痕量鈉離子自動快速測定方法及測定裝置的製作方法

2023-05-02 00:29:26 2

專利名稱：痕量鈉離子自動快速測定方法及測定裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及對痕量鈉離子自動快速測定方法及實現該方法的測定裝置。屬於化學分析和定量的技術領域。本發明適用於火電廠的鍋爐給水、蒸汽、凝結水、發電機冷卻水、陽床出口水、核電站二次冷卻水、半導體工業等的水質管理中痕量鈉離子的快速測定。
背景技術：
鈉離子含量的大小是PWR核電站防止金屬鹼性脆化的一項重要管理指標，也是火電廠蒸汽品質的一項重要指標。若蒸汽中攜帶有一些含鈉的雜質，如氫氧化鈉、氯化鈉、硫酸鈉等，將會在汽輪機中引起均勻腐蝕、點蝕、應力腐蝕、腐蝕疲勞以及這幾種情況的綜合故障。點蝕、應力腐蝕、腐蝕疲勞常引起汽輪機部件的損壞，造成很大經濟損失，並導致停機時間延長。美國曾對193臺單機容量超過100MW的運行機組進行過調查，發現由蒸汽中雜質引起的汽輪機腐蝕而導致的停機事故竟高達4.6％，損壞的部件包括合金鋼、不鏽鋼，甚至是超級合金鋼。因此，為了防止結垢、結鹽，減緩系統中金屬部件的腐蝕，保證系統安全經濟運行，延長熱力設備的檢修周期和使用壽命，電廠水汽系統中鈉含量受到了嚴格控制和監測。
另外，隨著電力工業的迅速發展，高參數、大容量機組的不斷投入運行，蒸汽和給水系統中的鈉離子濃度控制下限也越來越低。如國標GB12145-1999水汽質量標準規定蒸汽鈉離子含量＜5μg/L；期望鈉離子含量值＜3μg/L；鍋爐給水鈉離子含量＜10μg/L，期望鈉離子含量＜5μg/L；凝結水鈉離子含量＜5μg/L。常規的痕量鈉測定方法，如離子色譜法、火焰原子吸收法及ICP法，樣品需要預濃縮處理，且操作複雜，設備昂貴，不能進行實時監測；單純的離子選擇電極法和重量法，幹擾因素不易消除，測定結果誤差大、準確度低，重現性差，已很難滿足需要。
當前，發電廠鍋爐給水、蒸汽、凝結水等水樣中微量鈉離子的測定採用國標GB12155-89《鈉離子動態測定法》，國標法操作過程如下選用添加鹼化劑動態杯電極(FC)。按圖1安裝在固定支架上，在離電極杯(FC)約100-200mm高處，安放另一支架以便放置聚乙烯穩壓桶(SP)。2-3mm的聚乙烯管毛細管作為固定的虹吸管，然後用壁厚3mm的膠管或聚乙烯管按圖與電極杯(FC)相連接。測定時需要用五隻1000-2000ml的聚乙烯穩壓桶(SP)交替使用。分別存放pNa4、pNa5標準液、I級試劑水(PW)鹼化劑(AR)和水樣(S)。將二異丙胺溶液(1+80)注於鹼化劑容器(AR)，並放在比電極杯(FC)高200-300mm處，二異丙胺的加入量應使水樣(S)的pH＞10.5。將I級試劑水(PW)以50ml/min的流速通過電極杯(FC)，同時滴加二異丙胺溶液(AR)，使電極杯(FC)的排水pH＞10.5。當更換溶液時，隨時夾住虹吸管，以免虹吸被破壞，同時為了避免相互汙染，減少測定誤差，取樣和定位用器皿應專用，不要互相混淆。鈉離子計(Mt)接通電源預熱0.5h後，按要求作好儀器的調零、溫度補償和滿刻度校正等操作，使儀器處於備用狀態。安裝好鈉選擇性電極(WE)和甘汞電極(RE)。測定多個水樣(S)時，將電極杯(FC)用調過pH的水樣(S)衝洗，不另行定位。上述方法每個樣測定耗時約10min，每個樣品耗量約500ml。
現有技術存在的主要問題是準備工作麻煩，操作複雜，一般工作人員難以掌握，分析速度慢，樣品、I級試劑水(PW)和鹼化劑(AR)耗量大，從穩壓容器(SP)到排廢口(W)的分析流路清洗很費時間而且困難，高鈉濃度樣品轉換成低鈉濃度樣品時，常常發生相互交叉汙染，分析結果的精度、重現性及準確度都很差，無法實現自動快速分析。

發明內容
本發明的目的是開發一種用於自動快速測定痕量鈉離子的方法及實現該方法的裝置，解決現有技術存在的主要問題，簡化操作過程，精簡裝置結構、降低樣品和鹼化劑耗量，提高經濟性、利於環境保護，消除現有技術測定過程中的交叉汙染，提高分析速度和自動化水平，提高精度和準確度，在此基礎上開發一種新型的全自動痕量鈉離子分析裝置，實現該方法的裝置將有效地用於火電廠等領域的水質分析與監測。
本發明的技術方案是由測定原理和測定方法及測定裝置組成。
本發明的測定原理當水樣以極微量的體積和較高的速度流經鈉選擇性電極的敏感膜表面時，在膜和水樣之間進行離子交換並建立一定的電極電位，該膜的膜電位可以用能斯特方程表示E＝E0+2.3026(RT/nF)lg aNa+式中，E0為標準電極電位(V)，R為摩爾氣體常數8.134(J·mol-1·k-1)，F為法拉第常數96486(C·mol-1)，T是熱力學溫度(K)，n是電極反應中傳遞的電子數，aNa+為Na+離子的活度(mol·L-1)。
將另外一支保持恆電位的參比電極同時插入樣品流中，構成測量電池△E＝E′0+SlgaNa+式中，△E為測量電池電位差(V)，E′0為截矩電位差(V)，S為能斯特斜率，aNa+為Na+離子的活度(mol·L-1)。測量該電池的電位能得到被測鈉離子的活度。鈉離子電極的電位隨樣品中鈉離子的活度而變化。用一臺高阻抗毫伏計或離子計可獲得與水中鈉離子活度相對應的電極電位。
電極電位和水樣中微量鈉離子濃度之間符合線性方程式的規律(見圖6)，10-100μg/L的鈉離子濃度和響應信號之間的表達式為Y1＝kX1+b1；0-10μg/L的鈉離子濃度和響應信號之間的表達式為Y2＝kX2+b2，只要測定出水樣中極微量鈉離子的電極電位，便可得到鈉離子的濃度值。
本發明的測定方法是在蠕動泵的動力作用下，一路超純水通過載流液泵管、載流液流路、旁路管、進入功能組合塊的管路匯合點；另一路是超純水通過鹼化液泵管、鹼化液流路，進入鹼化裝置的半透膜鹼化管被鹼化劑充分鹼化，成為鹼化液，進入功能組合塊的管路匯合點、超純水和鹼化液匯合後，在功能組合塊的反應盤管中充分鹼化，經反應盤管出口進入流通式電化學檢測器，在鈉選擇性電極和參比電極之間產生電極電位信號，傳輸給鈉離子處理器，經處理後顯示空白信號值，並由記錄儀記錄空白值的基線；在蠕動泵的動力作用下，一個待測的水樣，通過樣品導入管，在樣品注入閥的「採樣位置」時進入閥定量採樣環進行定量採集水樣(0.8ml)多餘水樣經採樣環出口流路至第一排廢口流出；當樣品注入閥轉換成「注入位置」時，定量採樣環中的水樣被注入至載流液流路中；注入的「水樣塞」通過功能組合塊的管路匯合點與鹼化液匯合，匯合後進入反應盤管中，在反應盤管中「水樣塞」被鹼化液均勻、充分鹼化，消除「水樣塞」中氫離子對鈉離子測定的幹擾；然後「水樣塞」經反應盤管出口，進入流通式電化學檢測器，首先和鈉選擇性電極的敏感膜表面進行垂直接觸，發生電極反應，這樣可以增加電極的靈敏度，再流過溫度傳感器和參比電極，最後從第二排廢口流出；「水樣塞」中的鈉離子在鈉選擇性電極和參比電極之間產生電極電位信號，傳輸至鈉離子處理器，根據存儲的兩套線性方程，將測定值自動判斷和方程轉換，經處理後顯示讀數，並由記錄儀記錄下實測曲線，溫度傳感器輸出溫度補償信號。
本發明的測定裝置，是由蠕動泵、載流液泵管、載流液流路、鹼化液泵管、鹼化液流路、樣品導入管、採樣環出口流路、第一排廢口、樣品注入閥、定量採樣環、旁路管、鹼化裝置、半透膜鹼化管、鹼化劑、鹼化液出口管、功能組合塊、管路匯合點、反應盤管、反應盤管出口管、流通式電化學檢測器、鈉選擇性電極、溫度傳感器、參比電極、鈉離子處理器、記錄儀、第二排廢口組成。啟動後的蠕動泵，在其動力推動下，一路載流液泵管工作，通過載流流路與樣品注入閥的旁路管連接，其出口與功能組合塊的反應盤管管路匯合點連接；另一路鹼化液泵管，通過鹼化液流路與鹼化裝置的半透膜鹼化管連接，鹼化液的出口管與功能組合塊的管路匯合點連接，反應盤管出口與流通式電化學檢測器相連接；鈉選擇性電極與參比電極的導線輸出電極電位信號至鈉離子處理器，並能在自動儲存的兩套線性方程中，根據測定值進行自動判斷和方程轉換並顯示；鈉離子處理器由導線將處理數據輸出至記錄儀，記錄實測曲線。
本發明測定裝置中，各組成部分結構特徵如下樣品注入閥可以自動或手動工作，由注入流路和採樣流路組成，定量採樣環的體積可以根據需要在0.1-2.0ml之間變化，如果注入水樣的體積小於0.8ml並且不是象強陽離子交換器出口水屬強酸性時，載流液流路可以用鹼化液流路代替，成為單管線測定裝置(見圖4)；採用6孔3槽注入閥，旁路管可不用；如果室溫變化不大，溫度傳感器可以不用；蠕動泵可採用三通道以上，也可以使用柱塞泵，單管線測定裝置可採用兩通道泵；半透膜鹼化管應具有半透膜功能的透氣管類，如矽橡膠管，內徑0.5-1.0mm，長10cm以上均可；功能組合塊具有三通結構功能；反應盤管可採用聚乙烯管、聚四氟乙烯管、聚氯乙烯管、內徑0.5-1.0mm，長度50-200cm，使注入水樣塞被鹼化載流液充分鹼化；流通式電化學檢測器可採用不同形狀和不同材質；鈉選擇性電極，可以是對鈉電極有選擇性的各類電極，如玻璃鈉電極(23-8S型、2801型、200048型)、複合式玻璃膜電極或流通式鈉電極；溫度傳感器可以是具有溫度傳感功能的各種傳感器，如TDS-110型溫度傳感器、DS18B20型一線制數字溫度傳感器等；參比電極可以是具有參比功能的各種電極，如Hg/HgCl2電極、Ag/AgCl電極或離子選擇性電極；鈉離子處理器，可以是高阻毫伏計或離子計，如DWG-9323A型鈉離子計等，它可儲存兩套線性方程；由於電極電位信號在鈉離子濃度大於10μg/L時有一個線性範圍，當小於10μg/L時出現拐點，脫離原來的線性範圍，進入另一個線性範圍，所以當被測鈉離子濃度在10-1000μg/L範圍內時，用線性方程Y1＝kX1+b1表示；當被測鈉離子濃度小於10μg/L時，用線性方程Y2＝kX2+b2表示；記錄儀可以是各種類型的記錄儀，如臺式自動平衡記錄儀等；載流液應是電導率為0.06μs/cm以下的純水；鹼化劑可以採用二異丙胺、氨水、二乙胺和二甲胺等；鹼化裝置是將超純水載流液及注入的「樣品塞」用鹼化液進行鹼化，使其pH＞10.5以上；本發明的流通式電化學檢測器中的鈉選擇性電極是可以更換的，當更換為氯、氟、氫等電極時，則該測定裝置可完成與電極相對應的離子濃度的測定。
本發明的測定裝置可用單片機和計算機控制(見圖5)，其中蠕動泵、樣品注入閥由副單片機AT89C52控制、其接口與上位機主單片機AT89C52連接；主單片機控制濃度計算、溫度補償、毫伏輸出和結果顯示；主單片機與上位機計算機通過接口RS232連接，可完成數據存儲、數據處理、運算控制、列印輸出等操作。
本發明的基本技術參數為測定範圍0-10μg/L Na+；10-100μg/L Na+；相對標準偏差RSD＜1％；線性相關係數r＞0.9990；分析速度50樣/h；樣品耗量0.8ml/次；試劑耗量100ml/月；排出口廢液pH＞11.0。
本發明的優點和積極效果是操作簡便、測定速度快、重現性好；本發明的裝置通電穩定後，分析操作只剩下將樣品導入管插入不同的樣品水中的一個步驟。閥的採樣和注入、載流和樣品的鹼化、樣品與鹼化液的混合、電極電化學反應、流路清洗、電極清洗、測定等全是自動進行。所以說，本發明是一種包括新測定方法在內的、全自動快速痕量鈉離子分析方法與裝置。
a)用半透膜鹼化管裝置對載流液和被測水樣實現了自動鹼化和精確鹼化；b)實現了自動鹼化微量化(鹼化劑耗量100ml/月)；c)該半透膜鹼化管只允許氣體或蒸汽擴散透過，而離子不能擴散透過，所以，避免了鹼化劑中的雜質(鈉等)進入分析裝置，消除了鹼化劑自身含鈉量對測定的幹擾，也不會對分析裝置造成多餘的稀釋。
d)實現了在完全密封狀態下測定痕量鈉離子，解決了離線分析時環境對測定幹擾的難題。
e)實現了電極自動清洗，鈉選擇性電極能始終保持清潔、待測狀態。
f)由於水樣用量通過定量採樣環微量化，蒸汽樣品中的鐵不會對鈉選擇性電極造成汙染；由於本發明是在物理不平衡狀態下測定，微量化的進樣，使鐵垢(Fe(OH)3)難以形成，即使形成由於在鈉選擇性電極表面停流時間短，也難以吸附在其表面，所以，本發明消除了Fe(OH)3沉澱物對電極活性表面的影響(鐵垢能使電極反應速度降低或無法工作)，延長了鈉選擇性電極的使用壽命。
g)由於本發明中的參比電極在流路的第二排廢口附近，遠離鈉選擇性電極，參比電極的內充液KC1(甘汞電極)對測定痕量鈉所產生的幹擾得以完全消除。
h)本發明分析速度快(40-60個樣/h；GB12155-89法為6個樣/h)、重現性好(RSD＜0.86％)。
j)常規在線鈉離子計的鹼化劑耗量為3-51/月，而本發明的鹼化劑耗量僅為100ml/月，即僅為前者的1/50左右。本發明大大降低了鹼耗量，提高了經濟性，更利於環境保護。
k)樣品用量大大減少(0.8ml/次；GB12155-89法為500ml/次)，降低了操作人員的工作強度。
本發明特別適用於火力發電廠的爐水、給水、蒸汽、凝結水、補給水、陽床出水中痕量Na+的測定；本發明所涉及的科學領域有化學儀表、分析化學、鍋爐水處理、電子學等多種學科，是交差邊緣科學的綜合研究成果，具有很重要的實用意義和社會意義。


圖1GB12155-89《鈉離子動態測定法》示意中S樣品、PNa4標準液、PNa5標準液、PW I級試劑水(超純水)、AR鹼化劑、SP穩定容器、FR流量計、FC電極杯、WE鈉選擇性電極、RE參比電極、MT鈉離子計、T溫度計、FO1、FO2溢流、W排廢口。
圖2痕量鈉離子自動快速測定裝置示意中1蠕動泵、2載流液泵管、2a載流液流路、3鹼化液泵管、3a鹼化流流路、4樣品導入管、5採樣環出口流路、6第一排廢口、7樣品注入閥、8定量採樣環、9旁路管、10鹼化裝置、11半透膜鹼化管、12鹼化劑、13鹼化液出口管、14功能組合塊、15管路匯合點、16反應盤管、17反應盤管出口、18流通式電化學檢測器、19鈉選擇性電極(WE)、20溫度傳感器、21參比電極、22鈉離子處理器、23記錄儀、24第二排廢口、25計算機、26主單片機、27付單片機。
圖3本發明流通式電化學檢測器結構示意4本發明單管路痕量鈉離子自動快速測定裝置示意5本發明測定裝置單片機和計算機控制示意6實施例1痕量鈉離子標準曲線7實施例1痕量鈉離子實際記錄曲線8實施例2進樣體積對靈敏度影響的曲線9實施例3載流流量對峰高影響的曲線10實施例4鹼化管長度對溶液pH影響的曲線11實施例5二異丙胺濃度對峰高影響的曲線12實施例6鹼化管壁厚對鹼化效果影響的曲線13實施例7反應盤管長度對峰高影響的曲線圖實施例結合附圖對本發明的實施例作進一步描述實施例1利用本發明的方法及裝置(見圖2)對某電廠爐水及蒸汽中痕量鈉離子進行了測定。實驗條件鹼化劑(12)為60％的二異丙胺；半透膜鹼化管(11)使用了長65cm，內徑0.6mm、具有半透膜功能的矽橡膠管；載流液使用了電導率為0.06μs/cm以下的超純水；反應盤管(16)使用了長200cm，內徑0.5mm的聚乙烯管；功能組合塊(14)和流通式電化學檢測器(18)(見圖3)使用了有機玻璃材質製作；鈉選擇性電極(19)使用了23-8S型玻璃鈉電極；參比電極(21)使用了001S型甘汞電極；溫度傳感器(20)為TDS-110型溫度傳感器；鈉離子處理器(22)為DWG-9323A型離子計；記錄儀(23)為XWT-100臺式自動平衡記錄儀。
得到的兩個分析範圍的鈉離子標準曲線(0.5-10μg/L；10-100μg/L)如圖6所示，其標樣的實際記錄曲線和重現性曲線如圖7所示。對某電廠爐水及蒸汽樣品測得的數據如表1所示。1-3號爐爐水中的鈉含量分別為86.9、83.4、93.8μg/L；1號爐過熱蒸汽1和2中的鈉含量分別為10、9.6μg/L；3號爐的飽和蒸汽中的鈉含量為5.5μg/L。相對標準偏差(RSD，反映重現性優劣的指標)＜0.86％；可見本發明能完全滿足電廠爐水、蒸汽中痕量鈉離子測定的需要。
表1

為了檢驗本發明的準確性和可靠性，用電廠的爐水水樣和蒸汽水樣做回收率實驗，其結果如表1所示。測得的回收率分別為102-105％(爐水)、101-103％(蒸汽)結果令人滿意。
實施例2本實施例是在室溫下分別用不同濃度的鈉離子標準液測定進樣體積對靈敏度的影響。從圖8可以看出，隨著進樣體積的增加，靈敏度逐漸增大；當進樣體積達到0.80ml以上時，峰高的增加趨於平緩。
實施例3本實施例是測定載流流量對靈敏度的影響。當使用單管線分析裝置(圖4)，載流流量對響應峰高的影響如圖9所示。圖中三條曲線是分別用不同濃度的鈉標準樣測的峰高。隨著載流流量的增加，峰高增加，但當載流流量達到3.0ml/min後，峰高增加緩慢。
實施例4本實施例是測定鹼化管長度對載液pH的影響。為了消除H+對Na+測定的幹擾，本發明用二異丙胺作為本裝置的鹼化劑提高載流液的pH值。鹼化管是矽橡膠管(Φ0.6mm)，對其長度進行了優選。實驗結果如圖10所示。隨著鹼化管長度的增大，鹼化後載流液的pH值也逐漸增加；當鹼化管長度達60cm後，溶液的pH值達到11以上，滿足了痕量鈉離子測定時對pH的要求。
實施例5本實施例是測定二異丙胺鹼化劑濃度對峰高的影響。測試樣品分別為100、50、10、5μg/L的鈉標準液。得到的結果如圖11所示。隨著鹼化劑濃度的增大，峰高也逐漸增加，當鹼化劑濃度達50％後，峰高增加趨勢減小。
實施例6本實施例是測定鹼化管壁厚與載流溶液pH值之間的相關關係。實驗條件是，鹼化劑為60％二異丙胺，矽像膠管作為半透膜鹼化管，其長度46cm、壁厚分別為0.35、0.5、0.6、0.75和0.85mm。實驗結果如圖12所示。隨著鹼化管壁厚的增大，被鹼化的載流液pH值也逐漸減小；顯然，這是由於鹼化管壁厚的增大時，會導致矽橡膠管的氣透性降低的緣故。本發明的選用內徑為1.2mm，外徑為2.4mm，即厚度為0.6mm的矽橡膠管作鹼化管。
實施例7本實施例是測定反應盤管長度對靈敏度的影響。反應盤管的主要作用是使注入的試樣塞被鹼性載流液充分鹼化。當使用單管線分析系統時(圖4)，如果反應盤管長度太短，試樣塞不能充分鹼化，從而會影響鈉電極對鈉離子的準確響應；如果反應盤管長度過長，分散度增大，又會導致靈敏度的下降。所以，在上述優選的條件下，用內徑0.5mm聚乙烯管、長度在50-250cm的範圍內進行了優選，結果如圖13所示。當反應盤管長度為200cm時，響應峰值最大。
實施例8本實施例，本發明與國際GB12155-89《鈉離子動態測定法》進行了比較，其結果如表2所示。發現在分析速度(60樣/h)、試樣消耗量(0.8ml/樣)等方面本方法遠遠優於國標法(8-10樣/h，500ml/樣)；國標法在測定痕量鈉時不易控制環境中鈉離子的幹擾，影響正常測定並導致測量值偏高，甚至無法測定。
此外，常規在線鈉離子計的鹼化劑耗量為5L/月，而本方法的鹼化劑耗量僅為0.1L/月，即僅為前者的1/50左右。所以，若基於本發明開發一種新型的工業在線鈉離子分析儀，將可大大降低鹼耗量，提高經濟性，並且更利於環境保護。
表2

權利要求
1.一種痕量鈉離子自動快速測定方法，其特徵在於在蠕動泵(1)的動力作用下，一路超純水(PW)通過載流液泵管(2)、載流液流路(2a)、旁路管(9)、進入功能組合塊(14)的管路匯合點(15)；另一路是超純水(PW)通過鹼化液泵管(3)、鹼化液流路(3a)、進入鹼化裝置(10)的半透膜鹼化管(11)被鹼化劑(12)充分鹼化，成為鹼化液，進入功能組合塊(14)的管路匯合點(15)、超純水載流和鹼化液匯合後，在功能組合塊(14)的反應盤管(16)中充分鹼化，經反應盤管出口(17)進入流通式電化學檢測器(18)，在鈉選擇性電極(19)和參比電極(21)之間產生電極電位信號Es，傳輸給鈉離子處理器(22)，經處理後顯示空白信號值，並由記錄儀(23)記錄空白值的基線；在蠕動泵(1)的動力作用下，一個待測的水樣S，通過樣品導入管(4)，在樣品注入閥(6)的「採樣位置」時流入定量採樣環(8)、一定量的水樣S(0.8ml)，多餘水樣經採樣環出口流路(5)至第一排廢口(6)流出；當樣品注入閥(7)轉換成「注入位置」時，定量採樣環(8)中的水樣塞被注入至載流液流路(1)中，注入的「水樣塞」通過功能組合塊(14)的管路匯合點(15)與鹼化液匯合，匯合後進入反應盤管(16)，在反應盤管(16)中「水樣塞」被鹼化液均勻、充分鹼化，消除「水樣塞」中氫離子對鈉離子測定的幹擾；然後「水樣塞」經反應盤管出口(17)進入流通式電化學檢測器(18)，首先和鈉選擇性電極(19)的靈敏膜表面進行垂直接觸，發生電極反應，這樣可以增加電極的靈敏度，再流過溫度傳感器(20)和參比電極(21)，最後從第二排廢口(24)流出；「水樣塞」中的鈉離子在鈉選擇性電極(19)和參比電極(21)之間產生電極電位信號Es，傳輸至鈉離子處理器(22)，根據存儲的兩套線性方程，將測定值自動判斷和方程轉換，經處理後顯示讀數，並由記錄儀(23)輸出實測曲線，溫度傳感器(20)輸出溫度補償信號Ts。
2.一種痕量鈉離子自動快速測定裝置，其特徵在於由蠕動泵(1)、載流液泵管(2)、載流液流路(2a)、鹼化液泵管(3)、鹼化液流路(3a)、樣品導入管(4)採樣環出口流路(5)、第一排廢口(6)、樣品注入閥(7)、定量採樣環(8)、旁路管(9)、鹼化裝置(10)、半透膜鹼化管(11)、鹼化劑(12)、鹼化液出口管(13)、功能組合塊(14)、管路匯合點(15)、反應盤管(16)、反應盤管出口管(17)、流通式電化學檢測器(18)、鈉選擇性電極(19)、溫度傳感器(20)、參比電極(21)、鈉離子處理器(22)、記錄儀(23)、第二排廢口(24)組成。啟動後的蠕動泵(1)，在其動力推動下，一路載流液泵管(2)工作，通過載流流路(2a)與樣品注入閥(7)的旁路管(9)連接，其出口與功能組合塊(14)的反應盤管(16)管路匯合點(15)連接；另一路鹼化液泵管(3)，通過鹼化液流路(3a)與鹼化裝置(10)的半透膜鹼化管(11)連接，鹼化液的出口管(13)與功能組合塊(14)的管路匯合點(15)連接，反應盤管出口(17)與流通式電化學檢測器(18)相連接；鈉選擇性電極(19)與參比電極(21)的導線輸出電極電位信號Es，至鈉離子處理器(22)，並能在自動儲存的兩套線性方程中，根據測定值進行自動判斷和方程轉換並顯示；鈉離子處理器(22)由導線將處理數據輸出至記錄儀(23)，記錄實測曲線。
3.如權利要求2所述的痕量鈉離子自動快速測定裝置，其特徵在於樣品注入閥(7)可自動或手動工作，由注入流路和採樣流路組成；在注入水樣S小於0.8ml並不象強陽離子交換器的出口水屬強酸性時，載流液流路(2a)可以用鹼化液流路(3a)代替，成為單管線測定裝置；採用6孔3槽注入閥(7)時，旁路管(9)可不用；蠕動泵(1)可採用兩通道或三通道或柱塞泵；半透膜鹼化管(11)可採用矽橡膠管，內徑0.5-1.0mm；功能組合塊(14)具有三通結構；反應盤管(16)可採用聚乙烯、聚四氟乙烯管、聚氯乙稀管，內徑0.5-1.0mm；鈉選擇性電極(19)可採用普通玻璃膜鈉電極(23-8S型、2801型、200048型)、複合式玻璃膜電極或流通式鈉電極；溫度傳感器可以是具有溫度傳感功能的各種傳感器如TDS-110傳感器，DS18820型一線制數字溫度傳感器；參比電極(21)可以是具有參比功能的各種電極如Hg/HgCl2電極、Ag/AgCl電極或離子選擇性電極；鈉離子處理器(22)可採用高阻毫伏計或DWG-9323A型鈉離子計；記錄儀(23)可採用各種類型記錄儀如臺式自動平衡記錄儀；鹼化裝置(10)中的鹼化劑(12)可採用二異丙胺、氨水、二乙胺和二甲胺。
4.如權利要求2所述的痕量鈉離子自動快速測定裝置，其特徵在於在流通式電化學檢測器(18)中的鈉選擇性電極(19)是可以更換的，當更換為氯、氟、氫等電極時，該測定裝置可完成與電極相對應的離子濃度的測定。
5.如權利要求2所述的痕量鈉離子自動快速測定裝置，其特徵在於測定裝置可用單片機(26、27)和計算機(25)控制，其中蠕動泵(1)、樣品注入閥(7)由副單片機(27)AT89C52控制，其接口與上位機主單片機(26)AT89C52連接；主單片機(26)控制濃度計算、溫度補償、毫伏輸出和結果顯示；主單片機(26)與上位機計算機(25)通過接口RS232連接，可完成數據存儲、數據處理、運算控制和列印輸出等操作。
全文摘要
本發明公開了痕量鈉離子自動快速測定方法及裝置，屬化學分析和定量技術領域，用於水質分析與監測。在蠕動泵的作用下，一路超純水經載流液泵管及流路、旁路管進入管路匯合點，另一路經鹼化液流路充分鹼化，進入管路匯合點，超純水與鹼化液匯合在反應盤管中充分鹼化，進入流通式電化學檢測器，在鈉選擇性電極和參比電極間產生電極電位信號由鈉離子處理器顯示空白信號值，記錄儀記錄空白值基線；一個待測水樣由樣品導入管，在注入閥的「採樣位置」進入定量採樣環，當閥轉換「注入位置」，注入的「水樣塞」被鹼化均勻，進入流通式電化學檢測器，鈉選擇性電極與參比電極間產生的電極電位信號，由鈉離子處理器顯示並輸出至記錄儀，記錄儀記錄實測曲線。
文檔編號G01N27/333GK1523347SQ0313397
公開日2004年8月25日 申請日期2003年9月12日 優先權日2003年9月12日
發明者李永生 申請人:李永生