水質中總砷在線監測裝置的製作方法

2023-05-08 10:41:41 3

專利名稱：水質中總砷在線監測裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於在線監測儀技術領域，具體是涉及一種適用於水質中總砷含量的在線監測裝置。
背景技術：
由於砷汙染的危害性，建立砷汙染預警系統對砷汙染進行實時監控變得日益緊迫，總砷在線監測儀器的需求近年來也日益顯現。目前總砷在線監測儀器基本依賴進口，進口儀器價格昂貴。為打破對進口儀器的高度依賴，針對總砷在線監測的技術難題，不少科技創新企業通過加大科研投入，相繼推出一系列總砷在線監測儀，填補了國內空白，結束了國外技術壟斷的歷史。總砷在線監測儀國內安裝的數量極少，這主要是因為總砷在線監測儀目前主要依賴進口且進口價格昂貴，而國產的這類儀器用戶在使用中均認為不好用，其中表現最為突出的就是測量速度太慢且測量準確度不高，同時國產的總砷在線監測儀品種比較單一，技術和質量與國外相比還有很大差距。由於砷中毒所引起的疾病常有發生，三價砷是砷的常見價態，也是對人體毒性最強的砷汙染物質。總砷指的是IL水中總砷的含量(包括各種形態砷濃度的總和)。如果水中砷含量較高，被人飲用則會在體內累積，當長期飲用就會導致一些疾病的產生，因此對總砷的監測十分重要。為了實現對水質中的總砷含量進行控制，國際和國內根據不同的水質分別制定了不同的標準。前全世界能生產總砷在線監測儀的廠家非常少，其技術主要以標準的光學比色法和陽極溶出伏安法為主。其中標準的光學比色法所需試劑量較大，導致化學試劑消耗量大，無形中給用戶使用該儀器造成運行負擔，而且這種方法在砷總量測定過程中樣品的預處理過程複雜、耗時長，對於水質在線監測而言實時性很差。陽極溶出伏安法是一種較新的測量方法，原先該方法主要用在實驗室測量或應急監測，之所以用在這些場合是因為在這些情況下使用水樣的前期預處理工作均由使用者手工進行，而對於在線監測而言，只能用於水質非常清澈、砷含量較低且砷在水中的存在形態單一的情況下，當水樣本身很渾濁或含有大量雜質乃至腐蝕性物質時測量的準確度就會大大下降。
發明內容本實用新型的目的是提供一種能夠準確監測水中總砷濃度的在線監測裝置，實現實時在線監測的目的，其監測精度可滿足國家環保局提出的對各類水中總砷濃度的監測要求。可解決對水中總砷的準確而快速的在線監測問題，並且適用於各種不同類型的水質。本實用新型的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的一種水質中總砷在線監測裝置，包括嵌入式控制系統和依次管路連接的取樣泵系統、定量系統、多通道進樣系統、逐出系統和吸收與檢測系統；所述嵌入式控制系統內預設控制程序，控制取樣泵系統、定量系統、多通道進樣系統、逐出系統和吸收與檢測系統工作，所述取樣泵系統和定量系統定量取樣後，將試劑和待測水樣經多通道進樣系統進入到逐出系統中，在逐出系統中經氧化還原的化學反應將待測水樣中無機砷、有機砷多種形態的砷統一成一種價態的氣態砷化物，化學反應後總砷全部被逐出並轉移到吸收與檢測系統中，在吸收與檢測系統中氣態砷化物被吸收並進行總砷的在線檢測。作為優選，所述取樣泵系統的取樣泵與定量系統中的定量管之間經緩衝管路相連接。這種連接方式可以保證化學試劑自由進出定量管的同時不會進入到取樣泵系統，從而保護了取樣泵不會受到試劑的汙染而損壞。作為優選，所述取樣泵系統的取樣泵為蠕動泵或注射泵，取樣泵可以正反轉動並能使定量管中產生負壓或正壓。作為優選，所述定量系統中的定量管上設有用於定量的若干配對使用的光源和光接收器。光源和光接收器成對出現，且光源和光接收器的對數和所需要定量的體積數一一對應。通過待定量溶液在定量管中流動時使光源發射到光接收器的光強發生變化來確定溶液是否繼續流動還是靜止，從而確定溶液的體積的。作為優選，所述多通道進樣系統包括多通道模塊，多通道模塊的各個通道上均經由管路連接有電磁閥。電磁閥與多通道模塊沒有一體設計，兩者之間通過管路連接，這樣做的好處是任何一個通道上的電磁閥損壞了可單獨更換且不影響其他通道上的電磁閥使用， 以便降低用戶維護成本。作為優選，所述的多通道進樣系統中，多通道模塊經電磁閥選擇性啟閉第一標準液管路、第二標準液管路、第一試劑管路、第二試劑管路、逐出池廢液管路、第三試劑管路和待測水樣管路。作為優選，所述逐出系統為一個密閉裝置，包括逐出池，逐出池兩端設有上下壓塊，通過電磁的通斷來實現上下壓塊密封和開啟逐出池，以便試劑可以自由進出逐出池；逐出池的下部設有溫控裝置，溫控裝置負責加熱逐出池到一定的溫度，以便進行相應的化學反應。其中逐出池與逐出池廢液管路間通過多通道模塊選擇性啟閉管路連通，當檢測系統檢測完畢後，多通道模塊開啟逐出池與逐出池廢液管路的管路連通排出廢液。作為優選，所述的吸收與檢測系統為一個密閉裝置，包括比色池，比色池兩端設有上下壓塊，通過電磁的通斷來實現上下壓塊密封和開啟比色池，以便試劑和統一成一種價態的氣態砷化物可以自由進出比色池。比色池的一側設有檢測光源，與檢測光源相對地在比色池的另一側設有光檢測器，其中檢測光源負責產生檢測水樣中總砷含量的光源，光檢測器負責感應檢測光源的強度，根據光強度的變化計算水樣中總砷的含量。本實用新型多通道取樣系統中多通道模塊與電磁閥分開不成一體的方式來進行通道選擇，這種方法解決了一旦某個通道上的電磁閥損壞後可通過簡單更換的方式來恢復系統的正常運行，比整體更換多通道取樣系統節約了成本和降低了勞動強度。本實用新型取樣泵系統與定量系統之間不是直接連成一體的，而是通過一段緩衝管路來連接，這種連接方式在保證化學試劑自由進出定量系統的同時不會進入到取樣泵系統，從而保護了取樣泵不會受到試劑的汙染而損壞。本實用新型通過氧化還原的化學反應將待測水樣中無機砷、有機砷多種形態的砷統一成一種價態的氣態砷化物並將其逐出原水樣後通過另一種試劑吸收該氣態砷化物發生顏色改變來實現總砷的測定，其中逐出系統與檢測系統分別是兩個獨立的密閉裝置，化學反應與光學檢測獨立進行，檢測系統中溶液為純淨的化學試劑，而逐出池中有化學試劑和待測水樣，由於待測水樣在水樣本身有顏色或很渾濁的情況下會影響總砷的測定，通過本實用新型所述的裝置解決了水樣本身存在背景幹擾進而影響測定準確度的問題，大大提高了測量的準確度，極大的增加了監測的適用範圍。

圖1是本實用新型的一種管路結構示意圖；圖2是本實用新型的一種原理結構示意圖。
具體實施方式
下面通過實施例，並結合附圖，對本實用新型的技術方案作進一步具體的說明。實施例參看圖1和圖2，本實用新型包括嵌入式控制系統和依次管路連接的取樣泵系統、定量系統、多通道進樣系統、逐出系統和吸收與檢測系統，其中嵌入式控制系統內預設控制程序，控制取樣泵系統、定量系統、多通道進樣系統、逐出系統和吸收與檢測系統工作，取樣泵系統和定量系統定量取樣後，將試劑和待測水樣經多通道進樣系統進入到逐出系統中，在逐出系統中經氧化還原的化學反應將待測水樣中無機砷、有機砷多種形態的砷統一成一種價態的氣態砷化物，化學反應後總砷全部被逐出並轉移到吸收與檢測系統中，在吸收與檢測系統中氣態砷化物被試劑吸收並進行總砷的在線檢測。取樣泵系統的取樣泵1為蠕動泵或注射泵，可以正反轉動並能使定量管中產生負壓或正壓，取樣泵1與定量系統中的定量管3之間經緩衝管路2相連接。定量管3上設有用於定量的若干配對使用的光源4和光接收器7，光源和光接收器成對出現，且光源和光接收器的對數和所需要定量的體積數一一對應，通過待定量溶液在定量管中流動時使光源發射到光接收器的光強發生變化來確定溶液是否繼續流動還是靜止，從而確定溶液的體積。多通道進樣系統包括多通道模塊5，多通道模塊5的各個通道上均經由管路連接有電磁閥6，多通道模塊5經電磁閥6選擇性啟閉第一標準液管路14、第二標準液管路15、第一試劑管路16、第二試劑管路17、廢液管路18、第三試劑管路19和待測水樣管路20。逐出系統M為一個密閉裝置，包括逐出池 9，逐出池9兩端設有上下壓塊8，通過電磁的通斷來實現上下壓塊8密封和開啟逐出池9， 從而保證了試劑和待測水樣可以自由進出逐出池9，逐出池9的下部設有溫控裝置13，溫控裝置13負責加熱逐出池9到一定的溫度，以便進行相應的化學反應。其中逐出池9與逐出池廢液管18路間通過多通道模塊5選擇性啟閉管路連通，檢測完畢後多通道模塊5開啟逐出池9與逐出池廢液管路18的管路連通排出廢液。吸收與檢測系統25為一個密閉裝置， 包括比色池10，比色池10兩端設有上下壓塊8 『，通過電磁的通斷來實現上下壓塊8 『密封和開啟比色池10，從而保證了試劑和統一成一種價態的氣態砷化物可以自由進出比色池 10，比色池10的一側設有檢測光源12，與檢測光源12相對地在比色池10的另一側設有光檢測器11，檢測光源12負責產生檢測水樣中總砷含量的光源，光檢測器11負責感應檢測光源12的強度，根據光強度的變化計算水樣中總砷的含量。本實用新型多通道取樣系統中多通道模塊與電磁閥分開不成一體的方式來進行通道選擇，這種方法解決了一旦某個通道上的電磁閥損壞後可通過簡單更換的方式來恢復系統的正常運行，比整體更換多通道取樣系統節約了成本和降低了勞動強度。[0023]本實用新型取樣泵系統與定量系統之間不是直接連成一體的，而是通過一段緩衝管路來連接，這種連接方式在保證化學試劑自由進出定量系統的同時不會進入到取樣泵系統，從而保護了取樣泵不會受到試劑的汙染而損壞。本實用新型的工作原理如下取樣泵系統產生負壓，將第三試劑經由電磁閥和多通道模塊吸入定量管中，根據第三試劑通過光源與光接收器之間的管路時光信號產生的變化來感知第三試劑到達的位置，進而實現第三試劑的定量量取，定量完成後取樣泵系統產生正壓，將第三試劑經由多通道模塊和電磁閥推入到比色池10中；經過簡單過濾處理的待測水樣利用同樣的方法被推入到逐出池9中，然後將第一試劑、第二試劑也定量地推入到逐出池9中，由溫控裝置開始對逐出池9進行加熱，促進化學反應，同時打開抽氣泵21將反應後的氣態砷化物經導氣管22逐出到比色池10中，持續3-10分鐘的化學反應後開始降溫，總砷全部被逐出並轉移到比色池10中，隨後開始進行光學檢測，根據光檢測器的信號強度來測量水中總砷的含量。在檢測實際水樣前先分別按上述流程將第一標準液和第二標準液分別代替水樣進行測量，用來計算校正係數。所有的上述測量過程均有嵌入式控制系統來自動控制完成，同時嵌入式控制系統提供了人機對話窗口，通過鍵盤、滑鼠或觸控螢幕來實現總砷在線監測裝置的系統配置和測量過程中的參數配置，從而實現無人值守下的總砷在線監測裝置的全自動可靠運行。最後，應當指出，以上實施例僅是本實用新型較有代表性的例子。顯然，本實用新型不限於上述實施例，還可以有許多變形。凡是依據本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均應認為屬於本實用新型的保護範圍。
權利要求1.一種水質中總砷在線監測裝置，其特徵在於所述監測裝置包括嵌入式控制系統和依次管路連接的取樣泵系統、定量系統、多通道進樣系統、逐出系統和吸收與檢測系統；所述嵌入式控制系統內預設控制程序，控制取樣泵系統、定量系統、多通道進樣系統、逐出系統和吸收與檢測系統工作，所述取樣泵系統和定量系統定量取樣後，將試劑和待測水樣經多通道進樣系統進入到逐出系統中，在逐出系統中經氧化還原的化學反應將待測水樣中無機砷、有機砷多種形態的砷統一成一種價態的氣態砷化物，化學反應後總砷全部被逐出並轉移到吸收與檢測系統中，在吸收與檢測系統中氣態砷化物被吸收並進行總砷的在線檢測。
2.根據權利要求1所述的水質中總砷在線監測裝置，其特徵在於所述取樣泵系統的取樣泵(1)與定量系統中的定量管(3)之間經緩衝管路(2)相連接。
3.根據權利要求2所述的水質中總砷在線監測裝置，其特徵在於所述取樣泵系統的取樣泵(1)為蠕動泵或注射泵。
4.根據權利要求2所述的水質中總砷在線監測裝置，其特徵在於所述定量系統中的定量管(3 )上設有用於定量的若干配對使用的光源(4 )和光接收器(7 )。
5.根據權利要求1所述的水質中總砷在線監測裝置，其特徵在於所述的多通道進樣系統包括多通道模塊(5 )，多通道模塊(5 )的各個通道上均經由管路連接有電磁閥(6 )。
6.根據權利要求5所述的水質中總砷在線監測裝置，其特徵在於所述的多通道進樣系統中，多通道模塊(5)經電磁閥(6)選擇性啟閉第一標準液管路(14)、第二標準液管路 (15)、第一試劑管路(16)、第二試劑管路(17)、逐出池廢液管路(18)、第三試劑管路(19)和待測水樣管路(20)。
7.根據權利要求1所述的水質中總砷在線監測裝置，其特徵在於所述逐出系統(24)為一個密閉裝置，包括逐出池(9)，逐出池(9)兩端設有上下壓塊(8)，逐出池(9)的下部設有溫控裝置(13)。
8.根據權利要求7所述的水質中總砷在線監測裝置，其特徵在於所述逐出池(9)與逐出池廢液管路(18)間通過多通道模塊(5)選擇性啟閉管路連通，當檢測系統檢測完畢後， 多通道模塊(5)開啟逐出池(9)與逐出池廢液管路(18)的管路連通排出廢液。
9.根據權利要求1所述的水質中總砷在線監測裝置，其特徵在於所述的吸收與檢測系統(25)為一個密閉裝置，包括比色池(10)，比色池(10)兩端設有上下壓塊(8 『)，比色池 (10)的一側設有檢測光源(12)，與檢測光源(12)相對地在比色池(10)的另一側設有光檢測器(11)。
專利摘要一種水質中總砷在線監測裝置，包括嵌入式控制系統和依次管路連接的取樣泵系統、定量系統、多通道進樣系統、逐出系統和吸收與檢測系統；嵌入式控制系統內預設控制程序，控制取樣泵系統、定量系統、多通道進樣系統、逐出系統和吸收與檢測系統工作，取樣泵系統和定量系統定量取樣後，將試劑和待測水樣經多通道進樣系統進入到逐出系統中，在逐出系統中經氧化還原的化學反應將待測水樣中無機砷、有機砷多種形態的砷統一成一種價態的氣態砷化物，化學反應後總砷全部被逐出並轉移到吸收與檢測系統中，在吸收與檢測系統中氣態砷化物被吸收並進行總砷的在線檢測，解決了水樣背景幹擾影響測定準確度的問題，大大提高了測量的準確度，增加了監測的適用範圍。
文檔編號G01N1/14GK202057604SQ201120128428
公開日2011年11月30日 申請日期2011年4月27日 優先權日2011年4月27日
發明者王磊 申請人:杭州慕迪科技有限公司