CN103969388A - 高氯酸根在线监测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高氯酸根在线监测系统，包括取样装置、进样装置、水样前处理装置、离子色谱分析装置和数据采集处理装置；取样装置，用于从监测点自动提取并存储水样；进样装置，用于从取样装置中抽取水样并将水样推入水样前处理装置，并将经水样前处理装置处理后的水样推入离子色谱分析装置；水样前处理装置，用于去除水样中的干扰杂质；离子色谱分析装置，用于对经前处理后的水样生成相应的高氯酸根图谱信息；数据采集处理装置，用于读取离子色谱分析装置生成的高氯酸根图谱信息以确定水样中高氯酸根的含量。实现了高氯酸根的在线监测，提高了检测精度，并满足了多处污染源的实时监测需求，为水质监测提供了便利。

Description

高氯酸根在线监测系统

技术领域

本发明涉及水质监测领域，特别地，涉及一种用于水质监测的高氯酸根在线监测系统。

背景技术

近年来，影响我国水质安全的水污染事件屡有发生，而水环境的污染，不仅会影响人们的正常生活和身体健康，还会给社会造成较大经济损失。高氯酸根是一种环境残留物，由于高氯酸根在人体甲状腺部位相对集中可能影响人体健康，故针对地表水和饮用水有必要进行高氯酸根监测。

现有的高氯酸根离子色谱测定法主要应用于实验室中，且大多数实验过程需要人工干预操作，测量前针对复杂的水样，需要较为繁琐的水样前处理，而传统的实验室水质监测难以满足在线监测的需求，且实验室水质监测亦存在人工采样实时性差、取样设备与分析设备不连用导致的操作繁琐等缺陷。

发明内容

本发明目的在于提供一种高氯酸根在线监测系统，以解决现有的水质监测中高氯酸根无法实现在线监测的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种高氯酸根在线监测系统，包括取样装置、进样装置、水样前处理装置、离子色谱分析装置和数据采集处理装置；

取样装置，用于从监测点自动提取并存储水样；

进样装置，用于从取样装置中抽取水样并将水样推入水样前处理装置，并将经水样前处理装置处理后的水样推入离子色谱分析装置；

水样前处理装置，用于去除水样中的干扰杂质；

离子色谱分析装置，用于对经水样前处理装置处理后的水样生成相应的高氯酸根图谱信息；

数据采集处理装置，用于读取离子色谱分析装置生成的高氯酸根图谱信息以确定水样中高氯酸根的含量。

进一步地，取样装置包括：

依次连接的取水泵、储水箱、配水泵及取样杯，取水泵的输入端、取水泵与储水箱之间的连接管道、储水箱与配水泵之间的连接管道和配水泵与取样杯之间的连接管道中的至少一处上设有电磁开关，电磁开关、取水泵和配水泵均接收数据采集处理装置的控制指令工作。

进一步地，储水箱和取样杯中的至少一个设有过滤单元。

进一步地，储水箱和取样杯中均设有液位开关，数据采集处理装置经PLC控制器连接电磁开关、取水泵和配水泵，液位开关电连接PLC控制器，PLC控制器根据接收的与储水箱对应的液位开关的液位信号控制取水泵动作；PLC控制器根据接收的与取样杯对应的液位开关的液位信号控制配水泵动作。

进一步地，进样装置包括：

进样本体，进样本体设有多个用于输入输出的端口，其中，多个用于输入输出的端口包括：用于输入来自取样装置的水样的第一端口、用于输出水样至水样前处理装置的第二端口、用于回收经水样前处理装置处理后水样的第三端口、用于连通至离子色谱分析装置的第四端口和用于连通至抽吸单元的第五端口，抽吸单元用于产生抽吸动力以驱动进样本体内的水样的吸入或者流出。

进一步地，第五端口包括径直连通至抽吸单元的第一支路及设有红外对管的第二支路，第一支路和二支路经三通电磁阀并联连接，实现两支路的切换。

进一步地，抽吸单元为注射器，注射器的抽吸经步进电机驱动。

进一步地，进样本体还设有用于输入辅助试样的多个辅助端口。

进一步地，水样前处理装置包括：

膜过滤单元、固相萃取单元和紫外消解单元，

进样装置经多通道选择阀连通至膜过滤单元、固相萃取单元和紫外消解单元中的至少一个。

进一步地，数据采集处理装置连接用于远程上传数据的数据传输模块。

本发明具有以下有益效果：

本发明高氯酸根在线监测系统，集成了取样装置、进样装置、水样前处理装置、离子色谱分析装置和数据采集处理装置，实现了高氯酸根离子色谱分析检测的自动取样、自动进样和前处理，且各部件之间连用，实现了高氯酸根的在线监测，克服了实验室检测的实时性差、可靠性低的缺陷，提高了检测精度，并满足了多处污染源的实时监测需求，为水质监测提供了便利。

除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明优选实施例高氯酸根在线监测系统的原理方框示意图；

图2是本发明优选实施例中取样装置的结构示意图；以及

图3是本发明优选实施例中进样装置、水样前处理装置及离子色谱分析装置的组合结构示意图。

附图标记说明：

10、取样装置；20、进样装置；30、水样前处理装置；40、离子色谱分析装置；50、数据采集处理装置；11、取水泵；12、储水箱；13、配水泵；14、取样杯；121、滤芯；123、第一液位开关；141、过滤头；143、第二液位开关；15、PLC控制器；16、电磁开关；17、继电器组；18、接触器组；21、进样本体；211、第一端口；212、第二端口；213、第三端口；214、第四端口；215、第五端口；216、辅助端口；22、抽吸单元；23、红外对管；31、膜过滤单元；32、固相萃取单元；33、紫外消解单元；34、多通道选择阀；51、数据传输模块。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。

参照图1，本发明的优选实施例提供了一种高氯酸根在线监测系统，以解决现有的水质检测中高氯酸根离子色谱检测无法实现在线监测的问题。本实施例在线监测系统包括取样装置10、进样装置20、水样前处理装置30、离子色谱分析装置40和数据采集处理装置50；其中，

取样装置10，用于从监测点自动提取并存储水样；如将在线监测系统安装在河流、湖泊或者污染源废水排放口等地方，按周期或者实时地提取并存储水样；

进样装置20，用于从取样装置10中抽取水样并将水样推入水样前处理装置30，并将经水样前处理装置30处理后的水样推入离子色谱分析装置40；

水样前处理装置30，用于去除水样中的干扰杂质，干扰杂质为颗粒物和对测量结果有干扰的无机离子或者有机物等，本实施例根据水样所含杂质的不同性质去除水样中的颗粒物、离子杂质或者有机物杂质等；

离子色谱分析装置40，用于对经水样前处理装置30处理后的水样生成相应的高氯酸根图谱信息；

数据采集处理装置50，用于读取离子色谱分析装置40生成的高氯酸根图谱信息以确定水样中高氯酸根的含量。

本实施例在线监测系统，能够按周期或者实时对监测点进行采样、样品前处理、数据分析，从而得到各监测点的高氯酸根含量，实现了高氯酸根的在线监测，克服了实验室检测的实时性差、可靠性低的缺陷，提高了检测精度，并满足了多处污染源的实时监测需求，为水质监测提供了便利。

参照图2，本实施例中，取样装置10包括：依次连接的取水泵11、储水箱12、配水泵13及取样杯14。其中，取水泵11的输入端、取水泵11与储水箱12之间的连接管道、储水箱12与配水泵13之间的连接管道和配水泵13与取样杯14之间的连接管道中的至少一处上设有电磁开关16。本实施例中，在取水泵11的输入端和取水泵11与储水箱12之间的连接管道上设有电磁开关16，在数据采集处理装置50的工作指令下，设于取水泵11的输入端的电磁开关16导通，取水泵11启动，从而将监测点的水样抽取至储水箱12，储水箱12内设有第一液位开关123，以实时检测储水箱12的水位，当储水箱12内的液位达到预定高度，数据采集处理装置50根据第一液位开关123的信号控制位于取水泵11的输入端的电磁开关16截止，并关闭取水泵11。水样在储水箱12内沉淀预定时间后，数据采集处理装置50发出指令控制设于取水泵11与储水箱12之间的连接管道上的电磁开关16导通并开启配水泵13，配水泵13开始往取样杯14中配水样，取样杯14中设有第二液位开关143，以实时检测取样杯14的水位，当取样杯14中的水样达到预定高度，数据采集处理装置50发出停止配水的指令，以控制设于取水泵11与储水箱12之间的连接管道上的电磁开关16截止并关闭配水泵13。本实施例取样装置10在数据采集处理装置50的控制下实现了对待测水样的自动提取。

优选地，为了实现对水样的初级过滤处理，储水箱12和取样杯14中的至少一个设有过滤单元。本实施例中，储水箱12中设有滤芯121，取样杯14中设有过滤头141，以实现对取样过程中水样的二级过滤处理。

优选地，本实施例中，数据采集处理装置50经PLC控制器15控制电磁开关16、取水泵11和配水泵13，PLC控制器15经继电器组17控制电磁开关16的导通或者截止，PLC控制器15经接触器组18控制取水泵11和配水泵13的开启或者关闭；第一液位开关123和第二液位开关143的检测信号均反馈至PLC控制器15，从而实现了PLC控制器15对取样装置10的集中控制处理，简化了数据采集处理装置50的控制逻辑，数据采集处理装置50只需生成实时取样指令或者周期性间隔取样指令即可，由PLC控制器15集中控制取样装置10的自动取样过程。

参照图3，本实施例中，进样装置20包括：进样本体21，进样本体21设有多个用于输入输出的端口，其中，多个用于输入输出的端口包括：用于输入来自取样装置10的水样的第一端口211、用于输出水样至水样前处理装置30的第二端口212、用于回收经水样前处理装置30处理后水样的第三端口213、用于连通至离子色谱分析装置40的第四端口214和用于连通至抽吸单元22的第五端口215，抽吸单元22用于产生抽吸动力以驱动进样本体21内的水样的吸入或者流出。本实施例中，进样本体21为五联体阀，即由五个互相连通的阀体单元构成，每个阀体单元上均设有两个端口，故五联体阀共设有十个端口，本实施例中五联体阀的多余端口则为用于输入辅助试样的辅助端口216，辅助端口216用于分别输入标准样A、蒸馏水B、酸性介质或者碱性介质等辅助试剂C，以对待测水样进行中和处理或者对比检测，从而提高检测精度。

优选地，本实施例中，与第五端口215相连通的抽吸单元22为注射器，注射器的抽吸经步进电机驱动，以对进样本体21内产生抽吸或者推出的动力。本实施例中，第五端口215包括径直连通至抽吸单元22的第一支路及设有红外对管23的第二支路，第一支路和二支路经三通电磁阀并联连接，实现两支路切换。设有红外对管23的第二支路用于在进样本体21在采样和取试剂的过程中对采样量进行精准计量。进样本体21需要采样时，导通第一端口211和第五端口215，关闭其余端口，在注射器的抽吸动力作用下实现抽吸采样；当需要抽取其余试剂时，导通相应的端口，并关闭余下的端口，同理，在注射器的抽吸动力作用下实现抽取。红外对管23利用光检测原理来判断试剂或者水样的有无，从而实现缺水样或者缺试剂的报警，以免将空气注入到离子色谱分析装置40内。本实施例中，抽吸单元22的输入输出口设有三通电磁阀K，在实现将水样经第四端口214推入离子色谱分析装置40的过程前，抽吸单元22经三通电磁阀K连通空气以抽取气源，再经三通电磁阀K连通第五端口215，采用高压进样的方式将水样推入离子色谱分析装置40。

优选地，本实施例中，水样前处理装置30包括：膜过滤单元31、固相萃取单元32和紫外消解单元33，进样装置20经多通道选择阀34连通至膜过滤单元31、固相萃取单元32和紫外消解单元33中的至少一个。水样前处理装置30经多通道选择阀34连通膜过滤单元31、固相萃取单元32和紫外消解单元33，从而具有多通道选择功能，以满足单一前处理或者多种前处理复合的前处理工艺要求。其中，膜过滤单元31用于过滤水样中的颗粒物杂质，固相萃取单元32用于过滤水样中的银离子等离子杂质，紫外消解单元33采用紫外线消解工艺去除水样中有机物杂质，本领域技术人员可根据水样的性质选择单一或者复合的水样前处理工艺。

经水样前处理后的水样再经进样装置20高压推入离子色谱分析装置40，得到相应的高氯酸根图谱信息，数据采集处理装置50根据高氯酸根图谱信息以确定水样中高氯酸根的含量。现有技术中，工作人员对图谱信息进行人工分析以获取高氯酸根含量，会耗费大量时间，影响水质监测的效率。本实施例，通过数据采集处理装置50读取图谱信息，显示水样中高氯酸根的含量，具有智能化、检测效率高的优点。优选地，为了便于远程监控中心对多个待检测点的监测数据的统计及分析处理，本实施例中，数据采集处理装置50连接用于远程上传数据的数据传输模块51，远程监控中心通过数据传输模块51可以查询在线监测系统的数据和运行情况。本实施例中，数据传输模块51与远程监控中心之间一般采用TCP/IP的通信协议实现通信，并且支持GPR5/CDMA/3G/VPN等多种通讯方式，从而将数据采集处理装置50的监测信息实时传输给远程监控中心。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种高氯酸根在线监测系统，其特征在于，包括取样装置(10)、进样装置(20)、水样前处理装置(30)、离子色谱分析装置(40)和数据采集处理装置(50)；

所述取样装置(10)，用于从监测点自动提取并存储水样；

所述进样装置(20)，用于从所述取样装置(10)中抽取水样并将所述水样推入所述水样前处理装置(30)，并将经所述水样前处理装置(30)处理后的水样推入所述离子色谱分析装置(40)；

所述水样前处理装置(30)，用于去除水样中的干扰杂质；

所述离子色谱分析装置(40)，用于对经所述水样前处理装置(30)处理后的水样生成相应的高氯酸根图谱信息；

所述数据采集处理装置(50)，用于读取所述离子色谱分析装置(40)生成的高氯酸根图谱信息以确定水样中高氯酸根的含量。

2.根据权利要求1所述的高氯酸根在线监测系统，其特征在于，所述取样装置(10)包括：

依次连接的取水泵(11)、储水箱(12)、配水泵(13)及取样杯(14)，所述取水泵(11)的输入端、所述取水泵(11)与所述储水箱(12)之间的连接管道、所述储水箱(12)与所述配水泵(13)之间的连接管道和所述配水泵(13)与所述取样杯(14)之间的连接管道中的至少一处上设有电磁开关(16)，所述电磁开关(16)、所述取水泵(11)和所述配水泵(13)均接收所述数据采集处理装置(50)的控制指令工作。

3.根据权利要求2所述的高氯酸根在线监测系统，其特征在于，

所述储水箱(12)和所述取样杯(14)中的至少一个设有过滤单元。

4.根据权利要求2所述的高氯酸根在线监测系统，其特征在于，

所述储水箱(12)和所述取样杯(14)中均设有液位开关，所述数据采集处理装置(50)经PLC控制器(15)连接所述电磁开关(16)、所述取水泵(11)和所述配水泵(13)，所述液位开关电连接所述PLC控制器(15)，所述PLC控制器(15)根据接收的与所述储水箱(12)对应的液位开关的液位信号控制所述取水泵(11)动作；所述PLC控制器(15)根据接收的与所述取样杯(14)对应的液位开关的液位信号控制所述配水泵(13)动作。

5.根据权利要求1所述的高氯酸根在线监测系统，其特征在于，所述进样装置(20)包括：

进样本体(21)，所述进样本体(21)设有多个用于输入输出的端口，其中，所述多个用于输入输出的端口包括：用于输入来自所述取样装置(10)的水样的第一端口(211)、用于输出水样至所述水样前处理装置(30)的第二端口(212)、用于回收经所述水样前处理装置(30)处理后水样的第三端口(213)、用于连通至所述离子色谱分析装置(40)的第四端口(214)和用于连通至抽吸单元(22)的第五端口(215)，所述抽吸单元(22)用于产生抽吸动力以驱动所述进样本体(21)内的水样的吸入或者流出。

6.根据权利要求5所述的高氯酸根在线监测系统，其特征在于，

所述第五端(215)包括径直连通至所述抽吸单元(22)的第一支路及设有红外对管(23)的第二支路，所述第一支路和所述二支路经三通电磁阀并联连接，实现两支路的切换。

7.根据权利要求5或6所述的高氯酸根在线监测系统，其特征在于，

所述抽吸单元(22)为注射器，所述注射器的抽吸经步进电机驱动。

8.根据权利要求5所述的高氯酸根在线监测系统，其特征在于，

所述进样本体(21)还设有用于输入辅助试样的多个辅助端口(216)。

9.根据权利要求1所述的高氯酸根在线监测系统，其特征在于，所述水样前处理装置(30)包括：

膜过滤单元(31)、固相萃取单元(32)和紫外消解单元(33)，

所述进样装置(20)经多通道选择阀(34)连通至所述膜过滤单元(31)、固相萃取单元(32)和紫外消解单元(33)中的至少一个。

10.根据权利要求1的高氯酸根在线监测系统，其特征在于，

所述数据采集处理装置(50)连接用于远程上传数据的数据传输模块(51)。