CN100419406C - 流动光度分析流通池 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于流动状态下进行光度检测的流动光度分析流通池。它以一根从基体内通过的透明管作为流体通道，并在基体内至少包含两次圆弧过渡的转折，光通道是其中位于光入射口和光出射口之间并两端转折的一段直管，该光通道两端的转角部的外壁形成与透明管一体的平面透光窗。本流通池以透明塑料管或玻璃管作为流体通道，不仅能确保流体稳定的层流状态，不滞留气泡，有效地避免紊流及气泡而造成的负峰和干扰峰，而且利用透明管的透光性能制成与管路一体的平面透光窗，彻底解决了渗漏及转折死角的问题，不仅简化了结构，而且测量精度大大提高，产生了意想不到的效果。

Description

流动光度分析流通池
技术领域
本发明涉及用于检测流体化学成分含量的光度检测器的流通池，特别是流动状态下进行光度检测的流动光度分析流通池，属化学分析仪器。
背景技术
流动光度分析是一种管道化连续流动的分析方法，它是将试样溶液注入载流液并与载流液或载流液中的试剂反应，随后随载流恒速地流进检测器被检测。流动光度分析操作简便、分析速度快、精度高、易于自动连续分析，近年来在环境、临床、医学、农林、冶金地质、工业过程监测、生物化学、食品等许多领域中都得到广泛的应用。带有流通池的光度比色计即是流动分析法中应用最多的一种光学检测器。
光度比色计的流通池基体设有流体进口和废液出口，基体内设有贯通于以上进、出口之间的流体通道，该流体通道在基体内至少包含有两次转折，光通道位于光入射口和出射口之间，光通道的两端均处于流体通道的转折部位。传统的流通池按流体通道的形状分为Z型(见图1)、H型(见图2)，还有U型等结构。不论哪种型式，其光通道的两端均须装有石英窗或玻璃窗，而且流体通道是在基体内直接刻制而成。流体输送管与基体进口相接后，流体在泵作用下即沿着基体内沟槽轨向出口端流动，途中流经光通道，流体被光照射而接受光度分析检测。现有的这种流通池存在以下缺点：①由于流体输送管与光路通道的直径不一致以及光通道两端存在转弯死角，使流体原来稳定的层流状态变成紊流状态，产生光折射，显示出干扰峰；在干扰峰严重时，能破坏测量峰值，使测量产生误差；②由于通道内壁光洁度较差，容易使液体中的微小气泡滞留而吸附在光通道上不易排出，气泡引起的光散射，使测量获得假吸收，引起测量误差。③玻璃或石英玻璃窗在高压下易发生渗漏，或因温度变化时，材料的膨胀系数不同而发生渗漏；④流体通道采用在基体上开沟、抛光等多道工序，工艺复杂，精度要求高，生产成本高，而且很难达到精度要求。传统流通池的以上缺陷目前尚无切实的解决办法，尤其对强腐蚀性强氧化性流体流动测量，更显其局限性。
发明内容
本发明的目的是提供一种能克服以上缺陷的流动光度分析流通池，它不存留气泡、无干扰峰和不会发生泄漏，测量值精确可靠。
本流动光度分析流通池含有基体，基体设有光入射口和光出射口，本发明的特征是以一根从基体内通过的透明管作为流体通道，透明管的两端伸出基体，分别作为流体输入接管和废液流出管；该透明管在基体内至少包含两次圆弧过渡的转折，光通道是其中位于光入射口和光出射口之间并两端转折的一段直管，该光通道两端的转角部的外壁形成与透明管一体的平面透光窗；所说的透明管通过基体内预制的槽轨或孔道定位。
所说的透明管可选择耐腐蚀的聚四氟乙烯、聚乙烯、聚氯乙烯等透明塑料管或透明玻璃管、石透明石英管等。
透明管直径可选择与流动分析流路的输液管相同或相近，这样由于入池前后的管径和几何形状没较大的变化，使流体在流通池通道内能保持原有的流速和层流状态，不会产生光折射，测量结果不出现干扰峰。
此外，如果透明管的流体输入端伸出基体外的管段有适当长度，使流体在流入光通道之前已达到稳定流动状态。即使透明管直径与分析流路中的毛细管直径差异较大，仍能保持流通池的层流状态。
本发明流通池采用透明管作为流体通道，从而确保通道内壁光滑，光通道内不会滞留气泡。本流通池的透明管在基体内的转折以圆弧过渡，转折处无死角，流体稳定转向，保持层流状态，不会产生不稳定的紊流状态；因此流体在本流通池内的全程流动都能保持稳定的层流，确保测量精确，无干扰峰或负峰。与传统的流通池相比，本流通池制作工艺大大简化，虽然基体上也开设有槽轨或孔道，但它的作用仅在于对透明管导向和定位，而不直接作为流体通道，因此对槽轨或孔道的尺寸及内壁的光洁度无严格的要求，从而制备成本大大降低。本流通池的光通道是整体塑料软管中的一段直管，利用管壁透明的特点，将光通道两端转角的外管壁制成光滑的平面，形成与管路一体的平面透光窗，无需另设玻璃或石英玻璃窗，结构简单，并完全解决了渗漏问题。
综上所述，本发明以透明管作为流通池流体通道，不仅能确保流体稳定的层流状态，不滞留气泡，有效地避免紊流及气泡而造成的负峰和干扰峰，而且利用透明管的透光性能，将位于光通路两端的转角外壁制成平面形，该透明平面兼透光窗，无需另加玻璃窗或石英玻璃窗。这一巧妙的设计解决了长期以来困扰人们的渗漏及转折死角的问题，不仅简化了结构，而且测量精度大大提高，产生了意想不到的效果。
附图说明
图1、图2分别是传统的Z型和H型光度分析流通池结构示意图。
图3是本发明Z型流通池的实施例结构示意图。
图4是本发明U型流通池的实施例结构示意图。
图5是本发明多转折型流通池的实施例结构示意图。
图6是用流动光度分析测量水中化学耗氧量(COD)的流程图。
图中各标号为：1-透明管，1-1-光通道，1-2、1-2′-平面透光窗，2-限光片，2-1-限光片孔眼，3-基座，3-1-基体左端盖，3-2-基体右端盖，4-入射光口，5-出射光口，6-黑套管，8-传统刻制的Z形通道，9-传统刻制的H形通道，10-石英玻璃窗。。
图1表示传统的Z型流通池，流体通道是在基体上刻制而成的Z形通道8，流体从一端进入，沿池流动，从另一端流出。光通道两侧是石英窗或玻璃窗10，用聚四氟乙烯圈密封。
图2表示传统的H型流通池，流体通道是在基体上刻制而成的H形通道9，流体从池下方中间流入后，分成两路，按相反方向流动到达窗口，从上方中间汇合流出，光通道两侧是石英窗或玻璃窗10，用聚四氟乙烯圈密封。
从以上二图可见，传统流通池的光通道两端均需要外加石英窗或玻璃窗10，并用聚四氟乙烯圈密封，结构复杂易渗漏。另外，所有通道直接刻制在基体上，制造时要精心抛光内壁，使用时要保持清洁，制造的工艺要求很高。
具体实施方式
实施例1本发明Z型流通池
如图3所示，该流通池的基体由基座3、左端盖3-1和右端盖3-2连接而成，本例子中，作为流体通道的透明管1采用透明塑料软管。透明塑料软管1在基体内两次转折呈Z型，两转折端之间的直管段1-1是光通道，它位于入射光口4和出射光口5之间，光通道1-1两端转角部位外壁削成光滑的斜向平面1-2和1-2′，形成与整管道成一体的平面的光入射透光窗和出射透光窗。平面出射透光窗1-2′的前侧设有限光片2，限光片2的孔眼2-1孔径与光通道1-1的内径相对应。塑料软管1的两端分别向上和向下伸出基体。本流通池使用时，流体从塑料软管1下端输入流通池，废液从上端管口流出。载有被测样品的流体流经光通道1-1时接受光照，然后通过光电比色器测量其光电压变化值，通过其峰高，可求得样品中的某成分的含量。为防止来自旁路的光对光通道1-1的干扰，本实施例在塑料软管1进、出基体的管段外加套有黑套管6。测试时，基体外的黑套管部分的管体应绕一圈(可打一结)，不使光线沿透明管进入光通道产生干扰。
实施例2本发明U型流通池
如图4所示，U型流通池基本结构同例1，不同的是作为流体通道的透明塑料软管1在基体内转折呈U型，两管端均向上伸出基体，伸出段套有黑套管6。本例中的限光片2与透光窗1-2′的斜面成一角度，但孔眼2-1的与光通道的轴线对应。
实施例3本发明多转折型流通池
如图5所示，基本结构同实施例1，不同的是作为流体通道的透明塑料软管1(或玻璃管)在基体内含有六个转折。此例中，透明管的两端的基体外管段均不需要套黑套管，也可不打结，因透明管经多次转折后，进、出口的光线不会对基体内的光通道产生干扰。
图3～图5中，透明管1通过基体内的定位
实施例4用流动光度分析流通池测定水样中化学耗氧量(COD)
如图所示，以含有重铬酸钾试剂的稀硫酸为载流液，由陶瓷恒流泵输送至直径为0.8mm的反应管道中，将主检测的水样通过注入阀切入反应管道中后，水样被载流液推进并在推进过程中渐渐扩散，水样和试剂呈现梯度混合，梯度混合带通过恒温加热器，在高温(180℃)及.6MPa压力下，水中杂质与试剂快速反应，后经冷却水箱降温至常温，然后流过流通池，废液从流通池出口经背压管流出。流体在流经流通池光通道过程中，被光照射，由光电比色计液流中的Cr6+对380nm波长光吸收后透过的光强度转换成电信号的变化值，并记录获得有相应峰高和峰宽的响应曲线，用峰高或峰宽，经比较计算求得水样中COD的含量。

Claims (2)

1. 流动光度分析流通池，含有基体，基体设有光入射口和光出射口，以一根从基体内通过的透明管作为流体通道，所说的透明管通过基体内预制的槽轨或孔道定位，该透明管在基体内至少包含两次圆弧过渡的转折，光通道是其中位于光入射口和光出射口之间并两端转折的一段直管，其特征是该光通道两端的转角部的外壁形成与透明管一体的平面透光窗。
2. 根据权利要求1所述的流动光度分析流通池，其特征是所说的透明管是透明塑料管或透明石英玻璃管。
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