專利名稱：紫外消解法水質總鋅在線監(jiān)測儀的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于在線監(jiān)測儀技術領域，具體是涉及一種適用于水質中總鋅含量的紫外消解法水質總鋅在線監(jiān)測儀。
背景技術：
由于重金屬污染的危害性，建立重金屬污染預警系統(tǒng)對重金屬污染進行實時監(jiān)控，變得日益緊迫，近年來對重金屬在線監(jiān)測儀器的需求也日益顯現。目前重金屬在線監(jiān)測儀器基本依賴進口，進口儀器價格較為昂貴。為打破對進口儀器的高度依賴，針對重金屬在線監(jiān)測的技術難題，不少科技創(chuàng)新企業(yè)通過加大科研投入，相繼推出一系列重金屬在線監(jiān)測儀，填補了國內空白，結束了國外技術壟斷的歷史。重金屬在線監(jiān)測儀國內安裝的數量極少，這主要是因為重金屬在線監(jiān)測儀目前主要依賴進口且進口價格昂貴，而用戶在使用中均認為國產的這類儀器不好用，其中表現最為突出的問題就是測量速度太慢且測量準確度不高，同時國產的重金屬在線監(jiān)測儀品種比較單一，技術和質量與國外相比還有很大差距。重金屬中毒所引起的疾病常有發(fā)生，鋅是重金屬中的一種常見元素，且六價鋅的毒性十分強?？備\指的是IL水中總鋅的含量(包括各種形態(tài)鋅濃度的總和)。如果水中鋅含量較高，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，因此對總鋅的監(jiān)測十分重要。前全世界能生產重金屬在線監(jiān)測儀的廠家非常少，其技術主要以標準的光學比色法、離子選擇性電極法和陽極溶出伏安法即極譜法為主。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增加不少運行負擔，而且這種方法在重金屬總量測定過程中樣品的預處理過程復雜、耗時長，對于水質在線監(jiān)測而言實時性很差。離子選擇性電極法局限性更大，由于目前具有選擇性的離子電極本身就很少，所以采用該方法只能滿足極少種類的重金屬在線監(jiān)測，而且由于是離子選擇性電極，所以該方式只能監(jiān)測水中的重金屬離子；由于電極本身的使用條件不能接觸強酸，使得進行水中重金屬總量監(jiān)測受到了很大的約束。此外電極本省的價格非常高且壽命非常短(一般壽命不超過半年)，所以采用該方法的儀器目前已很少使用。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(jiān)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；而對于在線監(jiān)測而言，只能用于水質非常清澈、重金屬含量較低且重金屬在水中的存在形態(tài)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。為了實現對水質中的總鋅含量進行控制，國際和國內根據不同的水質分別制定了不同的標準。檢測總鋅的分析方法有電化學法和化學法。電化學法的成本較高，且電極易受污染，維護成本高?；瘜W法有分光光度法和滴定法，由于要實現實時在線監(jiān)測，而滴定法一般用于實驗室分析，不適用于現場測量分析，并且不能在線分析數據。發(fā)明內容本實用新型的目的是提供一種能夠準確快速監(jiān)測水中總鋅濃度的紫外消解法水質總鋅在線監(jiān)測儀，實現實時在線監(jiān)測的目的，其監(jiān)測精度可滿足國家環(huán)保局提出的對各類水中總鋅濃度的監(jiān)測要求。本實用新型解決了對水中總鋅的準確而快速的在線監(jiān)測問題，并適用于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紫外消解法水質總鋅在線監(jiān)測儀，包括嵌入式控制系統(tǒng)和依次管路連接的取樣泵系統(tǒng)、定量系統(tǒng)、 多通道進樣系統(tǒng)和紫外消解與檢測系統(tǒng)；所述嵌入式控制系統(tǒng)內預設控制程序，控制取樣泵系統(tǒng)、定量系統(tǒng)、多通道進樣系統(tǒng)和紫外消解與檢測系統(tǒng)工作，所述取樣泵系統(tǒng)和定量系統(tǒng)定量取樣后，待測水樣經多通道進樣系統(tǒng)進入紫外消解與檢測系統(tǒng)，在紫外消解與檢測系統(tǒng)中待測水樣經紫外燈的照射加快將鋅進行價態(tài)統(tǒng)一的消解反應，并進行總鋅的在線檢測。作為優(yōu)選，所述取樣泵系統(tǒng)的取樣泵與定量系統(tǒng)中的定量管之間經緩沖管路相連接。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(tǒng)，從而保護了取樣泵不會受到試劑的污染而損壞。作為優(yōu)選，所述取樣泵系統(tǒng)的取樣泵為蠕動泵或注射泵，取樣泵可以正反轉動并能使定量管中產生負壓或正壓。作為優(yōu)選，所述定量系統(tǒng)中的定量管上設有用于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(fā)射到光接收器的光強發(fā)生變化來確定溶液是否繼續(xù)流動還是靜止，從而確定溶液的體積。作為優(yōu)選，所述多通道進樣系統(tǒng)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(yōu)選，所述的多通道進樣系統(tǒng)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、廢液管路、第三試劑管路、第四試劑管路和待測水樣管路。作為優(yōu)選，所述的紫外消解與檢測系統(tǒng)為一個密閉裝置，包括消解池，消解池兩端設有上下壓塊，消解池外面設有至少兩個紫外燈，消解池的一側設有檢測光源，與檢測光源相對地在消解池的另一側設有光檢測器。作為優(yōu)選，所述的紫外消解與檢測系統(tǒng)中，消解池的下部設有溫控裝置。作為優(yōu)選，所述的紫外消解與檢測系統(tǒng)包括消解池，消解池與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(tǒng)檢測完畢后，多通道模塊開啟消解池與廢液管路的管路連通排出廢液。紫外消解與檢測系統(tǒng)是一個既能進行紫外消解同時又能進行光學檢測的裝置，該裝置是一個密閉體，包括上下壓塊、紫外燈、消解池、光檢測器、檢測光源、溫控裝置等，其中上下壓塊用于封閉消解池，紫外燈是負責產生照射到消解池內紫外光的光源，紫外燈的數量至少兩個，檢測光源負責產生檢測水樣中總鋅含量的光源，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鋅的含量，溫控裝置負責加熱消解池到一定的溫度，以便進行相應的化學反應。由于水中不同價態(tài)的鋅離子易與其他的陰離子形成螯合物或絡合物，這些物質容易降低化學氧化還原反應的速度，從而使總鋅在進行檢測之前的價態(tài)統(tǒng)一需要消耗很長的時間。本實用新型通過紫外消解法來實現水樣化學消解，加入紫外光的照射可以大大加快進行價態(tài)統(tǒng)一的消解反應的速度，從而提高了總鋅在線檢測的實時性，同時降低了設備對能源的消耗。本實用新型 通過化學氧化還原的方式將水中所有形態(tài)的鋅統(tǒng)一成一種價態(tài)再進行測定，解決了有機物與鋅絡合后影響測定準確度的問題。本實用新型多通道取樣系統(tǒng)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后可通過簡單更換的方式來恢復系統(tǒng)的正常運行，比整體更換多通道取樣系統(tǒng)節(jié)約了成本和降低了勞動強度。本實用新型取樣泵系統(tǒng)與定量系統(tǒng)之間不是直接連成一體的，而是通過一段緩沖管路來連接，這種連接方式在保證化學試劑自由進出定量系統(tǒng)的同時不會進入到取樣泵系統(tǒng)，從而保護了取樣泵不會受到試劑的污染而損壞。本實用新型紫外消解與檢測系統(tǒng)中的消解池是同時進行消解反應和檢測的場所， 消解池外壁纏繞著溫控裝置中加熱絲和感溫元件，消解池的兩端通過電磁的通斷來實現上下壓塊密封和開啟消解池，從而保證了化學試劑可以自由進出消解池。

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，并結合附圖，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(tǒng)和依次管路連接的取樣泵系統(tǒng)、定量系統(tǒng)、多通道進樣系統(tǒng)和紫外消解與檢測系統(tǒng)，其中嵌入式控制系統(tǒng)內預設控制程序，控制取樣泵系統(tǒng)、定量系統(tǒng)、多通道進樣系統(tǒng)和紫外消解與檢測系統(tǒng)工作，取樣泵系統(tǒng)和定量系統(tǒng)定量取樣后，待測水樣經多通道進樣系統(tǒng)進入紫外消解與檢測系統(tǒng)，在紫外消解與檢測系統(tǒng)中待測水樣經紫外燈的照射加快將鋅進行價態(tài)統(tǒng)一的消解反應，并進行總鋅的在線檢測。取樣泵系統(tǒng)的取樣泵1為蠕動泵或注射泵，可以正反轉動并能使定量管中產生負壓或正壓，取樣泵1與定量系統(tǒng)中的定量管3之間經緩沖管路2相連接。定量管 3上設有用于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(fā)射到光接收器的光強發(fā)生變化來確定溶液是否繼續(xù)流動還是靜止，從而確定溶液的體積。多通道進樣系統(tǒng)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、第四試劑管路20和待測水樣管路21。紫外消解與檢測系統(tǒng)為一個密閉裝置，包括消解池10，消解池10兩端設有上下壓塊8，消解池10外面設有至少兩個紫外燈9，消解池10的一側設有檢測光源12，與檢測光源12相對地在消解池10的另一側設有光檢測器11，消解池10的下部設有溫控裝置13， 消解池10與廢液管路18間通過多通道模塊5選擇性啟閉管路連通，當檢測系統(tǒng)檢測完畢后，多通道模塊5開啟消解池10與廢液管路18的管路連通排出廢液。本實用新型的工作原理如下取樣泵系統(tǒng)產生負壓，將經過簡單過濾處理的水樣經由電磁閥和多通道模塊吸入定量管中，根據水樣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水樣到達的位置，進而實現水樣的定量量取，定量完成后取樣泵系統(tǒng)產生正壓，將水樣經由多通道模塊和電磁閥推入到紫外消解與檢測系統(tǒng)中的消解池內；接著利用同樣的方法將第一試劑也取入消解池內，然后由溫控裝置開始對消解池進行加熱， 同時紫外光照射消解池加快消解反應進行，通過3—10分鐘的消解反應后開始降溫，然后將第二試劑、第三試劑分別也取入消解池內，隨后開始進行光學檢測，根據光檢測器的信號強度來測量水中總鋅的含量。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，用來計算校正系數。所有的上述測量過程均有嵌入式控制系統(tǒng)來自動控制完成，同時嵌入式控制系統(tǒng)提供了人機對話窗 口，通過鍵盤、鼠標或觸摸屏來實現總鋅在線監(jiān)測儀的系統(tǒng)配置和測量過程中的參數配置，從而實現無人值守下的總鋅在線監(jiān)測儀的全自動可靠運行。最后，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，本實用新型不限于上述實施例，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，均應認為屬于本實用新型的保護范圍。
權利要求1.一種紫外消解法水質總鋅在線監(jiān)測儀，其特征在于所述監(jiān)測儀包括嵌入式控制系統(tǒng)和依次管路連接的取樣泵系統(tǒng)、定量系統(tǒng)、多通道進樣系統(tǒng)和紫外消解與檢測系統(tǒng)；所述嵌入式控制系統(tǒng)內預設控制程序，控制取樣泵系統(tǒng)、定量系統(tǒng)、多通道進樣系統(tǒng)和紫外消解與檢測系統(tǒng)工作，所述取樣泵系統(tǒng)和定量系統(tǒng)定量取樣后，待測水樣經多通道進樣系統(tǒng)進入紫外消解與檢測系統(tǒng)，在紫外消解與檢測系統(tǒng)中待測水樣經紫外燈的照射加快將鋅進行價態(tài)統(tǒng)一的消解反應，并進行總鋅的在線檢測。
2.根據權利要求1所述紫外消解法水質總鋅在線監(jiān)測儀，其特征在于所述取樣泵系統(tǒng)的取樣泵(1)與定量系統(tǒng)中的定量管(3)之間經緩沖管路(2)相連接。
3.根據權利要求2所述紫外消解法水質總鋅在線監(jiān)測儀，其特征在于所述取樣泵系統(tǒng)的取樣泵(1)為蠕動泵或注射泵。
4.根據權利要求2所述紫外消解法水質總鋅在線監(jiān)測儀，其特征在于所述定量系統(tǒng)中的定量管(3 )上設有用于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所述紫外消解法水質總鋅在線監(jiān)測儀，其特征在于所述的多通道進樣系統(tǒng)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所述紫外消解法水質總鋅在線監(jiān)測儀，其特征在于所述的多通道進樣系統(tǒng)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)、廢液管路(18)、第三試劑管路(19)、第四試劑管路(20 )和待測水樣管路(21)。
7.根據權利要求1所述紫外消解法水質總鋅在線監(jiān)測儀，其特征在于所述的紫外消解與檢測系統(tǒng)為一個密閉裝置，包括消解池(10)，消解池(10)兩端設有上下壓塊(8)，消解池(10)外面設有至少兩個紫外燈(9)，消解池(10)的一側設有檢測光源(12)，與檢測光源 (12)相對地在消解池(10)的另一側設有光檢測器(11 )。
8.根據權利要求1或7所述紫外消解法水質總鋅在線監(jiān)測儀，其特征在于所述的紫外消解與檢測系統(tǒng)中，消解池(10)的下部設有溫控裝置(13)。
9.根據權利要求7所述紫外消解法水質總鋅在線監(jiān)測儀，其特征在于所述消解池(10) 與廢液管路(18)間通過多通道模塊(5)選擇性啟閉管路連通，當檢測系統(tǒng)檢測完畢后，多通道模塊(5)開啟消解池(10)與廢液管路(18)的管路連通排出廢液。
10.根據權利要求8所述紫外消解法水質總鋅在線監(jiān)測儀，其特征在于所述消解池 (10)與廢液管路(18)間通過多通道模塊(5)選擇性啟閉管路連通，當檢測系統(tǒng)檢測完畢后，多通道模塊(5)開啟消解池(10)與廢液管路(18)的管路連通排出廢液。
專利摘要一種紫外消解法水質總鋅在線監(jiān)測儀，包括嵌入式控制系統(tǒng)和依次管路連接的取樣泵系統(tǒng)、定量系統(tǒng)、多通道進樣系統(tǒng)和紫外消解與檢測系統(tǒng)；所述嵌入式控制系統(tǒng)內預設控制程序，控制取樣泵系統(tǒng)、定量系統(tǒng)、多通道進樣系統(tǒng)和紫外消解與檢測系統(tǒng)工作，所述取樣泵系統(tǒng)和定量系統(tǒng)定量取樣后，待測水樣經多通道進樣系統(tǒng)進入紫外消解與檢測系統(tǒng)，在紫外消解與檢測系統(tǒng)中待測水樣經紫外燈的照射加快將鋅進行價態(tài)統(tǒng)一的消解反應，并進行總鋅的在線檢測。本實用新型加入紫外光的照射可以大大加快進行價態(tài)統(tǒng)一的消解反應的速度，提高了總鋅在線檢測的實時性，降低了設備對能源的消耗，價態(tài)統(tǒng)一后再進行測定解決了有機物與鋅絡合后影響測定準確度的問題。
文檔編號G01N35/00GK202057664SQ20112012852
公開日2011年11月30日 申請日期2011年4月27日 優(yōu)先權日2011年4月27日
發(fā)明者王磊 申請人:杭州慕迪科技有限公司