙染物的採樣、富集、分離、鑑定和分析的集成化監測儀器。
水樣在線自動檢/監測時，水樣樣品的分配是整個水質自動監測系統中最基本和最關鍵的技術之一，它們的良好運行保證各個管路的切換和連接，使得監測系統其他的工作單元如樣品預處理單元、分析單元、控制單元等成為一個有機的整體。目前國內市場所銷售的具有樣品分配功能的儀器大多為國外進口產品，而且都作為整套監測系統的集成部件之一，如法國Chemline在線水質監測系統、德國MFB多物種淨水監測儀、德國事件觸發自動水採樣系統、美國伊斯柯(ISCO)公司6712系列採樣儀、美國I36-6712全尺寸可攜式水質採樣儀和美國ISCO公司3700型廢水自動採樣儀等，這些儀器不僅價格較高，無法與國產監測儀器配套使用，一經損壞很難修理，從而大大限制了其應用。國產化商品中比較成熟運用樣品分配技術的水質監測儀器有北京市東西電子技術研究所研製的EW-2100型幹法汙水COD在線監測系統、北京市水利自動化研究所研製的水環境水質自動監測系統等。西安交通大學、浙江大學等國內科研機構也加入了水質監測儀器的研究行列，但是在這些研究成果中水樣品的分配和管路的切換大多採用了傳統的六通閥、八通閥或多功能轉向閥，從而造成自動化程度不高，穩定性不強，測量精密度較差。為此，一種自動化程度高、穩定性強、價格適中、適用性廣泛，且適合我國國情，的用於水樣在線自動檢/監測的水樣分配器必將具有廣闊的應用前景。

發明內容
本發明的目的在於提供一種環境水樣在線自動檢/監測的水樣分配器；該分配器通過操作面板輸入參數及進行狀態顯示，可分別對電磁閥進行定時開/關，達到無人值守連續自動運行，在樣品分配過程中可與計算機相連，做到可視化與自動化；易與動力裝置、水樣預處理裝置、自動清洗裝置和分析單元集成化；整體結構牢固可靠，便於搬運裝卸和保養維護。
本發明的技術方案如下本發明提供的環境水樣在線自動檢/監測的水樣分配器，包括一機箱(9)；設置在機箱內的第一電磁閥(1)、第二電磁閥(2)、第三電磁閥(3)、第四電磁閥(4)和第五電磁閥(5)；所述第一電磁閥(1)、第二電磁閥(2)和第三電磁閥(3)的一端分別通過管道與蠕動泵(6)相連，另一端分別通過管道與水樣樣品池(11)、清洗池(22)和洗脫液池(33)相連通；所述第四電磁閥4和第五電磁閥5的一端分別通過管道與富集柱(7)相連，另一端分別通過管道與廢液池(44)和流通池(55)相連通；流通池(55)內放置有螢光傳感器(8)；以及按下述從a)至c)的程序反覆循環程序控制各電磁閥開啟/關閉的程序主控制器10；所述從a)至c)的程序為
a)程序主控制器首先控制第一電磁閥1和第四電磁閥4開啟，第二電磁閥2、第三電磁閥3和第五電磁閥5關閉；樣品池11中的水樣品通過蠕動泵6流經富集柱7，剩餘水樣品通過第四電磁閥4流至廢液池44；b)程序主控制器再控制第二電磁閥2和第四電磁閥4開啟，第一電磁閥1、第三電磁閥(3)和第五電磁閥5關閉；清洗池22中的清洗液通過蠕動泵6流經富集柱7，洗去富集柱7上的雜質，雜質通過第四電磁閥4流至廢液池44；c)程序主控制器又控制第三電磁閥3和第五電磁閥5開啟，第一電磁閥1、第二電磁閥2和第四電磁閥4關閉；洗脫液池33中的洗脫液通過蠕動泵6流經富集柱7，洗脫掉富集柱7上吸附的待測汙染物，待測汙染物通過第五電磁閥5流至流通池55；所述的富集柱7為石英管富集柱，其石英管內填充大孔吸附樹脂。所述水樣品流經富集柱7的流速為2.0-3.5ml/min。所述的清洗液流經富集柱7的流速為1.5-4.5ml/min。所述的洗脫液流經富集柱7的流速為2.5-4.5ml/min。所述的管道為矽膠管、聚四氟乙烯管、聚苯乙烯管或聚乙烯管。
所述的程序主控制器的電源開關和操作面板設置在機箱(9)的前面板上；其操作面板上設有起鼓工藝製作的功能鍵和數字鍵，以備進行參數輸入；其操作面板上還設有電源、時間倒計時及各電磁閥開啟/關閉狀態的指示燈。
本發明提供的環境水樣在線自動檢/監測的水樣分配器，其整機大小長330mm×寬245mm×高166mm；電源開關與操作面板均位於機箱同側；操作面板上有三個功能鍵和十個數字鍵，按鍵均經起鼓工藝，可進行參數輸入；操作面板上還置有電源指示、工作閥門指示與時間倒計時指示，以便於操作者了解其工作狀態；五個電磁閥置於機箱內部，通過程序主控制器控制電磁閥開/關並循環進行，樣品可經過電磁閥進行在線分配；分配管道可選擇矽膠管、聚四氟乙烯管、聚苯乙烯管、聚乙烯管等，選擇面廣。
該儀器抗高負荷、採樣頻率高、性能穩定、自動化功能強、操作簡單，可以非常方便的與採樣裝置、動力裝置、水樣預處理裝置、自動清洗裝置和分析單元集成化，特別適合作為水質監測系統，如可攜式、自動化的船載走航監測系統中的配水單元，為環境在線監測系統的集成化提供有力的支持。
本分配控制器與現有的樣品分配儀器相比優點是程序控制閥門的周期性開/關並循環進行，自動化程度高，分配效率高，性能穩定，便於攜帶，成本低廉，不僅可用於在線環境監測，也可供大專院校、科研院所進行室內實驗，從而具有廣闊的應用前景。


附圖1為本發明的結構示意圖；附圖2為本發明的機箱及設置在機箱內的各電磁閥的示意圖；其中第一電磁閥1第二電磁閥2第三電磁閥3第四電磁閥4 第五電磁閥5 蠕動泵6富集柱7 螢光傳感器8 樣品池11清洗液池22 洗脫液池33廢液池44流通池55 管道111、222、333、444、555機箱9程序主控制器10具體實施方式
下面結合附圖及實施例進一步描述本發明。
實施例1.
本實施例為使用本發明的環境水樣在線自動檢/監測的水樣分配器，在線檢測河水中的螢光性有機汙染物首先，將本發明的水樣分配器機箱9內的與第一電磁閥1相連通的管道111與樣品池11相連通；與第二電磁閥2相連通的管道222與清洗池22相連通；與第三電磁閥3相連通的管道333與洗脫池33相連通；與第四電磁閥4相連通的管道444與廢液池44相連通；與第五電磁閥5相連通的管道555與流通池55相連通；將第一電磁閥1、第二電磁閥2和第三電磁閥3的另一端分別通過管道與蠕動泵6相連通；將第四電磁閥4和第五電磁閥5的的另一端分別通過管道與富集柱7相連通；再用程序主控制器10按下述程序控制各電磁閥開啟或關閉a)程序主控制器首先控制第一電磁閥1和第四電磁閥4開啟，第二電磁閥2、第三電磁閥3和第五電磁閥5關閉；樣品池11中的水樣品通過蠕動泵6流經富集柱7，剩餘水樣品通過第四電磁閥4流至廢液池44；b)程序主控制器再控制第二電磁閥2和第四電磁閥4開啟，第一電磁閥1、第三電磁閥(3)和第五電磁閥5關閉；清洗池22中的清洗液通過蠕動泵6流經富集柱7，洗去富集柱7上的雜質，雜質通過第四電磁閥4流至廢液池44；c)程序主控制器又控制第三電磁閥3和第五電磁閥5開啟，第一電磁閥1、第二電磁閥2和第四電磁閥4關閉；洗脫液池33中的洗脫液通過蠕動泵6流經富集柱7，洗脫掉富集柱7上吸附的待測汙染物，待測汙染物通過第五電磁閥5流至流通池55；待測汙染物進入放置在流通池55中的螢光傳感器8，螢光傳感器8對待測汙染物進行檢測或監測；程序主控制器控制各電磁閥循環重複上述a)至c)的控制步驟，便實現了環境水樣在線自動檢/監測。
本實施例中富集柱7為石英管富集柱，其石英管內填充大孔吸附樹脂，外徑1cm，內徑0.8cm，長5cm。水樣品流經富集柱7的流速為2.0ml/min，過程持續時間120秒。
所述的清洗液為含20％乙腈(V∶V)的水溶液，流經富集柱7的流速為1.5ml/min。
所述的洗脫液為含50％乙腈(V∶V)的水溶液，流經富集柱7的流速為2.5ml/min，過程持續時間100秒。
所述的管道為矽膠管、聚四氟乙烯管、聚苯乙烯管或聚乙烯管。
實施例2.
本實施例為使用本發明的環境水樣在線自動檢/監測的水樣分配器，在線檢測河水中的有毒重金屬離子首先，將本發明的水樣分配器機箱9內的與第一電磁閥1相連通的管道111與樣品池11相連通；與第二電磁閥2相連通的管道222與清洗池22相連通；與第三電磁閥3相連通的管道333與洗脫池33相連通；與第四電磁閥4相連通的管道444與廢液池44相連通；與第五電磁閥5相連通的管道555與流通池55相連通；將第一電磁閥1、第二電磁閥2和第三電磁閥3的另一端分別通過管道與蠕動泵6相連通；將第四電磁閥4和第五電磁閥5的的另一端分別通過管道與富集柱7相連通；再用程序主控制器按下述順序控制各電磁閥開啟或關閉
a)程序主控制器首先控制第一電磁閥1和第四電磁閥4開啟，第二電磁閥2、第三電磁閥3和第五電磁閥5關閉；樣品池11中的水樣品通過蠕動泵6流經富集柱7，剩餘水樣品通過第四電磁閥4流至廢液池44；b)程序主控制器再控制第二電磁閥2和第四電磁閥4開啟，第一電磁閥1、第三電磁閥(3)和第五電磁閥5關閉；清洗池22中的清洗液通過蠕動泵6流經富集柱7，洗去富集柱7上的雜質，雜質通過第四電磁閥4流至廢液池44；c)程序主控制器又控制第三電磁閥3和第五電磁閥5開啟，第一電磁閥1、第二電磁閥2和第四電磁閥4關閉；洗脫液池33中的洗脫液通過蠕動泵6流經富集柱7，洗脫掉富集柱7上吸附的待測汙染物，待測汙染物通過第五電磁閥5流至流通池55；待測汙染物進入原子吸收分光光度計8，原子吸收分光光度計8對待測汙染物進行檢測或監測；主控制器控制各電磁閥循環重複上述a)至c)的控制步驟，便實現了環境水樣在線自動檢/監測。
本實施例中富集柱7為石英管富集柱，其石英管內填充離子螯合樹脂，外徑1cm，內徑0.8cm，長5cm。水樣品流經富集柱7的流速為2.5ml/min，過程持續時間150秒。
所述的清洗液為純水，流經富集柱7的流速為2.5ml/min。
所述的洗脫液為0.1moL/L的鹽酸水溶液，流經富集柱7的流速為2.5ml/min，過程持續時間100秒。
所述的管道為矽膠管、聚四氟乙烯管、聚苯乙烯管或聚乙烯管。
實施例3.
本實施例為使用本發明的環境水樣在線自動檢/監測的水樣分配器，在線分離並檢測河水中的多環芳烴首先，將本發明的水樣分配器機箱9內的與第一電磁閥1相連通的管道111與樣品池11相連通；與第二電磁閥2相連通的管道222與清洗池22相連通；與第三電磁閥3相連通的管道333與洗脫池33相連通；與第四電磁閥4相連通的管道444與廢液池44相連通；與第五電磁閥5相連通的管道555與流通池55相連通；將第一電磁閥1、第二電磁閥2和第三電磁閥3的另一端分別通過管道與蠕動泵6相連通；將第四電磁閥4和第五電磁閥5的的另一端分別通過管道與富集柱7相連通；再用程序主控制器按下述順序控制各電磁閥開啟或關閉a)程序主控制器首先控制第一電磁閥1和第四電磁閥4開啟，第二電磁閥2、第三電磁閥3和第五電磁閥5關閉；樣品池11中的水樣品通過蠕動泵6流經富集柱7，剩餘水樣品通過第四電磁閥4流至廢液池44；b)程序主控制器再控制第二電磁閥2和第四電磁閥4開啟，第一電磁閥1、第三電磁閥(3)和第五電磁閥5關閉；清洗池22中的清洗液通過蠕動泵6流經富集柱7，洗去富集柱7上的雜質，雜質通過第四電磁閥4流至廢液池44；c)程序主控制器又控制第三電磁閥3和第五電磁閥5開啟，第一電磁閥1、第二電磁閥2和第四電磁閥4關閉；洗脫液池33中的洗脫液通過蠕動泵6流經富集柱7，洗脫掉富集柱7上吸附的待測汙染物，待測汙染物通過第五電磁閥5流至流通池55；待測汙染物進入HPLC-UV進行分離，分離後以紫外檢測器對待測汙染物進行檢測或監測；主控制器控制各電磁閥循環重複上述a)至c)的控制步驟，便實現了環境水樣在線自動檢/監測。
本實施例中富集柱7為石英管富集柱，其石英管內填充C-18鍵合矽膠，外徑1cm，內徑0.8cm，長5cm。水樣品流經富集柱7的流速為3.5ml/min，過程持續時間200秒。
所述的清洗液為含30％乙腈(V∶V)的水溶液，流經富集柱7的流速為4.0ml/min。
所述的洗脫液為含50％甲醇(V∶V)的水溶液，流經富集柱7的流速為4.5ml/min，過程持續時間100秒。
所述的管道為矽膠管、聚四氟乙烯管、聚苯乙烯管或聚乙烯管。
實際上，水樣品流流經富集柱7的流速，清洗液流經富集柱7的流速，及洗脫液流經富集柱7的流速可以不作限定(上述實施例中的流速只是實施例的較佳選擇)，可根據需要由操作人員自行掌握，這屬於本領域的普通技術人員應該掌握的技術。
權利要求
1.一種環境水樣在線自動檢/監測的水樣分配器，其特徵在於，包括一機箱；設置在機箱內的第一電磁閥(1)、第二電磁閥(2)、第三電磁閥(3)、第四電磁閥(4)和第五電磁閥(5)；所述第一電磁閥(1)、第二電磁閥(2)和第三電磁閥(3)的一端分別通過管道與蠕動泵(6)相連，另一端分別通過管道與水樣樣品池(11)、清洗池(22)和洗脫液池(33)相連通；所述第四電磁閥4和第五電磁閥5的一端分別通過管道與富集柱(7)相連，另一端分別通過管道與廢液池(44)和流通池(55)相連通；流通池(55)內放置有檢測器(8)；以及按下述從a)至c)的程序反覆循環程序控制各電磁閥開啟/關閉動作的程序主控制器(10)；所述從a)至c)的程序為a)程序主控制器首先控制第一電磁閥(1)和第四電磁閥(4)開啟，第二電磁閥(2)、第三電磁閥(3)和第五電磁閥(5)關閉；樣品池(11)中的水樣品通過蠕動泵(6)流經富集柱(7)，剩餘水樣品通過第四電磁閥(4)流至廢液池(44)；關閉b)程序主控制器再控制第二電磁閥(2)和第四電磁閥(4)開啟，第一電磁閥(1)、第三電磁閥(3)和第五電磁閥(5)關閉；清洗池(22)中的清洗液通過蠕動泵(6)流經富集柱(7)，洗去富集柱(7)上的雜質，雜質通過第四電磁閥(4)流至廢液池(44)；c)程序主控制器又控制第三電磁閥(3)和第五電磁閥(5)開啟，第一電磁閥(1)、第二電磁閥(2)和第四電磁閥(4)關閉；洗脫液池(33)中的洗脫液通過蠕動泵(6)流經富集柱(7)，洗脫掉富集柱(7)上吸附的待測汙染物，待測汙染物通過第五電磁閥(5)流至流通池(55)。
2.按權利要求1所述的環境水樣在線自動檢/監測的水樣分配器，其特徵在於，所述的富集柱(7)為石英管富集柱，其石英管內填充大孔吸附樹脂。
3.按權利要求1所述的環境水樣在線自動檢/監測的水樣分配器，其特徵在於，水樣品流經富集柱(7)的流速為2.0-3.5ml/min。
4.按權利要求1所述的環境水樣在線自動檢/監測的水樣分配器，其特徵在於，所述的清洗液流經富集柱(7)的流速為1.5-4.0ml/min。
5.按權利要求1所述的環境水樣在線自動檢/監測的水樣分配器，其特徵在於，所述的洗脫液流經富集柱(7)的流速為2.5-4.5ml/min。
6.按權利要求1所述的環境水樣在線自動檢/監測的水樣分配器，其特徵在於，所述的管道為矽膠管、聚四氟乙烯管、聚苯乙烯管或聚乙烯管。
7.按權利要求1所述的環境水樣在線自動檢/監測的水樣分配器，其特徵在於，所述的程序主控制器的電源開關和操作面板設置在機箱(9)的前面板上；其操作面板上設有起鼓工藝製作的功能鍵和數字鍵，以備進行參數輸入；其操作面板上還設有電源、時間倒計時及各電磁閥開啟/關閉狀態的指示燈。
全文摘要
本發明和涉及的環境水樣在線自動檢測/監測的水樣分配器，包括一機箱；設置在機箱內的第一、二、三、四、和第五電磁閥；第一、二和第三電磁閥的一端分別通過管道與蠕動泵相連，另一端分別通過管道與水樣樣品池、清洗池和洗脫液池相連通；第四和第五電磁閥的一端分別通過管道與富集柱相連，另一端分別通過管道與廢液池和流通池相連通；流通池內放置有檢測器；程序主控制器反覆循環程序控制各電磁閥開啟/關閉動作並循環進行，以使各電磁閥按需要開啟或關閉，而達到環境水樣在線自動檢測/監測的水樣分配。具有自動化程度高，分配效率高，性能穩定，使用方便，成本低廉，適用範圍廣等諸多優點，具有廣闊的應用前景。
文檔編號G01N35/08GK1782711SQ20041009617
公開日2006年6月7日 申請日期2004年11月30日 優先權日2004年11月30日
發明者林金明, 王栩, 魏彥林 申請人:中國科學院生態環境研究中心