船載式超痕量活性磷酸鹽分析系統的製作方法
2023-07-29 10:08:36 1
專利名稱：船載式超痕量活性磷酸鹽分析系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種活性磷酸鹽分析設備，尤其是涉及一種船載式超痕量活性磷酸鹽分析系統。
背景技術：
磷是海洋生物生長所必須的營養元素，海洋表層由於浮遊植物的大量消耗，磷濃度非常 之低，甚至成為海洋初級生產力的限制性元素。隨著對磷的生物地球化學循環研究的深入， 作為海水中磷主要成分的磷酸鹽的分析測定方法，成為海洋環境科學研究中的關鍵。目前海 洋監測規範中最為常用的磷酸鹽經典測定方法為磷鉬藍(PMB)分光光度法，該法規定能被 磷鉬藍分光光度法所測得的那部分磷為活性磷，包括絕大部分的正磷酸鹽、極少量在測定過 程中易水解的有機磷和縮聚磷酸鹽。該方法的檢測限為300nmol/L([1]國家海洋局.海洋監 測規範[S].北京海洋出版社，1991， 277-281)。而在很多寡營養鹽海域，海水錶層磷酸鹽 的濃度低至微摩爾甚至納摩爾級，遠遠低於該方法的檢測限。因此，研究海水中超痕量活性 磷的靈敏、準確、快速的檢測方法具有重要意義([2]袁東星，梁英.海洋環境中痕量活性 磷分析技術的研究進展[J].環境化學，2006， 35 (2): 252-256)。目前國內外學者所探索的 低濃度磷酸鹽檢測方法基本上均適用於陸上實驗室分析，尚未有商品化的痕量活性磷現場分 析儀器。鑑於低濃度物質在保存及運輸過程中均有可能遭受汙染，現場分析勢在必行，開發 船載式分析系統顯得十分重要。
發明內容
本發明的目的在於提供一種可自動進行試劑添加、樣品富集、清洗、洗脫與檢測、管路 自潔淨清洗、數據傳輸與保存、數據實時作圖和數據處理等的船載式超痕量活性磷酸鹽分析 系統。 —
本發明設有多通道選擇閥、液體輸送裝置、切換閥、富集裝置、液體進出管道、反應瓶、 儲水管、檢測與控制裝置和RS-232串行接口。液體輸送裝置的輸入端接多通道選擇閥，液體 輸送裝置的輸出端接切換閥輸入端，切換閥輸出端分別與富集裝置輸入端和儲水管輸入端連 接，富集裝置輸出端與檢測與控制裝置輸入端連接，檢測與控制裝置通過RS-232串行接口與 計算機連接，儲水管的輸出端接至反應瓶，反應瓶與多通道選擇閥連接。多通道選擇閥與不同試劑、樣品或者檢測器等通道相連，以添加或輸送試劑和樣品。液 體輸送裝置可以正反兩個方向抽吸和推動液體，切換閥可以對一進二出的三通流路進行切換， 選擇輸出通道。
富集裝置可設有固相萃取柱及篩板與接頭，固相萃取柱是與化學反應相對應的不同填料 的固相萃取柱。液體進出管道可設有液體輸送過程中連接各部件的連接管與相應接頭。反應 瓶為樣品進行反應的裝置，可根據要求置於水浴等恆溫裝置中。檢測與控制裝置設有光源、 流通檢測池、光電轉換器和以單片機為中央處理器的信號處理模塊和控制模塊，可根據上位 機的命令對多通道選擇閥、液體輸送裝置、切換闊和光電轉換器進行控制，自動完成試劑添 加、樣品富集、清洗、洗脫與檢測、管路自潔淨清洗等操作；通過RS-232串行接口將下位機 與計算機相連接，傳送與接收命令與數據；計算機軟體除對下位機進行控制外，還可在數據 採集過程中實時繪圖，以判斷反應進行是否正常，並具有數據處理功能。
所述多通道選擇閥可以是商品化多位閥。
所述液體輸送裝置可以是蠕動泵、注射泵、往復式柱塞泵或其他可以恆流輸送液體的裝 置等。
所述切換閥可以是三通電磁闊或其他可進行閥位切換的多通閥等。
所述富集裝置可以是商品化固相萃取柱，填料為C18、親水-親脂平衡填料(HLB)或含 聚苯乙烯官能團的其他填料等。
所述液體進出管道可以是矽膠管、聚四氟乙烯管或氟塑料管等。
所述檢測與控制裝置可以是入射光源為高亮度單色發光二極體、加濾光片的滷素燈或激 光光源等；光電轉換器可為光電倍增管、矽光二極體或光電晶片等。以單片機為中央處理器 的信號處理模塊和控制模塊，可根據上位機的命令對多通道選擇閥、液體輸送裝置、切換閥 和光電轉換器進行控制，自動完成試劑添加、樣品富集、清洗、洗脫與檢測、管路自潔淨清 洗等操作。
所述RS-232串行接口為標準接口 。
所述計算機軟體為Visual Basic語言編寫的儀器控制及數據採集處理軟體，除對下位機進 行控制外，還可在數據採集過程中實時繪圖，以判斷反應進行是否正常，並具有數據處理功 能。
本發明是一種船載式超痕量活性磷酸鹽分析系統，其突出優點是
1) 操作簡單，自動化程度高，在上位機上設定程序後即可自動完成對樣品的分析。
2) 所有部件採用固態化設計，可以滿足在海上惡劣條件下現場分析的要求。3)經過更換光源和試劑後，即可應用於其他同樣以富集-洗脫-分光光度檢測為原理的痕 量物質分析，適用範圍廣，具有廣闊的科研與市場前景和顯著的社會經濟效益。
圖1為本發明實施例的結構組成示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明作詳細說明。
如圖1所示，本發明設有多通道選擇閥1、液體輸送裝置2、切換閥3、富集柱4、檢測 與控制裝置5、計算機6、反應瓶7和儲水盤管8。
儀器啟動後，檢測與控制裝置5的光源打開，下位機進入待機狀態。根據計算機6的命 令，多通道選擇閥1依次將反應試劑通過液體輸送裝置2泵入反應瓶7中，並可在儲水盤管 8中儲存純水，此時切換閥3的閥位需通向反應瓶7;反應完畢後，多通道選擇閥l與反應瓶 7連接，液體輸送裝置2將反應後的溶液經過富集柱4進行富集，廢液經廢液管9流出；富 集完畢後，多通道選擇閥1依次與水、預洗溶液和洗脫溶液連接，完成富集柱清洗和樣品洗 脫，通過檢測及控制系統5進行檢測，並將數據發送至計算機6進行實時作圖；檢測完畢後， 多通道選擇閥l與水連接，清洗檢測管路，此時切換閥3的閥位需通向富集柱4;隨後，切 換閥3的閥位通向反應瓶7，利用儲水盤管8中的水反衝洗進樣管路。整個過程結束後，下 位機重新進入待機狀態。
多通道選擇閥1可採用美國Valco公司產品，液體輸送裝置2可採用蠕動泵，切換閥3 可採用美國Bio-Chemvalve公司產品，富集柱4可採用美國Waters公司產品，檢測與控制裝 置5中的入射光源為波長740 nm的發光二極體，光電轉換器可採用美國TAOS公司的光轉頻 率晶片。
權利要求
1. 船載式超痕量活性磷酸鹽分析系統，其特徵在於設有多通道選擇閥、液體輸送裝置、切換閥、富集裝置、液體進出管道、反應瓶、儲水管、檢測與控制裝置和RS-232串行接口；液體輸送裝置的輸入端接多通道選擇閥，液體輸送裝置的輸出端接切換閥輸入端，切換閥輸出端分別與富集裝置輸入端和儲水管輸入端連接，富集裝置輸出端與檢測與控制裝置輸入端連接，檢測與控制裝置通過RS-232串行接口與計算機連接，儲水管的輸出端接至反應瓶，反應瓶與多通道選擇閥連接。
2. 如權利要求1所述的船載式超痕量活性磷酸鹽分析系統，其特徵在於富集裝置設有固相萃取柱及篩板與接頭，固相萃取柱是與化學反應相對應的不同填料的固相萃取柱。
3. 如權利要求1所述的船載式超痕量活性磷酸鹽分析系統，其特徵在於液體進出管道設有液體輸送過程中連接各部件的連接管與相應接頭。 .
4. 如權利要求1所述的船載式超痕量活性磷酸鹽分析系統，其特徵在於檢測與控制裝置設有光源、流通檢測池、光電轉換器和以單片機為中央處理器的信號處理模塊和控制模塊。
5. 如權利要求1所述的船載式超痕量活性磷酸鹽分析系統，其特徵在於所述多通道選擇閥為商品化多位閥。
6. 如權利要求1所述的船載式超痕量活性磷酸鹽分析系統，其特徵在於所述液體輸送裝置為蠕動泵、注射泵、往復式柱塞泵或恆流輸送液體裝置。
7. 如權利要求1所述的船載式超痕量活性磷酸鹽分析系統，其特徵在於所述切換閥為三通電磁閥或進行閥位切換的多通閥。
8. 如權利要求1所述的船載式超痕量活性磷酸鹽分析系統，其特徵在於所述富集裝置為商品化固相萃取柱，填料為C18、親水-親脂平衡填料或含聚苯乙烯官能團的其他填料。
9. 如權利要求1所述的船載式超痕量活性磷酸鹽分析系統，其特徵在於所述液體進出管道為矽膠管、聚四氟乙烯管或氟塑料管。
10. 如權利要求4所述的船載式超痕量活性磷酸鹽分析系統，其特徵在於所述檢測與控制裝置為入射光源為高亮度單色發光二極體、加濾光片的滷素燈或雷射光源；光電轉換器為光電倍增管、矽光二極體或光電晶片。
全文摘要
船載式超痕量活性磷酸鹽分析系統，涉及一種活性磷酸鹽分析設備。提供一種可自動進行試劑添加、樣品富集、清洗、洗脫與檢測、管路自潔淨清洗、數據傳輸與保存、數據實時作圖和數據處理等的船載式超痕量活性磷酸鹽分析系統。設有多通道選擇閥、液體輸送裝置、切換閥、富集裝置、液體進出管道、反應瓶、儲水管、檢測與控制裝置和RS-232串行接口。液體輸送裝置的輸入端接多通道選擇閥，液體輸送裝置的輸出端接切換閥輸入端，切換閥輸出端分別與富集裝置輸入端和儲水管輸入端連接，富集裝置輸出端與檢測與控制裝置輸入端連接，檢測與控制裝置通過RS-232串行接口與計算機連接，儲水管的輸出端接至反應瓶，反應瓶與多通道選擇閥連接。
文檔編號G01N35/00GK101477132SQ200910110948
公開日2009年7月8日 申請日期2009年1月22日 優先權日2009年1月22日
發明者敏 張, 王德清, 臻 章, 袁東星, 劍 馬 申請人:廈門大學