一種水質(zhì)重金屬多參數(shù)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)儀器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型一種水質(zhì)重金屬多參數(shù)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)儀器，涉及水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀器科技領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]重金屬對(duì)環(huán)境水體的污染，尤其是汞、鉛、鎘、鉻、砷這五種一類(lèi)重金屬污染，將直接影響水生態(tài)環(huán)境安全和飲用水源安全，使水生生物死亡，或富集于水生生物體內(nèi)，最終通過(guò)食物鏈嚴(yán)重危害人體健康，因而重金屬是需要嚴(yán)格監(jiān)控的水質(zhì)參數(shù)，近年來(lái)，水質(zhì)重金屬污染事件頻發(fā)，受到我國(guó)政府的高度重視，環(huán)保部部長(zhǎng)周生賢在接受《中國(guó)環(huán)境報(bào)》采訪(fǎng)時(shí)曾說(shuō)到，“十二五”重金屬污染防治的目標(biāo)是建立比較完善的重金屬污染防治體系、事故應(yīng)急體系和環(huán)境與健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系，而水質(zhì)重金屬污染監(jiān)測(cè)是該體系重要前提和基礎(chǔ)，急需先進(jìn)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀器科技支持，為水污染的評(píng)估、預(yù)警與防治提供重要的科學(xué)技術(shù)支持。
[0003]隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，水質(zhì)重金屬污染的檢測(cè)方法取得了很大的成就，常用的檢測(cè)方法有質(zhì)譜法、原子光譜分析法、分光光度法、電感耦合等離子體法等，此外，一些新興的檢測(cè)方法也有所發(fā)展，如生物傳感器法、酶抑制法、微流控分析法等，但這些方法或操作步驟冗長(zhǎng)繁瑣，或干擾因素較多、或需要使用比較昂貴的大型分析儀器，而且對(duì)操作人員有很高的專(zhuān)業(yè)技能要求，因而，大都只能在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)完成，不能滿(mǎn)足現(xiàn)場(chǎng)、快速在線(xiàn)檢測(cè)的技術(shù)要求。
[0004]比較而言，比色分析法和電化學(xué)分析法，檢測(cè)快速，操作簡(jiǎn)單，易于開(kāi)發(fā)水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀器，實(shí)現(xiàn)對(duì)重金屬的現(xiàn)場(chǎng)、快速在線(xiàn)檢測(cè)。但是，重金屬污染很多，如汞、鉛、鉻、鎘、砷、銅、錳、鐵等，目前，環(huán)保、水利等部門(mén)為了全面監(jiān)測(cè)重金屬污染和綜合評(píng)價(jià)水質(zhì)變化，不得不采用多電化學(xué)傳感器探頭集成型儀器、多比色分析模塊集成型儀器、甚至多臺(tái)單參數(shù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀器的組合這三種技術(shù)途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)水質(zhì)重金屬的多參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，然而，以上技術(shù)途徑難以滿(mǎn)足水質(zhì)監(jiān)測(cè)技術(shù)在多參數(shù)監(jiān)測(cè)的擴(kuò)展性和現(xiàn)場(chǎng)緊急使用的靈活性這兩個(gè)方面重要的用戶(hù)需求和技術(shù)要求，并且使用成本比較高，如多比色分析模塊集成型儀器一般最多集成3-4個(gè)模塊，否則儀器成本過(guò)高(一般為多檢測(cè)一項(xiàng)水質(zhì)參數(shù)，每增加一個(gè)比色分析模塊儀器價(jià)格將增加7-10萬(wàn)元)而使用戶(hù)難以接受，而且每增加一個(gè)比色分析模塊儀器體積也會(huì)變大?；陉?yáng)極溶出伏安法的水質(zhì)重金屬監(jiān)測(cè)儀器雖然能夠檢測(cè)多項(xiàng)重金屬參數(shù)，但是，由于傳感電極與水接觸，為保證電極不被污水腐蝕而延長(zhǎng)儀器的使用壽命，此類(lèi)儀器檢測(cè)上限不高，測(cè)量范圍不大，一般只能監(jiān)測(cè)地表一類(lèi)與二類(lèi)水質(zhì)污染，而不能用于工業(yè)廢水處理和城市污水處理的排放監(jiān)測(cè)，也不能用于地表水質(zhì)的突發(fā)性重金屬污染監(jiān)測(cè)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種水質(zhì)重金屬多參數(shù)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)儀器，可實(shí)現(xiàn)對(duì)水質(zhì)汞、鉛、鎘、鉻、砷等重金屬含量的自動(dòng)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)，能廣泛應(yīng)用于地表水質(zhì)污染監(jiān)測(cè)、海水污染監(jiān)測(cè)和工業(yè)廢水處理與城市污水處理的達(dá)標(biāo)排放監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。具備多功能擴(kuò)展性強(qiáng)、現(xiàn)場(chǎng)緊急使用靈活、測(cè)量范圍寬和低成本的優(yōu)點(diǎn)。
[0006]本實(shí)用新型采取的技術(shù)方案為:
[0007]—種水質(zhì)重金屬多參數(shù)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)儀器，包括在線(xiàn)樣品消解系統(tǒng)、在線(xiàn)樣品檢測(cè)系統(tǒng)、測(cè)量與控制系統(tǒng)。
[0008]所述在線(xiàn)樣品消解系統(tǒng)包括消解反應(yīng)池，消解反應(yīng)池分別連接第一微型蠕動(dòng)泵、第二微型蠕動(dòng)泵；消解反應(yīng)池的出液口連接三通換向電磁閥，三通換向電磁閥連接直流泵；所述第一微型蠕動(dòng)泵用于接通經(jīng)物理預(yù)處理后的在線(xiàn)水樣，所述第二微型蠕動(dòng)泵連接多聯(lián)體電磁閥；所述消解反應(yīng)池連接第一數(shù)字溫度傳感器，消解反應(yīng)池外繞有第一電熱絲，消解反應(yīng)池底部膠合有第一超聲波發(fā)生系統(tǒng)。
[0009]在線(xiàn)樣品檢測(cè)系統(tǒng)包括樣品檢測(cè)流路、樣品檢測(cè)室、微型光譜儀，所述樣品檢測(cè)流路包括多位閥、儲(chǔ)液環(huán)、注射泵，多位閥通過(guò)管路連接儲(chǔ)液環(huán)一端，儲(chǔ)液環(huán)另一端通過(guò)管路連接注射泵一端，注射泵另一端通過(guò)管路連接超純水，多位閥通過(guò)管路連接樣品檢測(cè)室；
[0010]光源發(fā)出檢測(cè)光束進(jìn)入樣品檢測(cè)室，出射光束經(jīng)過(guò)透鏡聚焦后進(jìn)入微型光譜儀，微型光譜儀連接測(cè)量與控制系統(tǒng)。
[0011]所述樣品檢測(cè)室包括不銹鋼水槽，不銹鋼水槽內(nèi)設(shè)有流通檢測(cè)池，流通檢測(cè)池連通至樣品檢測(cè)室，所述流通檢測(cè)池通過(guò)管路連接多位閥，所述流通檢測(cè)池連接廢液池，所述所述流通檢測(cè)池連接第三微型蠕動(dòng)泵，第三微型蠕動(dòng)泵連接超純水；所述樣品檢測(cè)室一側(cè)安置有第二超聲波發(fā)生系統(tǒng)。
[0012]所述測(cè)量與控制系統(tǒng)包括電源模塊、嵌入式系統(tǒng)、外圍控制電路系統(tǒng)，嵌入式系統(tǒng)上通過(guò)串口連接有人機(jī)交互系統(tǒng)，人機(jī)交互系統(tǒng)包括存儲(chǔ)器、觸摸屏和GPRS系統(tǒng)，GPRS系統(tǒng)通過(guò)無(wú)線(xiàn)傳輸與上位機(jī)連接，嵌入式系統(tǒng)上連接微型光譜儀；嵌入式系統(tǒng)與外圍控制電路系統(tǒng)連接，外圍控制電路系統(tǒng)連接在線(xiàn)樣品消解系統(tǒng)和在線(xiàn)樣品檢測(cè)系統(tǒng)。
[0013]所述消解反應(yīng)池為不銹鋼材料加工而成，消解反應(yīng)池通過(guò)硅膠管分別連接第一微型蠕動(dòng)泵、第二微型蠕動(dòng)泵；所述消解反應(yīng)池的出液口通過(guò)硅膠管連接三通換向電磁閥的公共口 ；所述第二微型蠕動(dòng)泵通過(guò)硅膠管連接多聯(lián)體電磁閥的公共出口 ；所述三通換向電磁閥的常開(kāi)口通過(guò)硅膠管連接直流泵一端，直流泵另一端通過(guò)硅膠管連接廢液池。
[0014]所述第一數(shù)字溫度傳感器包括安裝在消解反應(yīng)池內(nèi)的、玻璃封裝的熱敏電阻片。
[0015]所述多聯(lián)體電磁閥為六聯(lián)體電磁閥，六聯(lián)體電磁閥的入口分別通過(guò)硅膠管連接消解試劑、超純水、空氣。
[0016]所述第一電熱絲連接第一繼電器；所述第一超聲波發(fā)生系統(tǒng)連接第二繼電器。
[0017]所述第一微型蠕動(dòng)泵、第二微型蠕動(dòng)泵均為微型步進(jìn)電機(jī)蠕動(dòng)泵，所述直流泵為微型直流電機(jī)蠕動(dòng)泵。
[0018]所述流通檢測(cè)池設(shè)有接口、溢流口，不銹鋼水槽設(shè)有進(jìn)水口，所述接口、進(jìn)水口、溢流口均連通至樣品檢測(cè)室，所述接口通過(guò)管路連接多位閥，所述溢流口連接廢液池，所述進(jìn)水口連接第三微型蠕動(dòng)泵，第三微型蠕動(dòng)泵連接超純水；所述樣品檢測(cè)室一側(cè)安置有第二超聲波發(fā)生系統(tǒng)。
[0019]所述樣品檢測(cè)室的側(cè)壁設(shè)有熱電溫控模塊，流通檢測(cè)池內(nèi)安裝有熱敏電阻，熱敏電阻連接數(shù)字溫度傳感器，數(shù)字溫度傳感器輸出信號(hào)到測(cè)量與控制系統(tǒng)，測(cè)量與控制系統(tǒng)連接熱電溫控模塊。
[0020]所述樣品檢測(cè)室下部設(shè)有光窗，檢測(cè)光束穿過(guò)光窗、并透過(guò)流通檢測(cè)池。[0021 ] 所述樣品檢測(cè)室底部設(shè)有水槽排廢口、檢測(cè)池排廢口，水槽排廢口連接第一微型直流電機(jī)蠕動(dòng)泵一端、第一微型直流電機(jī)蠕動(dòng)泵另一端連接廢液池；所述檢測(cè)池排廢口連接三通換向電磁閥的公共口，所述三通換向電磁閥的常開(kāi)口連接微型步進(jìn)電機(jī)蠕動(dòng)泵，所述三通換向電磁閥的常閉口連接第二微型直流電機(jī)蠕動(dòng)泵，第二微型直流電機(jī)蠕動(dòng)泵連接至廢液池。
[0022]一種水質(zhì)重金屬多參數(shù)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)方法，在線(xiàn)水樣與消解試劑通過(guò)消解流路進(jìn)入消解反應(yīng)池，在消解反應(yīng)池內(nèi)實(shí)現(xiàn)在線(xiàn)高溫與超聲波輔助消解，使水樣中的重金屬被氧化成離子態(tài)，消解完畢后，一定體積的消解后水樣再進(jìn)入在線(xiàn)樣品檢測(cè)系統(tǒng)，所述在線(xiàn)樣品檢測(cè)系統(tǒng)使消解后水樣和被測(cè)重金屬對(duì)應(yīng)的檢測(cè)試劑，按一定的體積精確地進(jìn)入樣品檢測(cè)室，在樣品檢測(cè)室內(nèi)完成在線(xiàn)顯色反應(yīng)與光譜分析，同時(shí)，控制檢測(cè)流路，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)重金屬多參數(shù)在線(xiàn)順序檢測(cè)；所述測(cè)量與控制系統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)發(fā)出命令，通過(guò)外圍控制電路系統(tǒng)控制樣品的在線(xiàn)消解過(guò)程與在線(xiàn)檢測(cè)過(guò)程，嵌入式系統(tǒng)連接微型光譜儀以獲取微型光譜儀的輸出數(shù)據(jù)，通過(guò)信號(hào)分析與處理檢測(cè)水樣中被測(cè)重金屬的含量，并通過(guò)GPRS把測(cè)量結(jié)果發(fā)送給上位機(jī)，測(cè)量與控制系統(tǒng)控制整個(gè)儀器系統(tǒng)運(yùn)作與數(shù)據(jù)分析處理，并通過(guò)GPRS與上位機(jī)進(jìn)行信號(hào)通訊，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)對(duì)儀器工作的遠(yuǎn)程監(jiān)控。
[0023]本實(shí)用新型一種水質(zhì)重金屬多參數(shù)在線(xiàn)監(jiān)測(cè)儀器，技術(shù)效果如下:
[0024]1、采用超聲輔助消解技術(shù)，利用較高功率超聲波的空化作用，以粉碎、乳化、溶解被測(cè)環(huán)境水樣中絕大部分以微小顆粒形態(tài)存在的非離子態(tài)重金屬，加快在線(xiàn)消解反應(yīng)的進(jìn)程，提高消解效率，為儀器的準(zhǔn)確度提供了技術(shù)保證