CN103308467A - 手持电子比色计及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种测量溶液颜色的手持式检测装置,通过目视比色半定量检测水介质中多种污染物的浓度。该装置由显示屏、电路板、存储卡、比色池、锂电池、塑料外壳组装而成。首先,将被测物质配制成标准色列,用数码相机拍照,电子色列图保存在存储卡并插到装置里。使用时,揿“选测”按钮选择所测物质,并将被测物质的显色液转移到比色池,贴近检测装置白光屏,左右移动比色池,与电子色列对比颜色深浅,确定色差最小的相邻色阶,即可估算所测物浓度。该检测装置结构简单,轻便小巧,掌上操作,可选配多种快速检测剂使用。电子色列代替传统纸质色阶,受自然环境影响小,晚上能正常使用,适合于多种物质的现场识别与快速检测。
Description
技术领域
本发明涉及一种测量溶液颜色的小型检测装置,通过目视比色法鉴定与半定量检测水介质中污染物浓度。本发明属于分析检测领域。
背景技术
目前,在环境监测、水与食品成分分析、工业产品质量检验、农产品、土壤分析和医学检验等检测方法中,比色分析都被普遍使用,即选择显色剂与被测物质进行显色反应,借助纸质比色卡或分光光度计进行测定。目视比色法是根据视觉对颜色的感知鉴别颜色深浅,作为最经典的显色物质的鉴定和半定量检测方法,以分级比色卡为对照,配合现场显色检测剂使用,操作简单,携带方便,不需昂贵的检测仪器,非专业人员也可正常使用。目视比色法是环境监测、水质鉴定、食品与产品质量分析、医学检验的常规预检手段。目前,市场上有很多种类的比色检测试纸,已经广泛用于pH、农药残留、毒品、病毒,以及重金属(Y. Cui, J. Q. Liu, Z. J. Hu, X. W. Xu and H. W. Gao, Anal. Methods, 2012, 4: 3095)、酸雨(H. W. Gao and X. H. Xu, Chem. Comm., 2011, 47: 12810)等的鉴定分析。日本共立公司研制的氨氮、磷酸盐、硝酸盐、甲醛、余氯、氟化物、氰化物、COD和重金属等数十种水质快速测试包,主要用于清洁水污染物的比色分析;德国MACHEREY-NAGEL公司生产的镍、锑、铜、钙、氯化物、氰化物、硬度、铵、油等定性或半定量测试条,主要用于水质快速比色测试,随取随用;美国哈希公司研制的总硬度、氨氮、亚硝酸盐、磷酸盐、余氯、As、硝酸盐等20余种水质测试试纸、比色柱、比色盘,几分钟内可完成测量,适用于精度要求不高的野外使用。在国内,南通戴尔诺斯生物科技有限公司提供的尿液分析试纸可对葡萄糖、胆红素、酮体、潜血、蛋白、尿胆原、白血球、抗坏血酸等进行检测;杭州陆恒生物科技有限公司提供的总硬度、硫酸盐、铝、锌、汞、铅、双氧水、甲醛、尿素、维生素C、农药残留等20余种检测试纸,操作简单,户外检测携带方便;上海西宝生物科技有限公司提供的硬度、砷、铬(VI)、氯化物、亚硝酸盐、总氯、臭氧、总磷等水质快速检测试剂盒,通过目视比色法实现半定量分析。然而,所有传统目视比色法均使用纸质色阶,眼睛对颜色深浅的识别受环境光线影响很大,灵敏度低,误差大,而且比色卡只能在白天使用,因此给应急检测、废水排放随检、食品质量突查、特殊场合(如地下隧道、山洞等)检验工作等带来很多不便。本发明的手持电子比色计采用电子色列代替纸质色阶,实现对被测物质的鉴定与半定量分析,在现场分析检测中具有广阔应用前景。
发明内容
本发明的目的是设计一种携带使用方便、价格低廉的手持式溶液比色装置,并建立多种物质(氨、余氯、六价铬、硫化物、亚硝酸盐等)的电子色列,适合于水介质样品的现场鉴定和半定量分析。
为了达到上述目的,本发明提出电子比色法,所设计的手持电子比色计由显示屏、背光板、电路板、电源、SD存储卡、比色池等组成,其组装方法为:将一数码相框显示屏、背光板和电路板整体取出,按照图1,将显示屏(1)、背光板(13)、电路板(9)和锂电池组(10)粘贴到塑料盒壳(11)内,用导线把锂电池输出端依次与开关(7)、电路板电源接口(8)相接,输入端与充电插口(4)相接,将电路板上的功能选择线板(3)用导线引出接一按钮(6),并安装在塑料盒壳的右侧面板上,
其中:数码相框为市售6~8寸,SD存储卡为市售的1~8G闪存卡,比色池为市售光程3cm玻璃比色池,电源为市售5~12V 3000mA锂电池组。
手持电子比色计电子色列的建立:把被测物质如氨、余氯、六价铬、硫化物、亚硝酸盐等按浓度从低到高配制成八个显色溶液各10ml,转移到3cm比色池中,按颜色由浅到深顺序依次排列,放置在手持电子比色计的白光屏前,将SD存储卡插入一数码照相机,并在距离白光屏40~50cm位置正对八个比色池拍摄色列照片,然后将SD存储卡转插到手持电子比色计SD卡槽。
手持电子比色计使用方法:打开手持电子比色计的电源开关,10秒后自动显示SD存储卡里的色列图,揿右侧面板上的按钮直到出现被测物质(氨、余氯、六价铬、硫化物、亚硝酸盐等)色列图,将水质样品中被测物质的显色溶液移入比色池,贴近到色列图上方的白光屏,眼睛距离显示屏40~50cm,垂屏目视比色池溶液,并左右移动比色池,与下方八个色阶进行颜色深浅对比,确定色差最小的两个相邻色阶,估算被测物浓度即可。
该手持电子比色计具有以下特点:(1)结构简单,轻便手持,重量仅500g,即看即测,操作非常方便,非专业人员也可正常使用;(2)电子色列代替传统的纸质色阶,受自然环境光线影响小,晚上能正常使用;(3)可选配市售的显色检测剂使用,可用于水介质中多种微量物质(氨、余氯、六价铬、硫化物、亚硝酸盐、磷酸盐、水合肼、铁、铜、锰、镍等)的现场鉴定与半定量快速检测。
附图说明:图1为本发明的手持电子比色计结构图,包括: 1显示屏,2 SD卡槽,3 功能选择线板,4充电插口,5 数据线排,6 选测按钮,7 开关,8 电路板电源接口,9电路板,10 锂电池组,11塑料盒壳,12 比色池槽,13 背光板。
具体实施方式
实施例1 手持电子比色计的安装
将一6寸爱国者数码相框(DPF612型)的显示屏、背光板和电路板整体取出,将显示屏、背光板、电路板和7.4V 2200 mAh锂电池组粘贴到自行加工的塑料盒壳内,把锂电池输出端依次与开关、电路板电源接口用导线焊接,电池输入端焊接到充电插口,再用导线将一按钮与电路板上的功能选择线板焊接一起,然后将按钮粘贴在塑料盒壳右侧面板上即可。
实施例2
采用本发明的实施例1得到的手持电子比色计建立氨氮电子色列
配制0,0.20,0.50,0.70,1.0,1.5,2.0,3.0mg/L氨氮标准溶液各10ml,向溶液各加入0.3g氨氮显色检测剂(上海绿帝环保科技有限公司),摇动试管使检测剂完全溶解后,将溶液转移到3cm比色池中,10分钟时按颜色由浅到深顺序排列放置在手持电子比色计白光屏前,将一4G SD存储卡(Kingston公司)插入数码相机(尼康D300s),并在距离白光屏~50cm正对比色池拍摄一组色列图,然后将SD存储卡转插到电子比色计SD卡槽。
实施例3
采用本发明的实施例1得到的手持电子比色计建立余氯电子色列
配制0,0.20,0.40,0.70,1.0,1.5,2.0,3.0mg/L余氯标准溶液各10ml,向溶液各加入0.3g余氯显色检测剂(上海绿帝环保科技有限公司),摇动试管使检测剂完全溶解后,将溶液转移到3cm比色池中,10分钟后按颜色由浅到深顺序排列放置在手持电子比色计白光屏前,将一4G SD存储卡(Kingston公司)插入数码相机(尼康D300s),并在距离白光屏~50cm正对比色池拍摄一组色列图,然后将SD存储卡转插到电子比色计SD卡槽。
实施例4
采用本发明的实施例1得到的手持电子比色计建立六价铬电子色列
配制0,0.05,0.10,0.30,0.50,0.7,1.0,1.5mg/L六价铬标准溶液各10ml,向溶液各加入0.7g六价铬显色检测剂(上海绿帝环保科技有限公司),摇动试管使检测剂完全溶解后,将溶液转移到3cm比色池中,10分钟后按颜色由浅到深顺序排列放置在手持电子比色计白光屏前,将一4G SD存储卡(Kingston公司)插入数码相机(尼康D300s),并在距离白光屏~50cm正对比色池拍摄一组色列图,然后将SD存储卡转插到电子比色计SD卡槽。
实施例5
采用本发明的实施例1得到的手持电子比色计建立硫化物电子色列
配制0,0.1,0.2,0.4,0.7,1.0,1.5,2.0mg/L硫化物标准溶液各10ml,向溶液各加入1g硫化物显色检测剂(上海绿帝环保科技有限公司),摇动试管使检测剂完全溶解后,将溶液转移到3cm比色池中,10分钟后按颜色由浅到深顺序排列放置在手持电子比色计白光屏前,将一4G SD存储卡(Kingston公司)插入数码相机(尼康D300s),并在距离白光屏~50cm正对比色池拍摄一组色列图,然后将SD存储卡转插到电子比色计SD卡槽。
实施例6
采用本发明的实施例1得到的手持电子比色计建立亚硝酸盐电子色列
配制0,0.01,0.02,0.04,0.07,0.10,0.15,0.20mg/L亚硝酸盐标准溶液各10ml,向溶液各加入0.5g亚硝酸盐显色检测剂(上海绿帝环保科技有限公司),摇动试管使检测剂完全溶解后,将溶液转移到3cm比色池中,10分钟后按颜色由浅到深顺序排列放置在手持电子比色计白光屏前,将一4G SD存储卡(Kingston公司)插入数码相机(尼康D300s),并在距离白光屏~50cm正对比色池拍摄一组色列图,然后将SD存储卡转插到电子比色计SD卡槽。
实施例7
采用本发明的实施例1得到的手持电子比色计和实施例2得到的氨氮电子色列检测生活污水中氨氮含量
打开手持电子比色计电源开关,10s后,揿右侧面板上的按钮直到出现氨氮色列图。取10ml生活污水于试管中,加入0.3g氨氮显色检测剂(上海绿帝环保科技有限公司),摇动试管使检测剂完全溶解后,将溶液转移到3cm比色池中,10分钟时将比色池贴近比色计的白光屏,眼睛距离显示屏~50cm,移动比色池,垂屏目视溶液,与氨氮色列对比颜色深度,确定比色池溶液颜色深度在第7、8色阶之间,估计生活污水中氨氮浓度为2.5mg/L,该结果与氨氮国家标准检测方法(HJ 535-2009)的测定值2.88mg/L相比,误差13%,低于半定量分析的误差上限。
实施例8
采用本发明的实施例1得到的手持电子比色计和实施例3得到的余氯电子色列检测自来水中余氯含量
打开手持电子比色计电源开关,10s后,揿右侧面板上的按钮直到出现余氯色列图。取10ml自来水于试管中,加入0.3g余氯显色检测剂(上海绿帝环保科技有限公司),摇动试管使检测剂完全溶解后,将溶液转移到3cm比色池中,10分钟时将比色池贴近比色计的白光屏,眼睛距离显示屏~50cm,移动比色池,垂屏目视溶液,与余氯色列对比颜色深度,确定比色池溶液颜色深度在第1、2色阶之间,估计自来水中余氯浓度为0.1mg/L,该结果与余氯国家标准检测方法(GB/T 11898-89)的测定值0.13mg/L相比,误差23%,低于半定量分析的误差上限。
实施例9
采用本发明的实施例1得到的手持电子比色计和实施例4得到的六价铬电子色列检测铜冶废水中六价铬含量
打开手持电子比色计电源开关,10s后,揿右侧面板上的按钮直到出现六价铬色列图。取10ml铜冶废水于试管中,加入0.7g六价铬显色检测剂(上海绿帝环保科技有限公司),摇动试管使检测剂完全溶解后,将溶液转移到3cm比色池中,10分钟时将比色池贴近比色计的白光屏,眼睛距离显示屏~50cm,移动比色池,垂屏目视溶液,与六价铬色列对比颜色深度,确定比色池溶液颜色深度在第3、4色阶之间,估计铜冶废水中六价铬浓度为0.2mg/L,该结果与六价铬国家标准检测方法(GB/T 7467-87)的测定值0.24mg/L相比,误差17%,低于半定量分析的误差上限。
实施例10
采用本发明的实施例1得到的手持电子比色计和实施例5得到的硫化物电子色列检测工业废水中硫化物含量
打开手持电子比色计电源开关,10s后,揿右侧面板上的按钮直到出现硫化物色列图。取10ml工业废水于试管中,加入1g硫化物显色检测剂(上海绿帝环保科技有限公司),摇动试管使检测剂完全溶解后,将溶液转移到3cm比色池中,10分钟时将比色池贴近比色计的白光屏,眼睛距离显示屏~50cm,移动比色池,垂屏目视溶液,与硫化物色列对比颜色深度,确定比色池溶液颜色深度在第4、5色阶之间,估计工业废水中硫化物浓度为0.5mg/L,该结果与硫化物国家标准检测方法(GB/T 16489-1996)的测定值0.61mg/L相比,误差18%,低于半定量分析的误差上限。
实施例11
采用本发明的实施例1得到的手持电子比色计和实施例6得到的亚硝酸盐电子色列检测湖水中亚硝酸盐含量
打开手持电子比色计电源开关,10s后,揿右侧面板上的按钮直到出现亚硝酸盐色列图。取10ml湖水于试管中,加入0.5g亚硝酸盐显色检测剂(上海绿帝环保科技有限公司),摇动试管使检测剂完全溶解后,将溶液转移到3cm比色池中,10分钟时将比色池贴近比色计的白光屏,眼睛距离显示屏~50cm,移动比色池,垂屏目视溶液,与亚硝酸盐色列对比颜色深度,确定比色池溶液颜色深度在第3、4色阶之间,估计湖水中亚硝酸盐浓度为0.03mg/L,该结果与亚硝酸盐国家标准检测方法(GB 7493-87)的测定值0.033mg/L相比,误差9%,低于半定量分析的误差上限。
Claims (4)
1.手持电子比色计及其使用方法,其特征在于:由显示屏、背光板、电路板、电源、SD存储卡、比色池等组成,通过建立氨、余氯、六价铬、硫化物、亚硝酸盐等电子色列,并用于水介质样品的现场鉴定和半定量分析。
2.如权利要求1所述的手持电子比色计的组装方法,其特征在于:将一数码相框显示屏、背光板和电路板整体取出,将显示屏、背光板、电路板和锂电池组粘贴到塑料盒壳内,用导线把锂电池输出端依次与开关、电路板电源接口相接,输入端与充电插口相接,将电路板上的功能选择线板用导线引出接一按钮,并安装在塑料盒壳的右侧面板上,
其中:数码相框为市售6~8寸,SD存储卡为市售的1~8G闪存卡,比色池为市售光程3cm玻璃比色池,电源为市售5~12V 3000mA锂电池组。
3.如权利要求1所述的电子色列的建立方法,其特征在于: 把被测物质(氨、余氯、六价铬、硫化物、亚硝酸盐等)按浓度从低到高配制成八个显色溶液各10ml,转移到3cm比色池中,按颜色由浅到深顺序依次排列,放置在手持电子比色计的白光屏前,将SD存储卡插入一数码照相机,并在距离白光屏40~50cm位置正对八个比色池拍摄色列照片,然后将SD存储卡转插到手持电子比色计SD卡槽。
4.如权利要求1所述的手持电子比色计的使用方法,其特征在于:打开手持电子比色计的电源开关,10秒后自动显示SD存储卡里的色列图,揿右侧面板上的按钮直到出现被测物质(氨、余氯、六价铬、硫化物、亚硝酸盐等)色列图,将水质样品中被测物质的显色溶液移入比色池,贴近到色列图上方的白光屏,眼睛距离显示屏40~50cm,垂屏目视比色池溶液,并左右移动比色池,与下方八个色阶进行颜色深浅对比,确定色差最小的两个相邻色阶,估算被测物浓度。
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