專利名稱：水質亞硝酸鹽或硝酸鹽流動注射分析裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種對地表水或溶液中亞硝酸鹽或硝酸鹽進行快速分析或在線監(jiān)測的水質亞硝酸鹽或硝酸鹽流動注射分析裝置。
背景技術：
硝酸鹽和亞硝酸鹽對人體健康的危害極大，長期攝取硝酸鹽或亞硝酸鹽，會造成智力下降，兒童長期飲用硝酸鹽或亞硝酸鹽含量高的水，聽覺和視覺的條件反射都會比較遲鈍。此外，還會導致地方性甲狀腺腫，并且會干擾機體對維生素A的正常利用，導致維生素A缺乏癥，血質下降，抑制神經，使心動過速。硝酸鹽在機體的胃內可轉化為亞硝酸鹽，在各種含氮有機化合物(胺、酰胺、尿素、氰胺等)的作用下會形成具有化學穩(wěn)定性的直接致癌、致畸、致突變的亞硝基化合物(如亞硝基胺和亞硝基酰胺)，它們會誘導產生腸道、胃、 骨骼、皮膚、甲狀腺和神經裝置等腫瘤疾病。近年來，隨著人們對硝酸鹽或亞硝酸鹽危害性認識的普遍提高，也越來越重視它對水環(huán)境的污染問題，因此，有關部門對飲用水及相關企業(yè)的工業(yè)排放水中硝酸鹽和亞硝酸鹽的含量進行了嚴格的監(jiān)控，以防止硝酸鹽或亞硝酸鹽對水域造成污染，確保飲用水安全。目前，用于硝酸鹽或亞硝酸鹽的分析測定方法有很多，如分光光度法、紫外分光光度法、熒光光度法、原子吸收分光光度法、極譜法和色譜法等。在眾多的分析方法中，以分光光度法為基礎的測定方法使用得最為廣泛。紫外分光光度法分析亞硝酸鹽和硝酸鹽時，兩種物質對測定存在相互的干擾。極譜法和色譜法雖然靈敏度較高，但精密度差，對分析條件要求苛刻，且儀器價格昂貴，難以普及使用?，F(xiàn)有的這些檢測方法均不可避免地存在操作繁瑣、步驟冗長費時，試劑消耗大、干擾因素多等種種不足，因而不能實現(xiàn)快速在線分析。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種水質亞硝酸鹽或硝酸鹽流動注射分析裝置，能快速、簡便、準確檢測水樣中硝酸鹽或亞硝酸鹽的含量，提高定量分析速度和精度，實現(xiàn)對水體中硝酸鹽或亞硝酸鹽的在線監(jiān)測。本發(fā)明水質亞硝酸鹽或硝酸鹽流動注射分析裝置，包含光電流通池D、反應器L、 顯色劑瓶R、載流液瓶H、銅鎘柱G、載流液注射泵Pl、顯色劑輸送泵P2、樣品輸送泵P3、一個三通閥V6、一個四通閥V3、第一采樣六通閥V4和第二采樣六通閥V5，所述各閥通過毛細管與各部件的連接關系如下三通閥V6的三個接口中，第2接口與第1、第3兩接口擇一相通；其中，第1接口連接載流液瓶H，第2接口連接載流液注射泵Pl ；四通閥V3的四個接口中，第1接口與第4、第2兩接口擇一相通，對應地，第2接口與第3接口通或斷；其中，第1接口通過樣品輸送泵P3連接樣品S，第3接口與第4接口分別與銅鎘柱的兩端連接；第一采樣六通閥V4的六個接口中，第2接口與第1接口或第3接口相通，對應地，第4接口與第3接口或第5接口相通，第5接口與第6接口通或斷；其中，第1接口連接四通閥V3的第2接口，第2接口與第5接口之間連接樣品定量管Ls ；第二采樣六通閥V5的六個接口中，第2接口與第1接口或第3接口相通，對應地， 第4接口與第3接口或第5接口相通，第5接口與第6接口通或斷；其中，第1接口通過顯色劑輸送泵P2連接顯色劑瓶R，第3接口與三通閥V6的第3接口相連，第4接口與反應器 L、光電流通池D依次連接同時，第2接口與第一采樣六通閥V4的第3接口之間，第5接口與第一采樣六通閥V4的第4接口之間分別以顯色劑定量管LK1、Le2相連，第6接口為廢液出口。本發(fā)明分析裝置還設有用于樣品S、標樣Bi、標樣B2互相切換的第一電磁三通閥 Vl和第二電磁三通閥V2 ；所述兩電磁三通閥分別以第2接口與各自閥內的第1、第3接口擇一相通；第一電磁三通閥Vl中的第1接口與第二電磁三通閥V2的第2接口相通，第3接口連接樣品S，第二電磁三通閥V2中的第1接口、第3接口分別連接標樣B2、B1。本分析裝置所述的各輸送泵均優(yōu)選為蠕動泵。所述毛細管的內徑1. 25mm，外徑3. 0mm。所述載流液注射泵是電動恒流陶瓷注射泵。本硝酸鹽或硝酸鹽流動注射分析裝置以稀酸溶液為載流液，通過載流液注射泵將載流液連續(xù)恒流地注入毛細管的管路中，通過采樣閥將定量樣品水和定量顯色劑注入載流液中，流動液體按“載流液Il顯色劑Il水樣Il顯色劑Il載流液”的順序分布，水樣在定向流動的載流液中擴散并與顯色劑混合，同時水樣中的硝酸鹽和亞硝酸鹽與顯色劑發(fā)生反應，反應液隨載流液進入比色流通池，測量光電光壓，測出基線和峰值，計算出亞硝酸含量， 最后從流通池的出口毛細管流出。對于含有固體雜質的水樣，除采用一般的過濾處理除去大量雜質外，為防止> 0. 8mm顆粒雜質進入檢測裝置，將水樣在通入采樣閥之前先通過帶有濾網的潛水泵分別輸送至一個豎直的能差分離管和一個射流泵后向下流出，在豎直的能差分離管內形成向下的水流，采樣閥通過自上向下伸入能差分離管內的采樣管利用與射流泵產生的負壓從向下的水流中吸取水樣。水中> 0. 8mm的顆粒雜質因重力向下運動，避免進入水樣中。本裝置采用鎘柱還原技術同時檢測硝酸鹽和亞硝酸鹽的雙重用途，具體檢測時， 采用先后兩次進樣。第一次進樣，樣品不流經連接銅鎘還原柱的管路，定量水樣被顯色劑以及載流液推動前進并在載流液中有限擴散，進入反應管后，水樣與顯色劑反應生成紅色物質，進入比色流通池在MOnm下進行檢測，由于紅色的生成物對MOnm波長的光線吸收最大并且不同濃度下的吸收有差異，根據透過光強度的變化值，獲得有相應峰高和峰寬的響應曲線，利用峰高或峰寬，經比較計算得水樣中亞硝酸根離子的含量。然后，通過轉換四通閥 V3，使樣品水通過銅鎘還原柱，此時，樣品中的硝酸根離子被還原為亞硝酸根離子，因此測得的是水樣中亞硝酸根離子和硝酸根離子還原而得的亞硝酸根離子的總含量，此值減去第一次測得的亞硝酸根離子的量，即為樣品水硝酸根離子的含量。本裝置也可硝酸鹽和亞硝酸鹽單獨標定，單獨測定。本發(fā)明裝置用于分光光度法測亞硝酸根離子，選擇性強、靈敏度高、抗干擾能力強，流動注射流路簡單，反應所需的時間短，完成一次亞硝酸鹽檢測分析和硝酸鹽總量分別只需10分鐘，所以完整測定一次硝酸鹽和亞硝酸鹽只需20分鐘，簡便而快速地獲得即時的分析數(shù)據，使“在線監(jiān)測”得以真正的實現(xiàn)，可對江河湖泊、水廠的源水或工業(yè)排放水等定時或隨機進行硝酸鹽和亞硝酸鹽的實時在線監(jiān)控，特別是對于特發(fā)性重大的水污染事故，可及時發(fā)現(xiàn)，及時上報，及時處理，為消除隱患爭取了寶貴的時間。本裝置可有效遏制檢測裝置內的氣泡生成，測試結果準確；測量范圍寬，硝酸鹽的測量范圍為O 15mg/L，亞硝酸鹽的測量范圍為0 1000 μ g/L，且測量結果準確，重現(xiàn)性高。本發(fā)明采用毛細管路連成裝置，每次只需切入微量(100 μ L左右)的水樣，試劑的消耗量非常極低，不僅節(jié)約了運營成本，也大大減小了試劑對境境的污染，具有簡單、快速、易于自動化操作、節(jié)省試劑和環(huán)境友好的特點。


圖1⑴和是圖1⑵是本發(fā)明分析裝置采樣流路原理圖。圖2(1)和是圖2( 是本發(fā)明分析裝置測量流路原理圖。圖中Bi、B2-標樣、D-光電流通池、G-銅鎘柱、H-載流液(瓶)、L-反應器、LK1、 Lk2-顯色劑定量管、LS-樣品定量管、Pl-載流液注射泵(電動恒流陶瓷泵)、P2-顯色劑蠕動泵、P3-樣品蠕動泵、R-顯色劑(瓶)、S-樣品(水樣)、V1-第一電磁三通閥(簡稱閥VI)、 V2-第二電磁三通閥(簡稱閥V2)、V3-四通閥(簡稱閥V3)、V4-第一采樣六通閥(簡稱閥 V4)、V5-第二采樣六通閥(簡稱閥V5)、V6-三通閥(簡稱閥V6)、W1、W2-廢液。圖中，V3A、V4A、V5A分別表示閥V3、閥V4、閥V5處于測量態(tài)(即A態(tài))，V!3B、V4B、 V5B分別表示閥V3、閥V4、閥V5處于采樣態(tài)(即B態(tài))。
具體實施例方式本實施例結合

用本發(fā)明流動注射分析裝置進行樣品水中亞硝酸鹽和硝酸鹽含量的檢測過程。實施例1本例中，流動注射分析裝置中的管路均為內徑1. 25mm，外徑3. Omm的透明聚氟材料毛細管，其中，樣品定量管Ls定長為25cm、顯色劑樣品定量管Lki和Lk2定長均為15cm，反應器L是長度為: 的毛細管；流通池光程60cm ；銅鎘柱(含有銅、鎘微粒的管段，其中銅是催化劑)長度5cm;注射泵是電動恒流陶瓷注射泵；第一采樣六通閥V4、第二采樣六通閥V5 的閥座上均設有第1 第6六個接口，兩閥的閥蓋分別設有與六個接口對應的三個弧形槽； 旋轉閥蓋，使弧形槽順向或逆向轉過一個弧度，即可切換六通閥的連接狀態(tài)。四通閥V3和三通閥V6的結構原理同六通閥V4和V5。檢測所用試劑如下載流液pH為1. 8士0. 5的磷酸溶液。顯色劑的配制燒杯中置入250mL水和25mL H3PO4(P = 1. 70)，加入20. Og磺胺
和0. 3g N- (1-萘基)-乙二胺鹽酸鹽，水浴加熱溶解，移至500mL容量瓶，定容至標線，2_5°C 可穩(wěn)定一個月。硝酸鹽氮標準溶液(濃度為1000mg/L)配制取經105_110°C烘干2個小時的 NaN0s3. 036g溶于500mL容量瓶中，稀釋至標線，搖勻。加保存劑氯仿2mL，至少可穩(wěn)定6個月。使用時稀釋成10. Omg/L的標準工作液，再根據需要依次稀釋成一系列不同濃度的標準使用液，供選擇用于硝酸鹽標樣。亞硝酸鹽氮標準溶液(濃度為1000mg/L)配制取經60°C烘干1個小時的 NaN022. 465g溶于500mL容量瓶中，加水稀釋至標線，貯于棕色玻璃瓶中，加入ImL氯仿，保存在2-5°C，至少穩(wěn)定2個月。使用時稀釋成10. Omg/L的標準工作液，再根據需要依次稀釋成一系列不同濃度的標準使用液，供選擇用于亞硝酸鹽標樣。檢測具體步驟如下1.清洗檢測流路先將三通閥V6轉至第2接口(下簡稱接口 2)與第1接口(下簡稱接口 1)相通， 啟動電動恒流陶瓷載流液注射泵Pl (下簡稱為注射泵Pl)，將載流液H經接口 1 —接口 2吸入注射泵Pl的腔內至滿。然后如圖2(1)，將閥V6的接口 2轉至與接口 3相通，將第一采樣六通閥V4、第二采樣六通閥V5均轉至A態(tài)(即接口 2與接口 3通、接口 4與接口接口 5通、接口 5與接口 6 斷)，注射泵Pl調至注射態(tài)運行，注射泵Pl腔內的載流液即按下列流路流動注射泵Pl — 閥V6的接口 2 —接口 3 —閥V5的接口 3 —接口 2 —顯色劑定量管Lki —閥V4的接口 3 — 接口 2 —樣品定量管Ls —接口 5 —接口 4 —顯色劑定量管Lk2 —閥V5的接口 5 —接口 4 — 反應器L —流通池D —廢液Wl。載流液對以上流路清洗90秒鐘，停注射泵Pl，將光電電壓回到基線并維持20秒，本步驟完畢。2.亞硝酸根離子含量的檢測①采取定量樣品如圖1(1)，將第一電磁三通閥Vl的接口 2選擇與接口 3通，與接口 1斷；四通閥V3 調整至A態(tài)(即閥V3的接口 1選擇與接口 2相通、與接口 4斷，接口 3選擇與接口 2斷)， 閥V4、V5轉換為B態(tài)(即接口 2與接口 1通、接口 4與接口接口 3通、接口 5與接口 6通)。啟動蠕動泵P3 (下簡稱泵P； )，樣品水按下列流路流動樣品S —第一電磁三通閥 Vl的接口 3—接口 2 —P3—閥V3的接口 1—接口 2—閥V4的接口 1—接口 2—樣品定量管Ls —接口 5 —接口 6 —廢液瓶W2，水樣即充滿樣品定量管Ls。60秒后停蠕動泵P3，完成樣品水的定量采取。若需要采取標樣Bi，則將閥Vl的接口 2調至與接口 1相通，將閥V2調至接口 2與接口 3相通，與接口 1斷，則標樣Bl的采樣按下流路標樣Bi—閥V2的接口 3—接口 2—閥Vl的接口 1—接口 2—閥的V3接口 1 — 接口 2—閥V4接口 1 —接口 2—樣品定量管Ls—接口 5—接口 6—廢液瓶W2，水樣即充滿樣品定量管Ls，此時采樣管Ls和Ls’均注滿了標樣Bi。同理，若將閥V2的接口 2調至與接口 1相通，與接口 3斷，則可采取標樣B2。②采取定量顯色劑各閥狀態(tài)如圖1(1)，啟動蠕動泵P2(下簡稱泵P2)，顯色劑按下列流路流動顯色劑R —P2—閥V5的接口 1—接口 2—顯色劑定量管Lki—閥V4的接口 3—接口 4—顯色劑定量管Lk2 —閥V5的接口 5 —接口 6 —廢液瓶W2，顯色劑即充滿顯色劑樣品定量管Lki和 Lk2。30秒后停泵P2，完成顯色劑的定量采取。③檢測過程如圖2⑴，將閥V4、閥V5均轉為A態(tài)。啟動注射泵Pl，注射泵Pl腔內的載流液按下列流路流動注射泵Pl — V6接口 2—接口 3—閥V5接口 3—接口 2—顯色劑樣品定量管Lki —閥V4接口 3 —接口 2 —樣品定量管Ls —接口 5 —接口 4 —顯色劑樣品定量管Lk2—閥V5接口 5—接口 4—反應器L—流通池D—廢液瓶W1。液體按以上流路定向流動，定量樣品管Ls內的樣品水分別與兩端的顯色劑定量管LK1、Le2中的顯色劑互相擴散、 呈現(xiàn)梯度混合，二者發(fā)生反應，生成紅色物質，梯度混合液流過流通池D時，由波長為MOnm 光源照射，測量光電光壓，測出基線和峰值，計算得樣品水中亞硝酸根離子的含量。3.硝酸根離子含量的檢測①樣品采樣見圖1 O)，閥V4和閥V5均轉為B態(tài)，將閥V3也轉為B態(tài)(即閥V3的接口 1與接口 4通，接口 2與接口 3通)，使銅鎘柱G接入流路中。啟動泵P3，水樣按下列流路流動水樣S —第一電磁三通閥Vl接口 3 —接口 2 —蠕動泵P3 —閥V3的接口 1 —接口 4 —銅鎘柱G—接口 3—接口 2—閥V4的接口 1 —接口 2—樣品定量管Ls—接口 5—接口 6—廢液瓶W2，水樣充滿樣品定量管Ls，60秒后停蠕動泵P3，完成樣品水的定量采取。②顯色劑采樣顯色劑采樣流路與前述序號2之②“采取定量顯色劑”的流路相同，啟動蠕動泵 P2，顯色劑即充滿顯色劑樣品定量管Lki和LK2。③檢測過程見圖2 O)，四通閥V3保持B態(tài)，閥V4和閥V5轉至A態(tài)，推進注射泵Pl，載流液帶動顯示劑R及樣品S按下列流路進行流動注射泵Pl — V6接口 2 —接口 3 —閥V5接口 3—接口 2—顯色劑樣品定量管Lki—閥V4接口 3—接口 2—樣品定量管Ls—接口 5—接口 4 —顯色劑樣品定量管Lk2 —閥V5接口 5 —接口 4 —反應器L —流通池D —廢液瓶Wl。 流通池D由波長為540nm光源照射，測量光電光壓，測出基線和峰值，經與亞硝酸鹽標樣測得的曲線比較，計算得樣品水中亞硝酸根離子的含量。此值是水樣中原有的亞硝酸根離與硝酸根離子還原而得的亞硝酸根離子的總含量，因此，減去第一次測得的亞硝酸根離子的量，即為樣品水中硝酸根離子的含量。
權利要求
1.水質亞硝酸鹽或硝酸鹽流動注射分析裝置，其特征在于包含光電流通池(D)、反應器(L)、顯色劑瓶(R)、載流液瓶(H)、銅鎘柱(G)、載流液注射泵(Pl)、顯色劑輸送泵(P2)、 樣品輸送泵(P3)、一個三通閥(V6)、一個四通閥(V3)、第一采樣六通閥(V4)和第二采樣六通閥(V5)，所述各閥通過毛細管與各部件的連接關系如下三通閥(V6)的三個接口中，第2接口與第1、第3兩接口擇一相通；其中，第1接口連接載流液瓶(H)，第2接口連接載流液注射泵(Pl)；四通閥(V3)的四個接口中，第1接口與第4、第2兩接口擇一相通，對應地，第2接口與第3接口通或斷；其中，第1接口通過樣品輸送泵(P3)連接樣品(S)，第3接口與第4接口分別與銅鎘柱(G)的兩端連接；第一采樣六通閥(V4)的六個接口中，第2接口與第1接口或第3接口相通，對應地，第 4接口與第3接口或第5接口相通，第5接口與第6接口通或斷；其中，第1接口連接四通閥(V3)的第2接口，第2接口與第5接口之間連接樣品定量管(Ls)；第二采樣六通閥(^)的六個接口中，第2接口與第1接口或第3接口相通，對應地，第 4接口與第3接口或第5接口相通，第5接口與第6接口通或斷；其中，第1接口通過顯色劑輸送泵(P》連接顯色劑瓶(R)，第3接口與三通閥(V6)的第3接口相連，第4接口與反應器(L)、光電流通池(D)依次連接同時，第2接口與第一采樣六通閥(V4)的第3接口之間、第5接口與第一采樣六通閥(V4)的第4接口之間，分別以顯色劑定量管(Lki)、(Lk2)相連，第6接口為廢液出口。
2.根據權利要求1所述的水質亞硝酸鹽或硝酸鹽流動注射分析裝置，其特征在于設有第一電磁三通閥(Vi)和第二電磁三通閥m ；所述兩電磁三通閥分別以第2接口與各自閥內的第1、第3接口擇一相通；第一電磁三通閥(Vl)中的第1接口與第二電磁三通閥(V2) 的第2接口相通，第3接口連接樣品(S)，第二電磁三通閥(V2)中的第1接口、第3接口分別連接標樣(B2)、(Bi)。
3.根據權利要求1或2所述的水質亞硝酸鹽或硝酸鹽流動注射分析裝置，其特征在于所述的各輸送泵均為蠕動泵。
4.根據權利要求3所述的水質亞硝酸鹽或硝酸鹽流動注射分析裝置，其特征在于所述毛細管的內徑1. 25mm，外徑3. 0mm。
5.根據權利要求4所述的水質亞硝酸鹽或硝酸鹽流動注射分析裝置，其特征在于所述載流液注射泵(Pl)是電動恒流陶瓷注射泵泵。
全文摘要
本發(fā)明涉及水質亞硝酸鹽或硝酸鹽流動注射分析裝置，由光電流通池、反應器、顯色劑瓶、載流液瓶、銅鎘柱、載流液注射泵、顯色劑輸送泵、樣品輸送泵、三通閥、四通閥和兩個采樣六通閥通過毛細管連接而成。本裝置以pH 1.8磷酸溶液為載流液，通過恒流注射泵將載流液連續(xù)注入毛細管的管路中，通過采樣閥將定量水樣和顯色劑切入載流液中，水樣在定向流動的載流液中擴散，與顯色劑混合反應，并被載流液推入比色流通池，通過540nm波長光線吸收及光電轉換測得吸光度值，最后載流液從流通池的出口毛細管流出，測試數(shù)據精確，測試周期大大縮短，適用于亞硝酸鹽和硝酸鹽快速檢測。
文檔編號G01N21/78GK102226770SQ20111007722
公開日2011年10月26日 申請日期2011年3月30日 優(yōu)先權日2011年3月30日
發(fā)明者洪陵成 申請人:江蘇德林環(huán)保技術有限公司