CN102495013A - 一种水质在线消解和光度检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水质在线消解和光度检测装置，包括冷凝消解一体装置，加热系统，检测系统。所述冷凝消解一体装置上部分是带螺旋状冷凝管和消解杯一体设计，消解装置下方连接一三通两位电磁阀，光度检测装置垂直放置在一个黑色铝壳内部，包括比色皿，光源，导光棒以及光电转换装置，所述比色皿为一体烧结设计，垂直放置，比色皿的侧面设计一个溢流口。本发明是一种结构简单，成本低廉，设计合理，测量精度高的水质在线消解和光度检测装置，可以推广适用于基于分光光度法的水质在线检测仪器中。

Description

一种水质在线消解和光度检测装置

技术领域

本发明涉及环境水体监测设备，尤其涉及水体污染物的消解和光度检测装置。

背景技术

工业废水和生活污水排入江河、湖泊和水库，环境中水体的污染更加严重，在线监测可以在需要时不间断地进行水质的测量，并对水质做出评估，新型在线监测仪器的研制任务十分艰巨。水质分析主要以分析化学的基本原理为基础，对水中的待测组分进行定量分析。在水质分析中一般采用吸光光度法进行水质成分测定，基本原理及其实际应用吸光光度法是基于物质对光的选择性吸收而建立起来的一种分析方法，是科学研究、环境监测及工农业生产的化学成分分析中应用最为广泛的一种仪器分析方法，在线水质监测设备研制的关键在于在线消解和在线检测步骤，传统的消解和冷凝装置主要是分体结构，由于监测所使用的高温强氧化性分析液在消解过程中可能出现泄漏或消解后留有残液情况，这不仅会腐蚀设备，使故障发生率较高，检测数据的稳定可靠性往往也打不到设计要求。一些类似的装置采用磁力搅拌器和磁子置于消解瓶中来实现溶液搅拌，这一点增加了的成本的同时装置容易损坏装置。

检测单元中，目前国内外类似装置采用圆柱形比色皿，很容易由于安装位置不同而造成光程差异或者造成光线的反射损失，降低检测结果的准确度，这是使用圆柱形比色皿的监测设备的一大缺点。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构合理、成本低廉、操作简便、测量精度高、测量速度快的在线消解和检测装置、本发明一种水质在线消解和光度检测装置，其特征在于：包括消解瓶1、加热装置2、检测箱3、电磁阀4、真空泵5，所述消解瓶1为双层玻璃结构，上为冷凝部分，包括螺旋状的冷凝水管104，冷凝管进口102、冷凝管出口103，下为消解部分，整个瓶体下方1/3处有一进样口101，水样和试剂从进样口注入。瓶体的底部为排液口106，顶部有一个气孔105，保持瓶体内气压稳定。所述加热装置2包括U型加热灯201和加热灯底座202，U型加热灯201紧靠消解器底部，对消解液进行加热，这种高效低色温双层加热灯，发热效率高且色温对人体本身无伤害。

本发明采用一个三通两位电磁阀2连接消解瓶1和检测箱3，电磁阀的一侧连接真空泵5，通过排液口106自下而上的向消解器以一定速率鼓入压缩空气，作为搅拌，消解时促进液体混合及加热均匀，结束加热后促进散热。     所述检测装置包括，包括检测箱301、比色皿302、导光棒305、设置在比色皿一侧的测量光源303以及设置在比色皿与测量光源对应位置的转换模块304，所述测量光源和转换模块分别镶嵌在由一个黑色铝壳做的检测箱外壳301的两侧。上述检测箱内所有部件位于一个水平面上，比色皿和箱外壳都固定在比色皿架上。

所述比色皿302为一体烧结而成，比色皿两个透光面完全平行，垂直插设于检测箱正中，上端的进液口307与电磁阀3相连，下侧为排液口308。所述比色皿在光路上的两个平行透光面为圆形，其中一个侧面设一溢流口309。

现有技术相比，本发明的优点就在于：

1.  本发明一种水质在线消解和光度检测装置，将冷凝和消解融合为一个瓶体，解决了分体装置可能出现的液体泄露和残夜的问题。并能实现快速升温，提高消解效率，同时快速降温是后续检测进行的基础。

2.  采用U型加热灯，位于冷凝消解器的下方5mm处，紧靠消解瓶体锥形底部，加热效率高，可以使消解液快速升至需要温度。同时，便于安装和维修，成本低廉。

3.  采用一体烧结的比色皿，固定在比色皿架上。比色皿两个透光面完全平行，垂直放置于检测箱的中央，可以保证光程固定，打开光源进行检测时，入射光垂直于透射面，有效避免光的反射损失。一体烧结的比色皿明显的优点是不会混入杂质，不易损坏，更加适合于水情复杂的现场环境。一体烧结的比色皿侧面有一个溢流孔，一方面平衡比色皿内的气压，另一方面将多余的消解液自动排出。

4.  在消解器和比色皿中间设置一个三通两位电磁阀，电磁阀上端连接消解瓶，下端连接比色皿，另一侧与一真空泵相连，在消解和添加试剂的过程中向消解瓶内鼓入空气，起到搅拌、混匀作用，不仅可以促使消解时加热均匀，而且在消解结束后快速降温。另一方面，将消解装置和检测装置分开，使显色完毕并充分冷却后的消解液注入比色皿，提高检测准确度；还可以有效避免检测装置中的电子元器件远离热源，从而保持测试条件稳定和正常的工作性能。

5.  检测装置包括了测量光源、光电转化模块和导光棒，光源和光电转化装置分别位于导光棒的两端，采用导光棒，由此可以增加光强信号，大幅提高测量信噪比，提高测量精度保证光路的完整。整个检测装置放在一个黑色的铝壳内部，垂直安装在于比色皿架相同的水平面上，黑色铝壳可以遮挡光线，消除外界光线对比色过程的干扰。 

6.  本发明可以通过改变流程，更换试剂，沿用至其他基于分光光度法分析原理的在线仪器中推广使用。

 附图说明

图1.是本发明的结构示意图；

图2是本发明中比色皿的结构示意图。

附图说明

消解瓶1

进液口 101             冷凝管进液口102

玻璃冷凝管 103          冷凝管出液口104

气孔 105                液体排放口106

加热装置2

加热灯 201              加热灯底座 202

检测箱3

箱外壳 301 、比色皿302  、光源303  、光电转换单元304

导光棒305、  比色皿架306 、比色皿进液口307 、

比色皿排液口308、比色皿溢流口309

三位两通电磁阀 4   真空泵5。

具体实施方式

以下将结合具体实施例和说明书附图对本发明做进一步详细说明。

如图1和图2所示，本发明一种水质在线消解和光度检测装置。它包括消解瓶1，加热装置2，检测箱3，电磁阀4和真空泵5.一体烧结制作的比色皿(302)安装于在黑色铝壳检测箱的中心，比色皿302的上端设有比色皿进液口(307) 与消解瓶1和电磁阀4连接, 比色皿的中心与测量光源、光电转换单元、导光棒位于同一水平面上。

消解瓶1为冷凝和消解一体结构，该瓶体容器的下方1/3处有进水样口101，进水样口101与水平面成15^oC夹角，消解瓶底端设有液体排放口106，上为冷凝部分，设有冷凝水管进口102和冷凝水管出口104，冷凝管103为螺旋状双层玻璃结构，下进上出的结构有利于提高冷凝效率。

本发明于消解瓶1的冷凝消解器的下方5mm处设有加热装置2，包括U型加热灯201、加热灯底座102，加热灯紧靠消解瓶体锥形底部，比色皿302  为一体烧结的，固定在比色皿架(306)上。比色皿(302)在光路上为平行的两个透光面，包括侧面的个比色皿溢流口309及上部比色皿进液口307、底部比色皿排液口308。在消解瓶1和检测箱3之间设置一个三通两位电磁阀4，电磁阀4上端连接消解瓶排放口106，下端连接比色皿进液口307，电磁阀4另一侧与一真空泵5相连，检测箱3包括了测量光源303、光电转换单元304和导光棒305，光源和光电转化装置分别位于导光棒305的两端，整个检测装置放在一个黑色的铝外壳 301内部，垂直安装在于比色皿架相同的水平面上，在水样消解和冷却的过程中向冷凝水管103中循环注入自来水，双层玻璃结构的冷凝管不仅能将内层水蒸气冷凝成水滴，又能保证不产生强烈的热辐射。高效U型加热灯201固定在加热灯座202上，紧靠圆柱形消解瓶1的下沿，这种高效低色温双层加热灯，发热效率高且色温对人体本身无伤害。

真空泵5通过电磁阀向排液口106自下往上向消解瓶1内鼓入空气，搅匀测试液的同时使瓶体内水样消解时加热均匀，提高消解效率。加热灯关闭后，在不断鼓入的空气及冷凝水管内循环注入的冷凝水的双重作用下，能够迅速降低消解液温度。通过出气口105保持瓶体内气压稳定。

加入药剂、显色剂之后，等待鼓气使药剂混合均匀，冷却后的消解液通过电磁阀4注入比色皿(302)内，检测箱3内包括黑色铝壳的箱外壳301、比色皿302、光源303及光电转换单元304，导光棒305 ，比色箱和比色皿垂直固定在比色皿架306上，光源和光电转换单元镶嵌在箱外壳301侧壁上，各个部件保持在同一水平面上。黑色铝壳可以避免外界光线对测试的干扰，两根导光棒位于比色皿左右两侧面，使用导光棒可以保持光路完整，而且减少光强的衰退，这些设计可以大大提高仪器测量的灵敏度和精确度。

附图2中比色皿302为一体烧结而成，光路上两个侧面完全平行，可以保证光度检测时光程的一定。一体的结构不会引入杂质，不易损坏，尤其适用于水情复杂的现场环境进行在线监测，溢流口309的设计可以将多余的消解液排出，且保持比色皿内气压稳定。溢流管上沿应高于比色皿进液入口约5~10mm，保证液体顺利流出。

本发明在每次检测结束后，用蒸馏水系统清洗，不留残夜，保证再次测量不受上次测量的影响，以有效提高本发明监测数据的重复性。

本发明不仅是液体加热消解装置，而且是重要的测试单元，整个装置设计结构简单，成本低廉，设计合理，测量精度高的水质在线消解和检测装置，可广泛应用于适用光度检测的在线监测仪上。

Claims (4)

1.一种水质在线消解和光度检测装置，其特征在于：包括消解瓶（1）、加热装置（2）、检测箱（3）、电磁阀（4）、真空泵（5），所述消解瓶（1）为双层玻璃结构，上部分为冷凝器，包括螺旋状的冷凝水管（104），冷凝管进口（102）、冷凝管出口（103），下部分为消解部分，整个瓶体下方1/3处有一进样口（101），水样和试剂从进样口注入，瓶体的底部为排液口（106），顶部有一个气孔（105），保持瓶体内气压稳定，所述加热装置（2）包括U型加热灯（201）和加热灯底座（202），U型加热灯（201）紧靠消解器底部，对消解液进行加热。

2.根据权利要求1所述的一种水质在线消解和光度检测装置，其特征在于：采用一个三通两位电磁阀（2）连接消解瓶（1）和检测箱（3），电磁阀的一侧连接真空泵（5），通过排液口（106）自下而上的向消解器以一定速率鼓入压缩空气。

3.根据权利要求1或权利2所述的一种水质在线消解和光度检测装置，其特征在于：所述检测箱（3）包括，包括箱外壳（301）、比色皿（302）、导光棒（305）、设置在比色皿一侧的测量光源（303）以及设置在比色皿与测量光源对应位置的转换模块（304），所述测量光源和转换模块分别镶嵌在由一个黑色铝壳做的箱外壳（301）的两侧，上述检测装置的所有部件位于一个水平面上，比色皿和箱外壳都固定在比色皿架上。

4.根据权利要求1或权利2或权利3所述的一种水质在线消解和光度检测装置，其特征在于：所述比色皿（302）为一体烧结而成，比色皿两个透光面完全平行，垂直插设于检测箱正中，上端的进液口（307）与电磁阀（3）和消解装置（2）相对应，下侧为排液口（308）；所述比色皿在光路上的两个平行透光面为圆形，其中一个侧面设一溢流口（309）。

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