CN101477021A - 酸碱值恒定自动控制溶出试验系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种酸碱值恒定自动控制溶出试验系统，包括自动控制装置、酸碱液添加装置、搅拌溶出装置及酸碱值探针。酸碱液添加装置电性连接于自动控制装置，并具有空气泵浦、酸液容器、碱液容器、酸液分压阀及碱液分压阀。空气泵浦电性连接于自动控制装置，并连通于酸液及碱液容器。酸液容器连通于酸液分压阀，并容纳有酸液。碱液容器连通于碱液分压阀，并容纳有碱液。酸液分压阀及碱液分压阀电性连接于自动控制装置。搅拌溶出装置连通于酸液分压阀及碱液分压阀。酸碱值探针设置于搅拌溶出装置之中，并电性连接于自动控制装置。
Description
技术领域
本发明涉及一种酸碱值恒定自动控制溶出试验系统，特别涉及一种以连续自动化方式分析受试样品材料在不同且固定酸碱值下的无机或有机成份的环境溶出特性的酸碱值恒定自动控制溶出试验系统。
背景技术
近年来，针对废弃物与材料溶出性的研究而言，各种不同酸碱值下环境性溶出分析法已被发展，其实验数据可帮助全面了解材料在各种不同酸碱条件下对环境所造成的冲击。上述的分析法乃是利用受试样品材料在使用过程中会因不同酸碱值而有不同溶出特性的原理，来模拟受试样品材料中无机物或有机物的溶出情形，以推估在不同酸碱条件下所造成的环境冲击。然而，国内目前主要所采用的毒性特性溶出程序(TCLP)仅考虑单一酸碱值下的溶出特性分析，其无法正确反应真实环境中不同酸碱条件下无机或有机物质的溶出情形。此外，目前的材料溶出特性分析皆是以人工滴定的方式来执行，因而会造成分析上的不便及人为操作误差的发生。
有鉴于此，本发明提供一种酸碱值恒定自动控制溶出试验系统，其可以连续自动化方式分析受试样品材料在不同且固定酸碱值下的无机或有机成份的环境溶出特性。
发明内容
本发明系包括自动控制装置；至少一酸碱液添加装置，电性连接于该自动控制装置，并且具有空气泵浦、酸液容器、碱液容器、酸液分压阀及碱液分压阀，其中，该空气泵浦电性连接于该自动控制装置，并且连通于该酸液容器及该碱液容器，该酸液容器连通于该酸液分压阀，并且容纳有酸液，该碱液容器连通于该碱液分压阀，并且容纳有碱液，以及该酸液分压阀及该碱液分压阀电性连接于该自动控制装置；至少一搅拌溶出装置，连通于该酸碱液添加装置的该酸液分压阀及该碱液分压阀，并且容纳有受试样品材料及受试样品材料萃取液；以及至少一酸碱值探针，设置于该搅拌溶出装置之中，并且电性连接于该自动控制装置。
同时，根据本发明的酸碱值恒定自动控制溶出试验系统，其还包括信号转换器，电性连接于该空气泵浦与该自动控制装置之间、该酸液分压阀与该自动控制装置之间以及该碱液分压阀与该自动控制装置之间。
又在本发明中，还包括信号转换器，电性连接于该空气泵浦与该自动控制装置之间、该酸液分压阀与该自动控制装置之间以及该碱液分压阀与该自动控制装置之间。
又在本发明中，该酸碱液添加装置更具有二氧化碳吸附瓶，以及该二氧化碳吸附瓶连通于该空气泵浦与该酸液容器之间以及该空气泵浦与该碱液容器之间。
又在本发明中，该搅拌溶出装置具有磁搅拌器、搅拌容器、密封盖及搅拌磁石，该搅拌容器设置于该磁搅拌器之上，并且容纳有该受试样品材料及该受试样品材料萃取液，该密封盖密封覆盖于该搅拌容器之上，该酸液分压阀及该碱液分压阀经由该密封盖而连通于该搅拌容器，该酸碱值探针经由该密封盖而设置于该搅拌容器之中，以及该搅拌磁石设置于该搅拌容器之中，并且以转动的方式连接于该密封盖。
又在本发明中，该密封盖具有泄气阀。
又在本发明中，该搅拌溶出装置更具有搅拌棒，该密封盖更具有固定架，以及该搅拌棒连接于该搅拌磁石，并且以转动的方式连接于该固定架。
又在本发明中，该搅拌容器由聚乙烯、聚丙烯或聚四氯乙烯所制成。
又在本发明中，该搅拌棒由聚四氟乙烯所制成。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例并配合附图做详细说明。
附图说明
图1为显示本发明的酸碱值恒定自动控制溶出试验系统的一种平面示意图；
图2为显示本发明的酸碱值恒定自动控制溶出试验系统的另一种平面示意图；
图3为显示本发明的酸碱值恒定自动控制溶出试验系统的搅拌溶出装置的侧视示意图；以及
图4为显示本发明的酸碱值恒定自动控制溶出试验系统的搅拌溶出装置的俯视示意图。
附图标记说明
100～酸碱值恒定自动控制溶出试验系统 110～自动控制装置
120～酸碱液添加装置 121～空气泵浦
122～二氧化碳吸附瓶 123～酸液容器
124～碱液容器 125～酸液分压阀
125a～酸液输送管 126～碱液分压阀
126a～碱液输送管 130～搅拌溶出装置
131～磁搅拌器 132～搅拌容器
133～密封盖 133a、133b～孔洞
133c～泄气阀 133d～固定架
134～搅拌棒 135～搅拌磁石
140～酸碱值探针 150～信号转换器
160～酸碱值测定仪
具体实施方式
兹配合图式说明本发明的优选实施例。
本发明的酸碱值恒定自动控制溶出试验系统乃是依据欧盟标准局(CEN)的参考标准TS14997(Characterization of waste-Leaching behaviourtests-Influence of pH on leaching with continuous pH-control)而设计，以确实掌握受试样品材料在不同酸碱值下的溶出特性，并落实TS14997中有关连续自动滴定酸碱液以维持初始(目标)酸碱值恒定的方法，得以连续纪录溶出液的酸碱值以及每次添加酸液或碱液的单次量与最后的总量。在此，TS14997中规范了＂设定目标酸碱值＂、＂测量酸碱值的间隔时间＂、＂目标酸碱值容许范围＂、＂初始液固比＂、＂最终液固比超过多少时显示失败＂以及＂最后4小时的酸碱液添加总量大于前44小时的酸碱液添加总量的百分比多少时显示失败＂等试验条件。
请参阅图1，本实施例的酸碱值恒定自动控制溶出试验系统100主要包括有自动控制装置110、多个酸碱液添加装置120、多个搅拌溶出装置130、多个酸碱值探针140、信号转换器150及多个酸碱值测定仪160。
自动控制装置110可以是计算机装置，并且自动控制装置110可内建有自动控工艺式或软件。在此，自动控工艺式或软件所呈现的操作界面可供操作者输入＂设定目标酸碱值＂、＂测量酸碱值的间隔时间＂、＂目标酸碱值容许范围(例如，正负0.5)＂、＂初始液固比＂、＂最终液固比超过多少(预设为11.0)时显示失败＂以及＂最后4小时的酸碱液添加总量大于前44小时的酸碱液添加总量的百分比多少(预设为2％)时显示失败＂等参数。
信号转换器150是电性连接于自动控制装置110。
多个酸碱液添加装置120皆是电性连接于自动控制装置110。在本实施例之中，酸碱值恒定自动控制溶出试验系统100是以包括有八个酸碱液添加装置120来做举例说明。更详细而言，如图1及图2所示，每一个酸碱液添加装置120具有空气泵浦121、二氧化碳吸附瓶122、酸液容器123、碱液容器124、酸液分压阀125及碱液分压阀126。空气泵浦121是电性连接于信号转换器150，并且空气泵浦121是连通于二氧化碳吸附瓶122。二氧化碳吸附瓶122是连通于酸液容器123及碱液容器124，亦即，二氧化碳吸附瓶122是连通于空气泵浦121与酸液容器123之间以及空气泵浦121与碱液容器124之间。酸液容器123是连通于酸液分压阀125，并且酸液容器123内容纳有酸液(例如，具有特定浓度的HNO3溶液)。碱液容器124是连通于碱液分压阀126，并且碱液容器124内容纳有碱液(例如，具有特定浓度的NaOH溶液)。酸液分压阀125及碱液分压阀126皆是电性连接于信号转换器150。
每一个搅拌溶出装置130是连通于每一个酸碱液添加装置120的酸液分压阀125及碱液分压阀126。更详细而言，如图2、图3及图4所示，每一个搅拌溶出装置130具有磁搅拌器131、搅拌容器132、密封盖133、搅拌棒134及搅拌磁石135。
搅拌容器132是设置于磁搅拌器131之上。在本实施例之中，搅拌容器132可以是由聚乙烯、聚丙烯或聚四氯乙烯所制成。
密封盖133是密封覆盖于搅拌容器132之上。在此，酸液分压阀125及碱液分压阀126是经由密封盖133而连通于搅拌容器132。更详细而言，如图3及图4所示，酸液分压阀125及碱液分压阀126是分别通过酸液输送管125a及碱液输送管126a穿过密封盖133上的孔洞133a及133b而连通于搅拌容器132。此外，密封盖133还具有泄气阀133c及固定架133d。
如图2及图3所示，搅拌磁石135是设置于搅拌容器132之中。
搅拌棒134是连接于搅拌磁石135，并且搅拌棒134是以转动的方式连接于密封盖133的固定架133d，以带动搅拌磁石135转动。在本实施例之中，搅拌棒134可以是由聚四氟乙烯所制成。
如图1、图2及图3所示，每一个酸碱值探针140是设置于每一个搅拌溶出装置130之中。更详细而言，每一个酸碱值探针140是经由每一个密封盖133而设置于每一个搅拌容器132之中。
如图1及图2所示，每一个酸碱值测定仪160是电性连接于每一个酸碱值探针140与自动控制装置110之间。
接下来说明酸碱值恒定自动控制溶出试验系统100的运作方式。
首先，可先分别设定多个搅拌溶出装置130所欲进行溶出试验的目标酸碱值，亦即，分别设定多个搅拌容器132内的目标酸碱值。举例来说，由于本实施例的酸碱值恒定自动控制溶出试验系统100具有八个搅拌溶出装置130(或搅拌容器132)，故可利用此八个搅拌溶出装置130(或搅拌容器132)分别针对目标酸碱值为pH4至pH11来进行48小时的连续性溶出试验。此外，操作者可利用自动控工艺式或软件来将对应于每一个搅拌溶出装置130(或搅拌容器132)的＂目标酸碱值＂、＂测量酸碱值的间隔时间＂、＂目标酸碱值容许范围(例如，正负0.5)＂、＂初始液固比＂、＂最终液固比超过11.0时显示失败＂以及＂最后4小时的酸碱液添加总量大于前44小时的酸碱液添加总量的2％时显示失败＂等参数输入至自动控制装置110之中。
接着，将受试样品材料及受试样品材料萃取液同时置入每一个搅拌溶出装置130的搅拌容器132之中，并将密封盖133密封覆盖于搅拌容器132之上。在此，每一个酸碱值探针140是浸入每一个搅拌容器132内的受试样品材料及受试样品材料萃取液的混合液中。
然后，利用电力驱使磁搅拌器131运作。在此，搅拌容器132中的搅拌磁石135即会因磁搅拌器131的磁场交替变化而转动，因而可达成搅拌容器132内的搅拌功效。
如上所述，在48小时的连续性自动溶出实验中，每一个酸碱值探针140会在所设定的间隔时间到达时即量测每一个搅拌容器132内的混合液的酸碱值，并透过每一个酸碱值测定仪160来将所量测得到的每一个搅拌容器132内的混合液的酸碱值传送至自动控制装置110之中。此时，自动控制装置110即可判读每一个搅拌容器132内的酸碱值是否符合所设定的对应目标酸碱值容许范围(例如，正负0.5)。倘若某一个搅拌容器132内的酸碱值能符合所设定的对应目标酸碱值容许范围(例如，正负0.5)，则该搅拌容器132可继续进行后续的溶出试验。反之，倘若某一个搅拌容器132内的酸碱值超出了所设定的对应目标酸碱值容许范围(例如，正负0.5)，则自动控制装置110即会经由信号转换器150发出信号来驱使对应于该搅拌容器132的酸碱液添加装置120运作。举例来说，当该搅拌容器132内的混合液的酸碱值超出所设定的对应目标酸碱值容许范围(例如，该搅拌容器132内的酸碱值过高而超出目标酸碱值容许范围)时，自动控制装置110会经由信号转换器150来驱使该酸碱液添加装置120的空气泵浦121进行空气推入以及驱使该酸碱液添加装置120的酸液分压阀125开启。换言之，空气泵浦121所推入的空气会迫使酸液容器123内的酸液经由酸液分压阀125输入至该搅拌容器132内。同时，酸液分压阀125会计算输入的酸液量，并将输入的酸液量数据传送至自动控制装置110之中，以进行记录分析。在酸碱值探针140所量测得到的该搅拌容器132内的混合液的酸碱值符合所设定的对应目标酸碱值容许范围后，该搅拌容器132即可继续进行后续的溶出试验。类似地，当该搅拌容器132内的混合液的酸碱值超出所设定的对应目标酸碱值容许范围(例如，该搅拌容器132内的酸碱值过低而超出目标酸碱值容许范围)时，自动控制装置110会经由信号转换器150来驱使该酸碱液添加装置120的空气泵浦121进行空气推入以及驱使该酸碱液添加装置120的碱液分压阀126开启。换言之，空气泵浦121所推入的空气会迫使碱液容器124内的碱液经由碱液分压阀126输入至该搅拌容器132内。同时，碱液分压阀126会计算输入的碱液量，并将输入的碱液量数据传送至自动控制装置110之中，以进行记录分析。
值得注意的是，由于空气泵浦121所推入的空气通常会含有二氧化碳，故通过二氧化碳吸附瓶122吸附去除二氧化碳，即可使得二氧化碳不致于溶入酸液容器123内的酸液、碱液容器124内的碱液及搅拌容器132内的混合液之中，因而可避免干扰溶出试验的过程或结果。此外，搅拌容器132内所产生的各种反应气体可经由密封盖133上的泄气阀133c排出至酸碱值恒定自动控制溶出试验系统100之外。
另外，值得一提的是，酸碱值探针140除了具有量测酸碱值(pH值)的功能外，其还具有量测导电度的功能。更具体而言，由酸碱值探针140所量测到的导电度值数据可传送至自动控制装置110，并且该导电度值数据可由自动控制装置110的荧幕所显示。
接着，在完成上述48小时的连续酸碱值测量与调整的步骤后，自动控制装置110会分析每一个搅拌容器132的实验数据。更详细而言，当某一个搅拌容器132内的最终液固比未超过11.0以及最后4小时的酸碱液添加总量未大于前44小时的酸碱液添加总量的2％时，该搅拌容器132内的溶出实验即代表成功，而可进行其他的溶出实验分析。反之，当某一个搅拌容器132内的最终液固比超过11.0及/或最后4小时的酸碱液添加总量大于前44小时的酸碱液添加总量的2％时，该搅拌容器132内的溶出实验即代表失败，而必须再以上述48小时的连续酸碱值测量与调整的步骤来重新进行溶出实验。
综上所述，本发明所披露的酸碱值恒定自动控制溶出试验系统可有效掌握整个实验过程的所有细节，并可透过自动化操作来减少人为误差的发生，因而可避免透过人工定时滴定时所造成的实验操作过程的复杂与繁琐。
虽然本发明已以优选实施例披露于上，然其并非用以限定本发明，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求所界定的为准。
Claims (9)
1.一种酸碱值恒定自动控制溶出试验系统，包括：
自动控制装置；
至少一酸碱液添加装置，电性连接于该自动控制装置，并且具有空气泵浦、酸液容器、碱液容器、酸液分压阀及碱液分压阀，其中，该空气泵浦电性连接于该自动控制装置，并且连通于该酸液容器及该碱液容器，该酸液容器连通于该酸液分压阀，并且容纳有酸液，该碱液容器连通于该碱液分压阀，并且容纳有碱液，以及该酸液分压阀及该碱液分压阀电性连接于该自动控制装置；
至少一搅拌溶出装置，连通于该酸碱液添加装置的该酸液分压阀及该碱液分压阀，并且容纳有受试样品材料及受试样品材料萃取液；以及
至少一酸碱值探针，设置于该搅拌溶出装置之中，并且电性连接于该自动控制装置。
2.如权利要求1所述的酸碱值恒定自动控制溶出试验系统，还包括信号转换器，电性连接于该空气泵浦与该自动控制装置之间、该酸液分压阀与该自动控制装置之间以及该碱液分压阀与该自动控制装置之间。
3.如权利要求1所述的酸碱值恒定自动控制溶出试验系统，还包括酸碱值测定仪，电性连接于该酸碱值探针与该自动控制装置之间。
4.如权利要求1所述的酸碱值恒定自动控制溶出试验系统，其中，该酸碱液添加装置更具有二氧化碳吸附瓶，以及该二氧化碳吸附瓶连通于该空气泵浦与该酸液容器之间以及该空气泵浦与该碱液容器之间。
5.如权利要求1所述的酸碱值恒定自动控制溶出试验系统，其中，该搅拌溶出装置具有磁搅拌器、搅拌容器、密封盖及搅拌磁石，该搅拌容器设置于该磁搅拌器之上，并且容纳有该受试样品材料及该受试样品材料萃取液，该密封盖密封覆盖于该搅拌容器之上，该酸液分压阀及该碱液分压阀经由该密封盖而连通于该搅拌容器，该酸碱值探针经由该密封盖而设置于该搅拌容器之中，以及该搅拌磁石设置于该搅拌容器之中，并且以转动的方式连接于该密封盖。
6.如权利要求5所述的酸碱值恒定自动控制溶出试验系统，其中，该密封盖具有泄气阀。
7.如权利要求5所述的酸碱值恒定自动控制溶出试验系统，其中，该搅拌溶出装置更具有搅拌棒，该密封盖更具有固定架，以及该搅拌棒连接于该搅拌磁石，并且以转动的方式连接于该固定架。
8.如权利要求5所述的酸碱值恒定自动控制溶出试验系统，其中，该搅拌容器由聚乙烯、聚丙烯或聚四氯乙烯所制成。
9.如权利要求7所述的酸碱值恒定自动控制溶出试验系统，其中，该搅拌棒由聚四氟乙烯所制成。
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