CN101907599A - 多合一重金属在线分析仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多合一重金属在线分析仪，包括多通阀、分别管接多通阀各端口的至少一个试剂瓶、纯水筒、柱塞泵、设置有搅拌器的混合缸、反应器和废液筒，所述多通阀的一个端口与空气相通，所述多通阀与柱塞泵之间的载液管的容积大于分析时所需最大体积单一试剂的体积，混合缸和反应器通过选择阀和采样泵管接纯水筒和水样筒，并能分别从纯水筒或水样筒泵液至混合缸或反应器中，混合缸管接有能将搅拌均匀的混合液泵入反应器的定量/排液泵，废液筒和混合缸、反应器之间还管接有定量/排液泵和选择阀将混合缸和反应器内的废液泵入废液筒。本发明还公开了利用多合一重金属在线分析仪分析水样中重金属的方法。本发明具有低成本，低检测限(检测限能达到ppt的水平)，无二次污染，维护量小、运行成本低的优点。

Description

多合一重金属在线分析仪

技术领域

本发明涉及一种重金属分析仪，尤其是涉及一种多合一重金属在线分析仪。

背景技术

在目前的国内外市场中，根据测量原理的不同，重金属在线分析仪主要分为两种类型，一种类型是采用紫外-可见光发光光度法为原理的重金属在线分析仪，该方法利用物质在紫外、可见光区的分子吸收光谱，对物质进行定性分析、定量分析及结构分析的方法。按所吸收光的波长区域不同，分为紫外分光光度法(60-400nm)和可见分光光度法(400-750nm)，合称为紫外-可见分光光度法。目前市场上使用的水质在线监测仪器大部分都采用此方法。另外一种类型是采用电化学原理的重金属在线分析仪，根据物质的电化学性质来确定物质组成及含量的分析方法称之为电化学分析或电分析化学.电化学分析法的特点是：灵敏度高、准确度高、选择性好，被测物质的最低检测限可达到10-12mol/L的水平。电化学仪器装置较为简单，操作方便，尤其适合化工生产中的自动控制和在线分析。

第一类型重金属在线分析仪低成本的优点，但采用这种原理的仪器其检测限只能达到几十个ppb左右，大多只能用于工业废水的在线监测，而无法满足地表水中的重金属在线监测要求，而且测试过程中使用的试剂量大，测试耗时长，维护两高。

第二种类型的重金属在线分析仪的优点是能够做到很低的检测限，可以做到几个ppt的浓度水平。但目前国内外采样电化学法的重金属在线分析仪普遍采用汞电极(滴汞、静态滴汞、悬汞)或汞膜电极作为工作电极，由于汞和汞的氧化物具有很强的毒性，会对被测水体造成二次污染。而且目前国内的电化学法重金属在线分析仪基本处于被国外仪器垄断的局面，仪器的购买成本较高，很难再国内推广使用。

发明内容

针对以上提出的问题，本发明提供了一款低成本，低检测限(检测限能达到ppt的水平)，无二次污染，维护量小、运行成本低的重金属在线分析仪。

本发明通过以下技术措施实现的，一种多合一重金属在线分析仪，包括多通阀、分别管接多通阀各端口的至少一个试剂瓶、纯水筒、柱塞泵、设置有搅拌器的混合缸、反应器和废液筒，所述多通阀的一个端口与空气相通，所述多通阀与柱塞泵之间的载液管的容积大于分析时所需最大体积单一试剂的体积，混合缸和反应器通过选择阀和采样泵管接纯水筒和水样筒，并能分别从纯水筒或水样筒泵液至混合缸或反应器中，混合缸管接有能将搅拌均匀的混合液泵入反应器的定量/排液泵，废液筒和混合缸、反应器之间还管接有定量/排液泵和选择阀将混合缸和反应器内的废液泵入废液筒。

一种优选方式，上述混合缸上方管接废液筒用于将过多的溶液排入废液筒。

其中的多通阀、柱塞泵、采样泵、定量/排液泵、选择阀、搅拌器和反应器都电性连接在中央控制装置上。

一种优选方式，搅拌器为磁力搅拌器。

一种优选方式，柱塞泵为陶瓷柱塞泵。

其中，反应器包括超声浴池、密封固定在超声浴池上方的电解池池盖、固定在超声浴池内和电解池池盖下表面的电解检测杯、固定在超声浴池外底面的超声波换能器，电解池池盖的中间设置有一与外界连通的进样管，电解池池盖上还设置有参比电极、工作电极和辅助电极，电解池池盖的二侧还分别设置有与外界连通的排液管和定量管，超声浴池的中部分别通过固定座设置有传导液输入管和传导液排液管。

工作电极优选银汞合金电极、金铋合金电极或金电极。

本发明还公开了利用上述多合一重金属在线分析仪分析水样中重金属的方法，其分析步骤为：

(1)、开始时载液管内为空气，中央控制装置控制柱塞泵和多通阀从试剂瓶中抽取比所需剂量稍多的试剂，但其不大于载液管的容积，此时试剂暂存在载液管内，中央控制装置再控制柱塞泵和多通阀将所需剂量的试剂泵入混合缸中并把多余的试剂泵入废液筒，而后由中央控制装置再控制柱塞泵和多通阀从纯水筒中泵取较前更多量的纯水，对载液管进行清洗，将清洗液泵入废液筒，由中央控制装置再控制柱塞泵和多通阀从空气端口插入空气并将空气从混合缸中排出，重复本步骤直到将所需的全部试剂都泵入混合缸中；

(2)、中央控制装置控制采样泵和选择阀从水样筒将水样泵入混合缸中，再从纯水筒中泵取纯水对混合缸中的混合液定容；

(3)、中央控制装置控制搅拌器将混合缸中的混合液搅拌均匀，过量的混合液从混合缸上方排入废液筒；

(4)、中央控制装置控制定量/排液泵和选择阀将混合均匀的溶液从反应器的进样管泵入电解检测杯，插入电解检测杯内的定量管将电解检测杯中的混合液定量至要求的容积，同时从传导液输入管向超声浴池注入超声传导液，并同时从传导液排液管排出形成一个超声传导液的流动循环，此时超声波换能器工作，超声浴池中的流动的恒定温度的传导液在将超声波传递给电解检测杯的同时能为电解检测杯内的样品的恒温，中央控制装置在超声环境下给工作电极施加恒定的电位，在这个恒定的电位下，水样中的一部分被测金属被还原到工作电极的表面，而后停止超声，然后再给工作电极施加一个按一定的规律变化的扫描电压，此时析出到工作电极表面的金属重新被氧化并溶解到水样中，并采集工作电极与辅助电极之间的电流——把采集的电流送入中央控制装置进行处理，从而获知水样中的被测金属的浓度信息，最后将废液排至废液筒。

本发明采用柱塞泵、多通阀和它们之间载液管有机结合的方式，避免柱塞泵内部的死体积对计量精度的影响，同时避免试剂对柱塞泵的腐蚀以及试剂间相互污染，试剂的计量过程使用空气作为载体。并用精密的陶瓷柱塞泵替代传统的注射泵或蠕动泵，不仅有效提高了计量精度，同时大大延长了系统的使用寿命，减少了维护量。本发明的工作电极采用固定表面积的固体合金电极(银汞合金电极、金铋合金电极或金电极)，固体合金电极有效避免了传统的滴汞电极和汞膜电极在测试过程中产生的二次而污染，同时电极的线性度和重复性都优于滴汞电极或汞膜电极。在反应器(三电极体)中引入超声波，有效增强了固体电极的清洗效果、活化效果，同时降低了电极的背景电流，提高了电极的检测限，拓宽了电极的电位窗。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明结构示意图的A局部放大图；

图3为本发明反应器的纵切面结构示意图；

图4为本发明反应器上表面结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例并对照附图对本发明作进一步详细说明。

如图1、图2、图3，一种多合一重金属在线分析仪，包括多通阀3、分别管接多通阀3各端口b、c、d、e、g、a、h、f、i的四个试剂瓶4、纯水筒5、陶瓷柱塞泵1、设置有磁力搅拌器12的混合缸11、反应器6和废液筒17，所述多通阀3的一个端口j与空气相通，所述多通阀3与柱塞泵1之间的载液管2的容积大于分析时所需最大体积单一试剂的体积，混合缸11和反应器6通过三通阀8、9和采样泵7管接纯水筒5和水样筒10，并能分别从纯水筒5或水样筒10泵液至混合缸11或反应器6中，废液筒17、混合缸11和反应器6之间还管接有定量/排液泵13和三通阀13、14、16，混合缸11上方管接废液筒17用于将过多的溶液排入废液筒。其中的多通阀3、陶瓷柱塞泵1、采样泵7、定量/排液泵15、三通阀8、9、13、14、16、磁力搅拌器12和反应器6都电性连接在中央控制装置上。

其中的反应器6包括超声浴池606、密封固定在超声浴池606上方的电解池池盖605、固定在超声浴池606内和电解池池盖605下表面的电解检测杯613、通过十字盘头螺钉614固定在超声浴池606外底面的超声波换能器615，电解池池盖605的中间设置有一与外界连通的进样管610，电解池池盖605上还设置有参比电极601、工作电极610和辅助电极608，电解池池盖605的二侧还分别设置有与外界连通的排液管602和定量管609，超声浴池606的中部分别通过固定座603、611设置有传导液输入管607和传导液排液管612。

利用上述多合一重金属在线分析仪分析水样中重金属的方法，其分析步骤为：

(1)、开始时载液管2内为空气，中央控制装置控制陶瓷柱塞泵1和多通阀3从试剂瓶4中抽取比所需剂量稍多的试剂，但其不大于载液管2的容积，此时试剂暂存在载液管2内，中央控制装置再控制陶瓷柱塞泵1和多通阀3将所需剂量的试剂泵入混合缸11中并把多余的试剂泵入废液筒17，而后由中央控制装置再控制陶瓷柱塞泵1和多通阀3从纯水筒5中泵取较前更多量的纯水，对载液管2进行清洗，将清洗液泵入废液筒17，由中央控制装置再控制陶瓷柱塞泵1和多通阀3从空气端口j插入空气并将空气从混合缸11中排出，重复本步骤直到将所需的全部试剂都泵入混合缸11中；

(2)、中央控制装置控制采样泵7和三通阀8、9从水样筒10将水样泵入混合缸11中，再从纯水筒5中泵取纯水对混合缸11中的混合液定容；

(3)、中央控制装置磁力控制搅拌器12将混合缸11中的混合液搅拌均匀，过量的混合液从混合缸11上方排入废液筒17；

(4)、中央控制装置控制定量/排液泵15和选择阀13、14、16将混合均匀的溶液从反应器6的进样管610泵入电解检测杯613，插入电解检测杯613内的定量管609将电解检测杯613中的混合液定量至要求的容积，同时从传导液输入管607向超声浴池606注入超声传导液，并同时从传导液排液管612排出形成一个超声传导液的流动循环，此时超声波换能器615工作，超声浴池606中的流动的恒定温度的传导液在将超声波传递给电解检测杯613的同时能为电解检测杯613内的样品的恒温，中央控制装置在超声环境下给银汞合金工作电极604施加恒定的电位，在这个恒定的电位下，水样中的一部分被测金属被还原到银汞合金工作电极604的表面，而后停止超声，然后再给银汞合金工作电极604施加一个按一定的规律变化的扫描电压，此时析出到银汞合金工作电极604表面的金属重新被氧化并溶解到水样中，并采集银汞合金工作电极604与辅助电极608之间的电流——把采集的电流送入中央控制装置进行处理，从而获知水样中的被测金属的浓度信息，最后将废液排至废液筒17。

以上是对本发明多合一重金属在线分析仪及其分析方法进行了阐述，用于帮助理解本发明，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，任何未背离本发明原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种多合一重金属在线分析仪，包括多通阀、分别管接多通阀各端口的至少一个试剂瓶、纯水筒、柱塞泵、设置有搅拌器的混合缸、反应器和废液筒，其特征在于：所述多通阀的一个端口与空气相通，所述多通阀与柱塞泵之间的载液管的容积大于分析时所需最大体积单一试剂的体积，混合缸和反应器通过选择阀和采样泵管接纯水筒和水样筒，并能分别从纯水筒或水样筒泵液至混合缸或反应器中，混合缸管接有能将搅拌均匀的混合液泵入反应器的定量/排液泵，废液筒和混合缸、反应器之间还管接有定量/排液泵和选择阀将混合缸和反应器内的废液泵入废液筒。

2.根据权利要求1所述的多合一重金属在线分析仪，其特征在于：所述混合缸上方管接废液筒用于将过多的溶液排入废液筒。

3.根据权利要求1或2所述的多合一重金属在线分析仪，其特征在于：所述多通阀、柱塞泵、采样泵、定量/排液泵、选择阀、搅拌器和反应器都电性连接在中央控制装置上。

4.根据权利要求1或2所述的多合一重金属在线分析仪，其特征在于：所述搅拌器为磁力搅拌器。

5.根据权利要求1或2所述的多合一重金属在线分析仪，其特征在于：所述柱塞泵为陶瓷柱塞泵。

6.根据权利要求1或2所述的多合一重金属在线分析仪，其特征在于：所述反应器包括超声浴池、密封固定在超声浴池上方的电解池池盖、固定在超声浴池内和电解池池盖下表面的电解检测杯、固定在超声浴池外底面的超声波换能器，电解池池盖的中间设置有一与外界连通的进样管，电解池池盖上还设置有参比电极、工作电极和辅助电极，电解池池盖的二侧还分别设置有与外界连通的排液管和定量管，超声浴池的中部分别通过固定座设置有传导液输入管和传导液排液管。

7.根据权利要求6所述的多合一重金属在线分析仪，其特征在于：所述工作电极是银汞合金电极、金铋合金电极或金电极。

8.利用如权利要求1所述的多合一重金属在线分析仪分析水样中重金属的方法，其特征在于分析步骤为：

(1)、开始时载液管内为空气，中央控制装置控制柱塞泵和多通阀从试剂瓶中抽取比所需剂量稍多的试剂，但其不大于载液管的容积，此时试剂暂存在载液管内，中央控制装置再控制柱塞泵和多通阀将所需剂量的试剂泵入混合缸中并把多余的试剂泵入废液筒，而后由中央控制装置再控制柱塞泵和多通阀从纯水筒中泵取较前更多量的纯水，对载液管进行清洗，将清洗液泵入废液筒，由中央控制装置再控制柱塞泵和多通阀从空气端口插入空气并将空气从混合缸中排出，重复本步骤直到将所需的全部试剂都泵入混合缸中；

(2)、中央控制装置控制采样泵和选择阀从水样筒将水样泵入混合缸中，再从纯水筒中泵取纯水对混合缸中的混合液定容；

(3)、中央控制装置控制搅拌器将混合缸中的混合液搅拌均匀，过量的混合液从混合缸上方排入废液筒；

(4)、中央控制装置控制定量/排液泵和选择阀将混合均匀的溶液从反应器的进样管泵入电解检测杯，插入电解检测杯内的定量管将电解检测杯中的混合液定量至要求的容积，同时从传导液输入管向超声浴池注入超声传导液，并同时从传导液排液管排出形成一个超声传导液的流动循环，此时超声波换能器工作，超声浴池中的流动的恒定温度的传导液在将超声波传递给电解检测杯的同时能为电解检测杯内的样品的恒温，中央控制装置在超声环境下给工作电极施加恒定的电位，在这个恒定的电位下，水样中的一部分被测金属被还原到工作电极的表面，而后停止超声，然后再给工作电极施加一个按一定的规律变化的扫描电压，此时析出到工作电极表面的金属重新被氧化并溶解到水样中，并采集工作电极与辅助电极之间的电流——把采集的电流送入中央控制装置进行处理，从而获知水样中的被测金属的浓度信息，最后将废液排至废液筒。

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