高錳酸鹽指數在線自動分析儀的製作方法
2023-08-01 06:40:01
專利名稱：高錳酸鹽指數在線自動分析儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及化學光度滴定分析儀，尤其涉及環境水質監測中高錳酸鹽指數在線分析儀器的技術改進。
背景技術：
化學需氧量(COD)是環境監測的一個重要指標，目前，國內多採用鉻鹽在線分析法測CODCr，即以重鉻酸鉀作為消解劑，主要用於工業廢水監測；但對於地表水監測，高錳酸鹽指數(CODMn)更重要，而在測量高錳酸鹽指數方面，國內多採用手工滴定法，存在耗時長(約40分鐘/樣)、勞動強度大，不能滿足在線監測的需要；國際上，已有法國生產的Seres2000型的高錳酸鹽指數在線分析儀投放市場，但由於它是採用蠕動泵控制樣液及所有試劑的採、注及體積計量，所以其分析精度難以保證。此外，其需用外接源源不斷的冷卻水源保證滴定池的冷凝回流，不能適應國內許多現場、野外分析監測的實際情況，限制了其的應用範圍。
發明內容
本實用新型所要解決的技術問題是要提供一種滴定計量精度高、測量準確、重現性好、自動化程度高、運行成本低、在國內環境監測現場條件下便於安裝的高錳酸鹽指數在線自動分析儀。
為此，本實用新型的技術方案是一種高錳酸鹽指數在線自動分析儀，其由自動採樣器、自動計量滴定器、帶回流冷凝管的滴定池及光度檢測器諸單元依續聯接組成，而由控制系統分別從上述諸單元採集各類數據，數據處理後控制分析儀自動進行滴定分析、顯示，其特徵在於所述的自動計量滴定器，是採用電動多通道閥，作為高精度柱塞泵對接進液管、注液管的連接裝置及採液、注液狀態的切換裝置。
所述的電動多通道閥為八通道式的；其閥孔分成三組，其中A組閥孔分別接通H2SO4槽、KMnO4槽、Na2C2O4槽，B組閥孔各自接通一隻高精度柱塞泵，C組閥孔管匯合後接通滴定池注入孔。
所述的控制系統是由單片機及其輸出/輸入外設所組成，其設有光度信號對採、注液量的控制環路，可根據滴定池中的光度量值控制所述的高精度柱塞泵，實現對H2SO4、KMnO4、Na2C2O4的採集、注入量的調節。
所述的自動採樣器主要是由採樣管及蒸餾水管、前電磁三通閥、蠕動泵、後電磁三通閥、球形定量杯及注樣管串聯組成。
所述的滴定池上部是帶強風冷凝式回流管的進樣口，下部設有H2SO4、KMnO4、Na2C2O4的注入孔及池液的排空口，在排空口上還聯接有蠕動泵；滴定池中下部還附設有控溫加熱器、光度檢測器、磁力攪拌器。
所述的高精度柱塞泵是由計量步進電機驅動的注射器所構成，其採、注液的計量精度達0.87μl/步。
本實用新型由於採用了高精度注塞泵配合電動多通閥，使試劑採、注精度大大提高至微升級；樣品採、注採用蠕動泵配球形定量杯、電磁三通閥等，克服了蠕動泵採、注精度不高的缺點；而且上述結構又綜合提高了儀器的測量準確性、重現性；由於試劑、樣液的採注精度均大大提高，故滴定池等結構體積可減小，試劑、能源等消耗減少，從而降低了運行成本；滴定池的冷凝回流管採用強制風冷，實踐證明其不但不影響冷凝回流效果，而且使儀器的整體適用範圍顯著擴大，便於儀器在野外、現場安裝使用；配之以單片機對所有檢測單元的多環、協調控制包括步進電機驅動多通道閥、靈活設定加熱溫度/時間、蠕動泵自動採樣、排空等，實現了全單元、全功能、強協調的自動化，使本儀器適合於在線、高速、高精度的環境監測分析測試。
以下結合附圖對本實用新型作出說明。
圖1為本實用新型實施例的結構原理示意圖。
圖2為本實用新型實施例的電動多通道閥採液狀態示意圖。
圖3為本實用新型實施例的電動多通道閥注液狀態示意圖。
具體實施方式
如圖1所示高錳酸鹽指數在線自動分析儀的實施例，其由自動採樣器、自動計量滴定器、帶回流冷凝管的滴定池及光度檢測器諸單元依續聯接組成，而由單片機4分別從上述諸單元採集各類數據(數據採集用「來向箭頭」的虛線表示)，數據處理後控制分析儀自動進行滴定分析、顯示(控制關係用「去向箭頭」的虛線表示)，其中輸出/輸入外設4-1實現數據顯示及人機交流，其特徵在於所述的自動計量滴定器，是採用八通道式的電動多通道閥1，作為高精度柱塞泵B1、B2、B3、B4對接進液管、注液管的連接裝置及採液、注液狀態的切換裝置其閥孔分成三組，其中A組四支閥孔管A1、A2+A3、A4分別接通H2SO4槽、KMnO4槽、Na2C2O4槽，B組閥孔四個各自接通一隻高精度柱塞泵B1、B2、B3、B4，C組閥孔管四個C1、C2、C3、C4匯合後接通滴定池2的注入孔3。
所述的單片機4設有光度信號對採、注液量的控制環路，可根據滴定池2中的光度量值5控制所述的高精度柱塞泵B1、B2、B3、B4，實現對H2SO4、KMnO4、Na2C2O4的採集、注入量的調節。
所述的自動採樣器是由採樣管接通採樣杯6及樣液濾芯管21、蒸餾水管接通蒸餾水槽7，然後再將採樣管及蒸餾水管順次接通前電磁三通閥8、蠕動泵9、後電磁三通閥10，而球形定量杯11及注樣管12再分別與後電磁三通閥10串聯組成。
所述的滴定池2上部是帶冷凝式回流管13的進樣口14，冷凝式回流管13是靠強制風冷電扇15進行強制散熱降溫，滴定池2下部設有H2SO4、KMnO4、Na2C2O4的注入孔3及池液的排空口16，在排空口16上還聯接有蠕動泵17；滴定池2中下部還附設有測溫頭18-0及控溫加熱器18、光度檢測器19、磁力攪拌器20。
所述的高精度柱塞泵B1、B2、B3、B4是由計量步進電機(未示出)驅動的注射器所構成，其採、注液的計量精度達0.87μl/步。
當開啟電源引入被測樣液進入樣液濾芯管21，單片機4即控制前電磁三通閥8關閉蒸餾水管、使採樣管連通採樣杯6，控制後電磁三通閥10關閉注樣管12、而連通球形定量杯11，並同時啟動蠕動泵9自樣液濾芯管21經採樣杯6向球形定量杯11抽取樣液，儘管蠕動泵9的計量精度不高，但經過球形定量杯11固定容積的自動恆定，可消除採樣量波動，保證高精度採樣；採樣完成，單片機4控制後電磁三通閥10關閉與蠕動泵的連接、而連通球形定量杯11與注液管12，向滴定池2的進樣口14進樣。
隨後單片機4控制儀器進入以下對H2SO4、KMnO4、Na2C2O4的採、注進程。
如圖1、2所示電動多通道閥1的閥孔流路，是由緊貼且可繞軸相對轉動的兩塊閥片定子1-1、及轉子1-2(均展開表示)所組成，定子1-1及轉子1-2中的實線表示閥片內部通路，叉號「×」表示通路封閉，實線箭頭表示液體流向(下同)。在定子1-1上，高精度柱塞泵B1、B2、B3、B4所接閥孔順次相間；在轉子1-2上，注液流路C1、C2、C3、C4所接閥孔順次相間，進液流路A1、A2、A3、A4所接閥孔也順次相間，且A3、A2均接通KMnO4槽，注液流路C1、C2、C3、C4所接閥孔又與進液流路A1、A2、A3、A4所接閥孔順次相鄰；緊接圖1中的樣液採集程序完成後，單片機4控制電動多通道閥1的轉子1-2轉動切換使高精度柱塞泵B1、B2、B3、B4分別與進液流路A1、A2、A3、A4對接連通，並驅動步進電機(未示出)帶動高精度柱塞泵B1、B2、B3、B4分別對H2SO4槽、KMnO4槽、Na2C2O4槽進行計量抽液。
如圖1、3所示上述計量抽液程序完成、轉入注液程序，單片機4控制電動多通道閥1的轉子1-2轉動切換使高精度柱塞泵B1、B2、B3、B4與注液流路C1、C2、C3、C4對接連通，而將進液流路A1、A2、A3、A4空置，並驅動步進電機(未示出)按照設定的程序帶動高精度柱塞泵B1、B2、B3、B4分別向滴定池2底部注入孔3作計量注液；該動作同時，單片機4控制整個滴定池2系統升溫、攪拌、測光，直到光度發生躍遷達到滴定終點止，其中，強風冷凝式回流管13將加熱揮發出來的溶液冷凝回流入滴定池2，以保證分析的準確性、重現性；單片機4向輸出/輸入外設4-1輸出檢測結果並記錄，然後，單片機4再驅動前、後電磁三通閥8、10、蠕動泵9、17配合動作，實施排除殘液、抽取蒸餾水清洗管路和滴定池2，然後進入下一輪樣品的分析循環。
權利要求1.一種高錳酸鹽指數在線自動分析儀，是由自動採樣器、自動計量滴定器、帶回流冷凝管的滴定池及光度檢測器諸單元依續聯接組成，而由控制系統分別從上述諸單元採集各類數據，數據處理後控制分析儀自動進行滴定分析、顯示，其特徵在於所述的自動計量滴定器，是採用電動多通道閥，作為高精度柱塞泵對接進液管、注液管的連接裝置及採液、注液狀態的切換裝置。
2.如權利要求1所述的高錳酸鹽指數在線自動分析儀，其特徵在於所述的電動多通道閥為八通道式的；其閥孔分成三組，其中A組閥孔分別接通H2SO4槽、KMnO4槽、Na2C2O4槽，B組閥孔各自接通一隻高精度柱塞泵，C組閥孔管匯合後接通滴定池注入孔。
3.如權利要求1或2中所述的高錳酸鹽指數在線自動分析儀，其特徵在於所述的控制系統是由單片機及其輸出/輸入外設所組成，其設有光度信號對採、注液量的控制環路，可根據滴定池中的光度量值控制所述的高精度柱塞泵，實現對H2SO4、KMnO4、Na2C2O4的採集、注入量的調節。
4.如權利要求3所述的高錳酸鹽指數在線自動分析儀，其特徵在於所述的自動採樣器主要是由採樣管及蒸餾水管、前電磁三通閥、蠕動泵、後電磁三通閥、球形定量杯及注樣管串聯組成。
5.如權利要求4所述的高錳酸鹽指數在線自動分析儀，其特徵在於所述的滴定池上部是帶強風冷凝式回流管的進樣口，下部設有H2SO4、KMnO4、Na2C2O4的注入孔及池液的排空口，在排空口上還聯接有蠕動泵；滴定池中下部還附設有控溫加熱器、光度檢測器、磁力攪拌器。
6.如權利要求5所述的高錳酸鹽指數在線自動分析儀，其特徵在於所述的高精度柱塞泵是由計量步進電機驅動的注射器所構成，其採、注液的計量精度達0.87μl/步。
專利摘要一種高錳酸鹽指數在線自動分析儀,由自動採樣器、自動計量滴定器、帶回流冷凝管的滴定池及光度檢測器諸單元依續組成,單片機從諸單元採集數據、控制自動分析顯示,其特徵為:自動計量滴定器是採用八通道式電動多通道閥,作為高精度柱塞泵對接試劑的進、注液管的連接及切換裝置;單片機的光度信號控制環路可對H
文檔編號G01N35/00GK2504641SQ01257250
公開日2002年8月7日 申請日期2001年10月31日 優先權日2001年10月31日
發明者張磊, 孫軍, 付強, 黃海萍, 李曙, 許浩亮, 莫俊喜, 俱曉峰, 鄧耀輝 申請人:湖南力合科技發展有限公司