專利名稱：一種cod全自動在線監(jiān)測系統(tǒng)及其監(jiān)測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種水質(zhì)監(jiān)測裝置，尤其涉及一種利用氣壓差自動進(jìn)樣、自動繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線Δ Ic-C,自動獲取待測水樣的COD值的COD全自動在線監(jiān)測系統(tǒng)及其監(jiān)測方法。
背景技術(shù)：
化學(xué)需氧量(COD)是指在強(qiáng)酸和加熱條件下，用強(qiáng)氧化劑處理水樣時消耗氧化劑的量，以02(mg/L)表示，它反映了水中受還原性物質(zhì)(主要是有機(jī)物)污染的程度，是評價水體污染程度的綜合性指標(biāo)，同時也是水質(zhì)監(jiān)測的重要參數(shù)之一。為了有效遏制水體環(huán)境的日益惡化，我國在“九五”、“十五”、“十一五”規(guī)劃中都制定了 COD污染總量排放的控制目標(biāo)。現(xiàn)行COD監(jiān)測的方法有如下幾種(1)國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)法(GBl 1914-89， EPA410. 4)，該法先以重鉻酸鉀溶液高溫消解回流氧化有機(jī)水樣，再以化學(xué)滴定定量間接計算出COD值。此法分析時間過長，消解和滴定總耗時達(dá)池，反應(yīng)過程消耗大量的硫酸，毒性較大的硫酸汞和氧化劑重鉻酸鉀以及昂貴的硫酸銀，成本高且二次污染嚴(yán)重。(2)臭氧氧化法測C0D，臭氧在水體中能通過環(huán)加成、親電、親核直接氧化并部分通過分解產(chǎn)生的羥基間接氧化有機(jī)物。由于臭氧本身對有機(jī)物的氧化具有選擇性，所以該法在難降解的有機(jī)廢水的監(jiān)測中受到了限制。(3 )可見或紫外分光光度法，該法通過測量有機(jī)物在特定波長下的紫外吸光度檢測有機(jī)物的總量。對特定廢水需先確定最適合的紫外吸收波長，局限性很大，操作相當(dāng)麻煩。(4)光電催化氧化法，紫外光照射半導(dǎo)體TiO2膜電極產(chǎn)生電子和空穴，光生空穴有很高的氧化還原電位，能氧化大多數(shù)有機(jī)污染物，電荷的傳遞通過光電流的形式表現(xiàn)出來，通過檢測電流或電量得到相應(yīng)的COD值。該法光生電子和空穴容易復(fù)合，光催化效率低，只在紫外光區(qū)有響應(yīng)，對太陽光利用率低，在實(shí)際應(yīng)用中有一定的局限性。(5)電化學(xué)氧化法，利用直接電解或電催化氧化，使難生化降解的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為可生化降解的有機(jī)物， 最終礦化成(X)2和H2O2，通過考察氧化過程中電化學(xué)參數(shù)的變化量與COD的相關(guān)性進(jìn)行快速在線檢測。近些年來出現(xiàn)了 I^bO2電極氧化法，Cu電極氧化法。1 電極不耐氯離子腐蝕，壽命短；鉛離子可能溶出造成二次污染；連續(xù)高偏壓下工作電極必須再生，高電位再生更加縮短電極壽命。申請?zhí)枮?00510023445. 2、名稱為“化學(xué)需氧量電化學(xué)分析儀”的專利申請文件公開了一種由流動注射進(jìn)樣系統(tǒng)、分析檢測裝置和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成的COD電化學(xué)分析儀， 采用三電極電化學(xué)系統(tǒng)，工作電極為納米氧化物修飾電極。該儀器檢測裝置密封不嚴(yán)容易漏液，存在氧化物中的金屬溶出造成二次污染的風(fēng)險，靈敏度低。申請?zhí)枮?00810010232. X、名稱為“一種基于流動注射進(jìn)樣的水中化學(xué)需氧量測量裝置和方法”的專利申請文件，簡化了測量步驟，縮短了測量時間，解決了 1 電極不耐氯離子腐蝕，壽命短的問題，但需要與電化學(xué)工作站等儀器聯(lián)用，不能自動稀釋、清洗，無法在線檢測
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要解決原有化學(xué)需氧量測量裝置在檢測過程中存在二次污染，靈敏度低，不能自動稀釋、清洗，無法自動在線檢測的技術(shù)問題；提供一種響應(yīng)時間短、信號穩(wěn)定、 樣品溶液用量小、檢測限低、靈敏度高、線性范圍寬的COD全自動在線監(jiān)測系統(tǒng)及其監(jiān)測方法，該方法在檢測過程中不使用任何有毒有害物質(zhì)，檢測后也不產(chǎn)生二次污染，環(huán)境友好， 而且稀釋、清洗、監(jiān)測操作全部自動化，只需點(diǎn)擊相應(yīng)按鍵，測量完畢COD值會直接顯示在顯示屏上，不用人工進(jìn)行任何換算。本發(fā)明另一目的是提供一種COD全自動在線監(jiān)測系統(tǒng)及其監(jiān)測方法，其利用BDD 作為工作電極，電極使用壽命長，響應(yīng)時間短，靈敏感度高，檢測限低，檢測范圍大，適用于各種污水和水體的COD檢測。本發(fā)明又一目的是提供一種COD全自動在線監(jiān)測系統(tǒng)及其監(jiān)測方法，其通過光學(xué)定量裝置對每次進(jìn)入反應(yīng)池的溶液進(jìn)行精確定量，避免由溶液體積不一帶來的測量誤差， 確保COD監(jiān)測更加精確。本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的本發(fā)明的COD全自動在線監(jiān)測系統(tǒng)，包括電動注射器、光學(xué)定量裝置、多通轉(zhuǎn)接器、反應(yīng)池和監(jiān)測控制裝置，所述的電動注射器和光學(xué)定量裝置之間、光學(xué)定量裝置和反應(yīng)池之間均連接有換氣管，所述的多通轉(zhuǎn)接器上連接有待測溶液輸入管、標(biāo)準(zhǔn)溶液輸入管、空白溶液輸入管、去離子水輸入管和廢液排出管，多通轉(zhuǎn)接器還分別通過管路和所述的光學(xué)定量裝置、所述的反應(yīng)池連通， 所述的反應(yīng)池中設(shè)有工作電極、輔助電極和參比電極，工作電極、輔助電極和參比電極通過導(dǎo)線和所述的監(jiān)測控制裝置相連，監(jiān)測控制裝置還分別和所述的電動注射器、光學(xué)定量裝置、多通轉(zhuǎn)接器電連接。監(jiān)測控制裝置是一臺軟硬件結(jié)合的智能化設(shè)備，其控制著電動注射器、光學(xué)定量裝置和多通轉(zhuǎn)接器的工作狀態(tài)。在監(jiān)測控制裝置的控制下，電動注射器通過換氣管抽取光學(xué)定量裝置內(nèi)的氣體，相應(yīng)管路里的溶液通過多通轉(zhuǎn)接器進(jìn)入光學(xué)定量裝置，由光學(xué)定量裝置對溶液進(jìn)行定量，當(dāng)溶液到達(dá)定量值，光學(xué)定量裝置將信號發(fā)送給監(jiān)測控制裝置，監(jiān)測控制裝置再發(fā)信號給電動注射器，由電動注射器通過換氣管再把氣體壓入光學(xué)定量裝置內(nèi)，溶液再由光學(xué)定量裝置通過多通轉(zhuǎn)接器進(jìn)入反應(yīng)池，這時，監(jiān)測控制裝置在工作電極上施加電壓，將溶液中的有機(jī)物氧化成二氧化碳和水，產(chǎn)生的電流信號返回給監(jiān)測控制裝置，經(jīng)監(jiān)測控制裝置的處理顯示出COD值，測完后，溶液再從反應(yīng)池經(jīng)多通轉(zhuǎn)接器從廢液管排出。整個操作過程全部自動化，工作人員只需點(diǎn)擊監(jiān)測控制裝置顯示屏上的 “標(biāo)定”、“測量”等字樣即可，測量完畢COD的值會直接顯示在顯示屏上，不用人工進(jìn)行任何的換算，實(shí)現(xiàn)溶液COD的自動在線檢測，智能化程度高。從電極到溶液，以及整個測量過程， 沒有任何有毒有害物質(zhì)添加及生成，環(huán)境友好，不存在污染和二次污染問題。作為優(yōu)選，所述的電動注射器一端設(shè)有電機(jī)、另一端連接有所述的換氣管，電動注射器內(nèi)設(shè)有活塞，活塞上連接有一內(nèi)設(shè)空腔的柱體，柱體的另一端的端面設(shè)有一個螺紋孔， 螺紋孔和一螺桿相連，螺桿再和所述的電機(jī)的轉(zhuǎn)軸相連，所述的電機(jī)和所述的監(jiān)測控制裝置電連接。監(jiān)測控制裝置控制電機(jī)的轉(zhuǎn)動，電機(jī)通過螺桿將圓周運(yùn)動轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動，帶動活塞的上、下移動，從而改變光學(xué)定量裝置內(nèi)的氣壓，實(shí)現(xiàn)溶液的抽取和排出。作為優(yōu)選，所述的電動注射器的內(nèi)壁上設(shè)有一條卡槽，所述的柱體連接螺桿的一端的側(cè)面設(shè)有一個卡位件，卡位件的頭部卡在所述的卡槽內(nèi)，所述的柱體上設(shè)有一個擋光片，所述的電動注射器的側(cè)壁設(shè)有一個和所述的擋光片匹配的光電開關(guān)，所述的光電開關(guān)和所述的監(jiān)測控制裝置電連接?；钊舷乱苿訒r，卡位件沿著卡槽移動，起到定位及支撐作用，使得活塞的移動更加穩(wěn)定。當(dāng)活塞下移時，一旦擋光片擋住光電開關(guān)的光源，光電開關(guān)即發(fā)送信號給監(jiān)測控制裝置，監(jiān)測控制裝置則發(fā)出信號給電機(jī)，使活塞停止下移或往上移動，對活塞的下移行程起到限位作用。因?yàn)橐话慊钊诘那惑w由精密玻璃管制成，從而可避免活塞的超限移動引起的玻璃管的損壞。作為優(yōu)選，所述的光電定量裝置包括一容器及設(shè)于容器上的三通電磁閥，容器通過管路和所述的多通轉(zhuǎn)接器相連，三通電磁閥分別通過換氣管和電動注射器、反應(yīng)池相連， 容器側(cè)壁上相對地設(shè)有發(fā)射器和接收器，所述的發(fā)射器、接收器及三通電磁閥分別和所述的監(jiān)測控制裝置電連接。這個容器一般為玻璃管，由于玻璃管中液體和玻璃是浸潤的，在表面張力的作用下表面積要趨于最小就會向下凹，所以形成了凹液面。由于光在不同介質(zhì)傳播會產(chǎn)生折射和反射，使得發(fā)射和接收的光強(qiáng)發(fā)生變化。在有液體或者空管狀況下，側(cè)面的入射光線入射時，折射角等于入射角等于0°，光線不發(fā)生折射，僅有少量發(fā)射反射，入射光幾乎等于出射光；在入射光線碰到凹液面時，由于凹液面對光線的折射和反射，使得出射光減少，這個信號由監(jiān)測控制裝置接收后，經(jīng)過運(yùn)算處理，監(jiān)測控制裝置再發(fā)出信號給電機(jī)及三通電磁閥，停止溶液的抽取，就實(shí)現(xiàn)精確地定量液體了。通過兩組發(fā)射器和接收器，可以將每次進(jìn)入反應(yīng)池的液體精確地定量，保證每次定量誤差在0. 1%以內(nèi)，避免由溶液體積不一致帶來的測量誤差。作為優(yōu)選，所述的多通轉(zhuǎn)接器上設(shè)有若干電磁閥，所述的電磁閥和所述的監(jiān)測控制裝置電連接。監(jiān)測控制裝置控制多通轉(zhuǎn)接器上多個電磁閥的開閉，從而可根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)抽取哪路管路的溶液及溶液的流向。作為優(yōu)選，所述的待測溶液輸入管和多通轉(zhuǎn)接器之間連接有預(yù)處理系統(tǒng)。預(yù)處理系統(tǒng)主要是一些過濾設(shè)備，過濾待測溶液中的大顆粒雜質(zhì)及懸浮物，避免污染嚴(yán)重的污水含有的一些大顆粒的雜質(zhì)進(jìn)入管路造成管路堵塞，并且減少了一些雜質(zhì)對測量的干擾以及對反應(yīng)池和電極的污染。作為優(yōu)選，所述的反應(yīng)池的底部設(shè)有攪拌器，攪拌器和所述的監(jiān)測控制裝置電連接，所述的工作電極為BDD膜電極。當(dāng)待測溶液或標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)入反應(yīng)池后，監(jiān)測控制裝置發(fā)出信號啟動攪拌器，避免反應(yīng)過程中溶液濃度不均產(chǎn)生的誤差，使測量更精確。BDD膜電極就是摻硼金剛石薄膜電極，作為工作電極，面積為0. 2-0. 5cm2,金屬鉬片為輔助電極，銀/ 氯化銀電極為參比電極。BDD膜電極具有良好的導(dǎo)電性，很寬的電化學(xué)窗口，很低的背景電流，很高的化學(xué)穩(wěn)定性，以及不易被有機(jī)物吸附所污染，這些優(yōu)良特性使其非常適用于有機(jī)污染物的電化學(xué)分析。另外，BDD膜電極具有很高的機(jī)械強(qiáng)度和耐腐蝕性，作為電極材料， 其還具有很高的析氧電位，這意味著處理污水時可以得到更穩(wěn)定的運(yùn)行效果和更高的電流效率，BDD膜電極使用壽命長，響應(yīng)時間短，靈敏度高，檢測限低，檢測范圍大。作為優(yōu)選，所述的監(jiān)測控制裝置包括單片機(jī)及與單片機(jī)相連的電機(jī)驅(qū)動電路、電極控制及采集電路、電磁閥控制電路、攪拌器控制電路和顯示電路、按鍵電路，電機(jī)驅(qū)動電路和所述的電機(jī)相連，電極控制及采集電路均和工作電極、輔助電極、參比電極相連，電磁閥控制電路和光電定量裝置上的三通電磁閥、多通轉(zhuǎn)接器上的電磁閥相連，攪拌器控制電路和反應(yīng)池的攪拌器相連，所述的單片機(jī)還和電動注射器上的光電開關(guān)、光電定量裝置上的發(fā)射器、接收器相連。顯示電路和按鍵電路也可以采用一體的觸摸顯示屏，操作方便，結(jié)構(gòu)緊湊，人機(jī)界面良好。本發(fā)明的COD全自動在線監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測方法為，監(jiān)測控制裝置發(fā)出控制信號控制所述的電動注射器、多通轉(zhuǎn)接器、光學(xué)定量裝置，所述的電動注射器通過換氣管抽取光學(xué)定量裝置內(nèi)的氣體，相應(yīng)管路里的溶液通過多通轉(zhuǎn)接器進(jìn)入光學(xué)定量裝置，由光學(xué)定量裝置對溶液進(jìn)行定量，當(dāng)溶液到達(dá)定量值，光學(xué)定量裝置將信號發(fā)送給監(jiān)測控制裝置，監(jiān)測控制裝置再發(fā)信號給電動注射器，由電動注射器通過換氣管再把氣體壓入光學(xué)定量裝置內(nèi)， 溶液再由光學(xué)定量裝置通過多通轉(zhuǎn)接器進(jìn)入反應(yīng)池，這時，監(jiān)測控制裝置在工作電極上施加電壓，將溶液中的有機(jī)物氧化成二氧化碳和水，產(chǎn)生的電流信號返回給監(jiān)測控制裝置，經(jīng)監(jiān)測控制裝置的處理顯示出COD值，測完后，溶液再從反應(yīng)池經(jīng)多通轉(zhuǎn)接器從廢液管排出； 每次測標(biāo)準(zhǔn)溶液或待測溶液前，都先測一遍空白溶液，獲得電流；標(biāo)準(zhǔn)溶液的電流為I。， 標(biāo)準(zhǔn)溶液的電流變化值為Δ Ic=Ic- Itl,測量不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液的電流變化值，由監(jiān)測控制裝置自動作出不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液的電流變化值與對應(yīng)的COD濃度的曲線，得到標(biāo)準(zhǔn)曲線Δ I。_C，測得待測溶液的電流變化值為Δ Ix，再和標(biāo)準(zhǔn)曲線作對比，最后由監(jiān)測控制裝置獲得待測溶液的COD值并進(jìn)行顯示。作為優(yōu)選，每次要測一種溶液前，都要用該溶液先將反應(yīng)池潤洗一遍在監(jiān)測控制裝置的控制下，溶液經(jīng)多通轉(zhuǎn)接器到光學(xué)定量裝置，再由光學(xué)定量裝置經(jīng)多通轉(zhuǎn)接器到反應(yīng)池；然后該溶液再由反應(yīng)池經(jīng)多通轉(zhuǎn)接器從廢液排出管排出。本發(fā)明的有益效果是選擇BDD膜電極作為工作電極，具有良好的導(dǎo)電性，很寬的電化學(xué)窗口，很低的背景電流，很高的化學(xué)穩(wěn)定性，以及不易被有機(jī)物吸附所污染，BDD膜電極具有很高的機(jī)械強(qiáng)度和耐腐蝕性，具有很高的析氧電位，處理污水時可以得到更穩(wěn)定的運(yùn)行效果和更高的電流效率。從電極到溶液，以及整個測量過程，沒有任何有毒有害物質(zhì)添加及生成，環(huán)境友好，不存在污染和二次污染問題。采用氣壓差進(jìn)樣及排液，由光學(xué)定量裝置對溶液進(jìn)行定量，確保進(jìn)入反應(yīng)池的溶液體積一致，使COD監(jiān)測更加精確。清洗、監(jiān)測操作簡單，全部自動化，工作人員只需點(diǎn)擊顯示屏上的“標(biāo)定”、“測量”等字樣即可，測量完畢COD的值會直接顯示在顯示屏上，不用人工進(jìn)行任何的換算，實(shí)現(xiàn)溶液COD的自動在線檢測，智能化程度高。


圖1是本發(fā)明COD全自動在線監(jiān)測系統(tǒng)的一種系統(tǒng)連接結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明COD全自動在線監(jiān)測系統(tǒng)中電動注射器的一種結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明COD全自動在線監(jiān)測系統(tǒng)中光學(xué)定量裝置的一種結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明COD全自動在線監(jiān)測系統(tǒng)中監(jiān)測控制裝置的一種電路原理連接框圖。
具體實(shí)施例方式下面通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。實(shí)施例1 本實(shí)施例的COD全自動在線監(jiān)測系統(tǒng)，如圖1所示，包括電動注射器1、 光學(xué)定量裝置2、多通轉(zhuǎn)接器3、反應(yīng)池4和監(jiān)測控制裝置5，電動注射器1和光學(xué)定量裝置 2之間、光學(xué)定量裝置2和反應(yīng)池4之間均連接有換氣管6。多通轉(zhuǎn)接器3的內(nèi)部有很多管
7路，多通轉(zhuǎn)接器3上有多個電磁閥27，各個電磁閥控制內(nèi)部管路之間的通斷。待測溶液輸入管7經(jīng)預(yù)處理系統(tǒng)觀和多通轉(zhuǎn)接器3相連，多通轉(zhuǎn)接器3上還連接有兩路標(biāo)準(zhǔn)溶液輸入管8、空白溶液輸入管9、去離子水輸入管10和廢液排出管11，多通轉(zhuǎn)接器3還分別通過管路和光學(xué)定量裝置2、反應(yīng)池4連通，反應(yīng)池4中插有工作電極12、輔助電極13和參比電極 14，BDD膜電極(摻硼金剛石薄膜電極)為工作電極，金屬鉬片為輔助電極，銀/氯化銀電極為參比電極，這三個電極通過導(dǎo)線和監(jiān)測控制裝置5相連，反應(yīng)池的底部安裝有攪拌器四， 攪拌器29、電磁閥27、電動注射器1、光學(xué)定量裝置2、多通轉(zhuǎn)接器3分別通過導(dǎo)線和監(jiān)測控制裝置5相連。如圖2所示，電動注射器1 一端安裝有電機(jī)15、另一端為玻璃管且連接有換氣管 6，玻璃管內(nèi)有活塞16，活塞16上連接有一內(nèi)部為空腔的柱體17，柱體17的另一端連接有一個螺母37，螺母和一螺桿18的一端通過螺紋相連，螺桿18的另一端和電機(jī)15上的轉(zhuǎn)軸相連。靠近電機(jī)15 —側(cè)的電動注射器1的內(nèi)壁上有一條卡槽19，螺母37上橫向連接有一個螺釘形成卡位件20，螺釘?shù)念^部卡在卡槽19內(nèi)。螺母37下方連接有一個擋光片21，靠近卡槽19下端的電動注射器1的側(cè)壁上有一個和擋光片21匹配的光電開關(guān)22，光電開關(guān) 22、電機(jī)15分別和監(jiān)測控制裝置5通過導(dǎo)線連接。如圖3所示，光電定量裝置2包括一容器23及安裝于容器23頂部的三通電磁閥 M，容器23的底部通過管路和多通轉(zhuǎn)接器3相連，三通電磁閥M分別通過換氣管6和電動注射器1的玻璃管、反應(yīng)池4相連，容器23側(cè)壁上相對地安裝有兩組發(fā)射器25和接收器 26，發(fā)射器25、接收器沈及三通電磁閥M分別通過導(dǎo)線和監(jiān)測控制裝置5相連。如圖4所示，監(jiān)測控制裝置5包括單片機(jī)30及與單片機(jī)30相連的電機(jī)驅(qū)動電路 31、電極控制及采集電路32、電磁閥控制電路33、攪拌器控制電路34和由顯示電路35及按鍵電路36構(gòu)成的觸摸顯示屏，電機(jī)驅(qū)動電路31和電機(jī)15相連，電極控制及采集電路32和工作電極12、輔助電極13、參比電極14相連，電磁閥控制電路33和光電定量裝置2上的三通電磁閥對、多通轉(zhuǎn)接器3上的電磁閥27相連，攪拌器控制電路34和反應(yīng)池4的攪拌器 29相連，單片機(jī)30還和電動注射器1上的光電開關(guān)22、光電定量裝置2上的發(fā)射器25、接收器沈相連。工作過程監(jiān)測控制裝置5發(fā)出控制信號控制電動注射器1、多通轉(zhuǎn)接器3、光學(xué)定量裝置2，電動注射器1通過換氣管6抽取光學(xué)定量裝置2內(nèi)的氣體，相應(yīng)管路里的溶液通過多通轉(zhuǎn)接器3進(jìn)入光學(xué)定量裝置2，由光學(xué)定量裝置2對溶液進(jìn)行定量，當(dāng)溶液到達(dá)定量值，光學(xué)定量裝置2將信號發(fā)送給監(jiān)測控制裝置5，監(jiān)測控制裝置5再發(fā)信號給電動注射器 1的電機(jī)，由電動注射器1通過換氣管6再把氣體壓入光學(xué)定量裝置2內(nèi)，溶液再由光學(xué)定量裝置2通過多通轉(zhuǎn)接器3進(jìn)入反應(yīng)池4，這時，監(jiān)測控制裝置5在工作電極12上施加2. 5V 電壓，將溶液中的有機(jī)物氧化成二氧化碳和水，產(chǎn)生的電流信號返回給監(jiān)測控制裝置5，經(jīng)監(jiān)測控制裝置5的處理顯示出COD值，測完后，溶液再從反應(yīng)池4經(jīng)多通轉(zhuǎn)接器3從廢液排出管11排出。上述COD全自動在線監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測方法為
1.用去離子水潤洗電極及反應(yīng)池在電動注射器、多通轉(zhuǎn)接器和光學(xué)定量裝置的合作工作下，利用氣壓差將去離子水從去離子水輸入管抽進(jìn)反應(yīng)池，然后再從廢液排出管排出；2.接通空白溶液輸入管，先用空白溶液潤洗電極及反應(yīng)池，再取3mL空白溶液 (0. IMol/L Na2SO4溶液)，并注入反應(yīng)池中，在工作電極上施加2. 5V的電壓，啟動攪拌器作均勻轉(zhuǎn)速的攪拌，監(jiān)測控制裝置記錄電流隨時間變化的I_t曲線，120秒時讀取此時電流值 Ιο；
3.接通標(biāo)準(zhǔn)溶液輸入管，先用標(biāo)準(zhǔn)溶液潤洗電極及反應(yīng)池，再取3mLCOD標(biāo)準(zhǔn)樣品溶液(用0. IMol/L Na2SO4的空白溶液配制的葡萄糖溶液)，在工作電極上施加2. 5V電壓，到 120秒時，監(jiān)測控制裝置讀取此時電流值I。，得到電流變化值Δ Ic =Ic-I0 ；
4.重復(fù)步驟2和3，得到不同濃度COD標(biāo)準(zhǔn)樣品溶液的電流變化值，監(jiān)測控制裝置自動作出標(biāo)準(zhǔn)曲線AIe-C;
5.待測樣品的COD測定重復(fù)步驟2，記錄電流Itl，接通待測溶液輸入管，先用待測溶液潤洗電極及反應(yīng)池，再取3mL待測溶液，在工作電極上施加2. 5V電壓，到120秒時，監(jiān)測控制裝置讀取此時電流值Ix，得到電流變化值Δ Ix=Ix-I0,由監(jiān)測控制裝置在標(biāo)準(zhǔn)曲線上找出和Δ Ix對應(yīng)的濃度值即為待測樣品的COD值，并顯示在顯示屏上。 本發(fā)明采用BDD膜電極為工作電極，壽命長，響應(yīng)時間短，信號穩(wěn)定，單次測量只需3 8分鐘，整個測量過程無污染及二次污染，相對誤差小。監(jiān)測操作簡單方便，只需點(diǎn)擊顯示屏上的“標(biāo)定”、“測量”等字樣即可，測量完畢COD的值會直接顯示在顯示屏上，性能可靠，檢測范圍大，靈敏度高，檢測限低，集檢測、數(shù)據(jù)處理與儲存、傳輸于一體，適合各種污水、飲用水、海水的COD檢測。
權(quán)利要求
1.一種COD全自動在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于包括電動注射器(1)、光學(xué)定量裝置(2)、 多通轉(zhuǎn)接器(3)、反應(yīng)池(4)和監(jiān)測控制裝置(5)，所述的電動注射器(1)和光學(xué)定量裝置(2)之間、光學(xué)定量裝置(2)和反應(yīng)池(4)之間均連接有換氣管(6)，所述的多通轉(zhuǎn)接器(3) 上連接有待測溶液輸入管(7)、標(biāo)準(zhǔn)溶液輸入管(8)、空白溶液輸入管(9)、去離子水輸入管 (10)和廢液排出管(11)，多通轉(zhuǎn)接器(3)還分別通過管路和所述的光學(xué)定量裝置(2)、所述的反應(yīng)池(4)連通，所述的反應(yīng)池(4)中設(shè)有工作電極(12)、輔助電極(13)和參比電極 (14)，工作電極(12)、輔助電極(13)和參比電極(14)通過導(dǎo)線和所述的監(jiān)測控制裝置(5) 相連，監(jiān)測控制裝置(5)還分別和所述的電動注射器(1)、光學(xué)定量裝置(2)、多通轉(zhuǎn)接器(3)電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的COD全自動在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述的電動注射器 (1)一端設(shè)有電機(jī)(15)、另一端連接有所述的換氣管(6)，電動注射器(1)內(nèi)設(shè)有活塞(16)， 活塞(16)上連接有一內(nèi)設(shè)空腔的柱體(17)，柱體(17)的另一端的端面設(shè)有一個螺紋孔，螺紋孔和一螺桿(18)相連，螺桿(18)再和所述的電機(jī)(15)的轉(zhuǎn)軸相連，所述的電機(jī)(15)和所述的監(jiān)測控制裝置(5)電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的COD全自動在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述的電動注射器(1)的內(nèi)壁上設(shè)有一條卡槽(19)，所述的柱體(17)連接螺桿(18)的一端的側(cè)面設(shè)有一個卡位件(20)，卡位件(20)的頭部卡在所述的卡槽(19)內(nèi)，所述的柱體(17)上設(shè)有一個擋光片 (21)，所述的電動注射器(1)的側(cè)壁設(shè)有一個和所述的擋光片(21)匹配的光電開關(guān)(22)， 所述的光電開關(guān)(22)和所述的監(jiān)測控制裝置(5)電連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的COD全自動在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述的光電定量裝置(2)包括一容器(23)及設(shè)于容器(23)上的三通電磁閥(24)，容器(23)通過管路和所述的多通轉(zhuǎn)接器(3)相連，三通電磁閥(24)分別通過換氣管(6)和電動注射器(1)、反應(yīng)池(4) 相連，容器(23)側(cè)壁上相對地設(shè)有發(fā)射器(25)和接收器(26)，所述的發(fā)射器(25)、接收器 (26 )及三通電磁閥(24 )分別和所述的監(jiān)測控制裝置(5 )電連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的COD全自動在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述的多通轉(zhuǎn)接器(3)上設(shè)有若干電磁閥(27)，所述的電磁閥(27)和所述的監(jiān)測控制裝置(5)電連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或4或5所述的COD全自動在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述的待測溶液輸入管(7)和多通轉(zhuǎn)接器(3)之間連接有預(yù)處理系統(tǒng)(28)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或4或5所述的COD全自動在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述的反應(yīng)池(4)的底部設(shè)有攪拌器(29)，攪拌器(29)和所述的監(jiān)測控制裝置(5)電連接，所述的工作電極(12)為BDD膜電極。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的COD全自動在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于所述的監(jiān)測控制裝置(5)包括單片機(jī)(30)及與單片機(jī)(30)相連的電機(jī)驅(qū)動電路(31)、電極控制及采集電路 (32)、電磁閥控制電路(33)、攪拌器控制電路(34)和顯示電路(35)、按鍵電路(36)，電機(jī)驅(qū)動電路(31)和所述的電機(jī)(15)相連，電極控制及采集電路(32)均和工作電極(12)、輔助電極(13)、參比電極(14)相連，電磁閥控制電路(33)和光電定量裝置(2)上的三通電磁閥 (24)、多通轉(zhuǎn)接器(3)上的電磁閥(27)相連，攪拌器控制電路(34)和反應(yīng)池(4)的攪拌器 (29)相連，所述的單片機(jī)(30)還和電動注射器(1)上的光電開關(guān)(22)、光電定量裝置(2) 上的發(fā)射器(25)、接收器(26)相連。
9.一種如權(quán)利要求1所述的COD全自動在線監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測方法，其特征在于所述的監(jiān)測控制裝置(5)發(fā)出控制信號控制所述的電動注射器(1)、多通轉(zhuǎn)接器(3)、光學(xué)定量裝置(2)，所述的電動注射器(1)通過換氣管(6)抽取光學(xué)定量裝置(2)內(nèi)的氣體，相應(yīng)管路里的溶液通過多通轉(zhuǎn)接器(3)進(jìn)入光學(xué)定量裝置(2)，由光學(xué)定量裝置(2)對溶液進(jìn)行定量， 當(dāng)溶液到達(dá)定量值，光學(xué)定量裝置(2)將信號發(fā)送給監(jiān)測控制裝置(5)，監(jiān)測控制裝置(5) 再發(fā)信號給電動注射器(1)，由電動注射器(1)通過換氣管(6 )再把氣體壓入光學(xué)定量裝置 (2)內(nèi)，溶液再由光學(xué)定量裝置(2)通過多通轉(zhuǎn)接器(3)進(jìn)入反應(yīng)池(4)，這時，監(jiān)測控制裝置(5)在工作電極(12)上施加電壓，將溶液中的有機(jī)物氧化成二氧化碳和水，產(chǎn)生的電流信號返回給監(jiān)測控制裝置(5)，經(jīng)監(jiān)測控制裝置(5)的處理顯示出COD值，測完后，溶液再從反應(yīng)池(4)經(jīng)多通轉(zhuǎn)接器(3)從廢液排出管(11)排出；每次測標(biāo)準(zhǔn)溶液或待測溶液前，都先測一遍空白溶液，獲得電流Itl ；標(biāo)準(zhǔn)溶液的電流為I。，標(biāo)準(zhǔn)溶液的電流變化值為Δ Ic=Ic-Ici,測量不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液的電流變化值，由監(jiān)測控制裝置(5)自動作出不同濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液的電流變化值與對應(yīng)的COD濃度的曲線，得到標(biāo)準(zhǔn)曲線Δ Ic-C,測得待測溶液的電流變化值為Δ Ix，再和標(biāo)準(zhǔn)曲線作對比，最后由監(jiān)測控制裝置(5)自動獲得待測溶液的COD值并進(jìn)行顯示。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的監(jiān)測方法，其特征在于每次要測一種溶液前，都要用該溶液先將反應(yīng)池潤洗一遍在監(jiān)測控制裝置(5)的控制下，溶液經(jīng)多通轉(zhuǎn)接器(3)到光學(xué)定量裝置(2)，再由光學(xué)定量裝置(2)經(jīng)多通轉(zhuǎn)接器(3)到反應(yīng)池(4);然后該溶液再由反應(yīng)池(4) 經(jīng)多通轉(zhuǎn)接器(3 )從廢液排出管(11)排出。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種COD全自動在線監(jiān)測系統(tǒng)及其監(jiān)測方法。監(jiān)測系統(tǒng)包括監(jiān)測控制裝置及與之相連的電動注射器、光學(xué)定量裝置、多通轉(zhuǎn)接器和反應(yīng)池，電動注射器和光學(xué)定量裝置之間、光學(xué)定量裝置和反應(yīng)池之間均連接有換氣管，多通轉(zhuǎn)接器和光學(xué)定量裝置、反應(yīng)池、待測溶液輸入管、標(biāo)準(zhǔn)溶液輸入管、空白溶液輸入管、去離子水輸入管和廢液排出管相連，反應(yīng)池中設(shè)有通過導(dǎo)線和監(jiān)測控制裝置相連的工作電極、輔助電極和參比電極。監(jiān)測方法為測量不同濃度標(biāo)準(zhǔn)溶液的電流變化值，由監(jiān)測控制裝置自動作出標(biāo)準(zhǔn)曲線△Ic-C，測得待測溶液的電流變化值△Ix，由監(jiān)測控制裝置從標(biāo)準(zhǔn)曲線上找出對應(yīng)的COD值并顯示。本發(fā)明測量精確，無污染，智能化程度高。
文檔編號G01N35/00GK102298067SQ20111020458
公開日2011年12月28日 申請日期2011年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月21日
發(fā)明者王維平, 王維熙, 繆國超 申請人:杭州電子科技大學(xué), 杭州超距科技有限公司