CN104777267A - 一种自动滴定厌氧发酵缓冲能力的装置 - Google Patents
一种自动滴定厌氧发酵缓冲能力的装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104777267A CN104777267A CN201510146022.3A CN201510146022A CN104777267A CN 104777267 A CN104777267 A CN 104777267A CN 201510146022 A CN201510146022 A CN 201510146022A CN 104777267 A CN104777267 A CN 104777267A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- titration
- anaerobic fermentation
- automatic
- buret
- automatic titration
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000004448 titration Methods 0.000 title claims abstract description 91
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 title claims abstract description 66
- 239000000872 buffer Substances 0.000 title abstract description 32
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 20
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 17
- 230000033001 locomotion Effects 0.000 claims description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 16
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 11
- 238000013519 translation Methods 0.000 claims description 7
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 6
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 6
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 6
- 238000001802 infusion Methods 0.000 claims description 6
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 5
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 4
- 230000003028 elevating effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000013178 mathematical model Methods 0.000 claims description 3
- 238000005213 imbibition Methods 0.000 claims 4
- 238000003760 magnetic stirring Methods 0.000 claims 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 claims 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 claims 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M Bicarbonate Chemical compound OC([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M 0.000 abstract description 19
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 abstract description 17
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 abstract description 17
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 abstract description 17
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 abstract description 17
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 abstract description 9
- 230000006870 function Effects 0.000 abstract description 9
- 238000000954 titration curve Methods 0.000 abstract description 4
- 238000013494 PH determination Methods 0.000 abstract 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 239000012488 sample solution Substances 0.000 description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 6
- 210000003608 fece Anatomy 0.000 description 5
- 239000010871 livestock manure Substances 0.000 description 5
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 3
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 125000000896 monocarboxylic acid group Chemical group 0.000 description 3
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 3
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 2
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L Calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M Sodium bicarbonate Chemical compound [Na+].OC([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 230000008030 elimination Effects 0.000 description 2
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 2
- 238000002637 fluid replacement therapy Methods 0.000 description 2
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000000696 methanogenic effect Effects 0.000 description 2
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 2
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 2
- 230000020477 pH reduction Effects 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 230000008054 signal transmission Effects 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M Sodium acetate Chemical compound [Na+].CC([O-])=O VMHLLURERBWHNL-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 235000010216 calcium carbonate Nutrition 0.000 description 1
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000004737 colorimetric analysis Methods 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 238000004883 computer application Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000004821 distillation Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 description 1
- 239000003978 infusion fluid Substances 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 238000013332 literature search Methods 0.000 description 1
- 244000144972 livestock Species 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 238000011017 operating method Methods 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 239000010815 organic waste Substances 0.000 description 1
- 244000144977 poultry Species 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 235000017281 sodium acetate Nutrition 0.000 description 1
- 235000017557 sodium bicarbonate Nutrition 0.000 description 1
- 229910000030 sodium bicarbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009270 solid waste treatment Methods 0.000 description 1
- 238000002798 spectrophotometry method Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- 238000004065 wastewater treatment Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Abstract
本发明公开了一种自动滴定厌氧发酵缓冲能力的装置，涉及生物发酵技术领域。它解决了现有技术中无法同时精确测定厌氧发酵液中碳酸氢盐碱度(TIC)和挥发性脂肪酸(VFA)质量浓度的问题。本自动滴定装置包括电源模块、人机交换模块、数据采集模块、驱动传动模块、吸液/滴液模块，它采用组合一体式结构，应用软件提供用户操作面板，对应实际仪器的面板实现对仪器的控制和信号表达功能，能通过一次滴定同时实现对厌氧发酵液中TIC和VFA质量浓度的精确测定，还可以实现pH计自动标定、自动滴定与补液、实时生成滴定曲线、数据处理、显示与存储等功能，适用于厌氧发酵液的pH、TIC和VFA质量浓度测定，还可用于其他样品的滴定。
Description
技术领域
本发明属于生物发酵技术领域，具体涉及一种自动滴定厌氧发酵缓冲能力的装置。
背景技术
沼气发酵技术处理有机废弃物可达到环境保护与能源回收的双重效果，从而实现废弃物的资源化、无害化，因此广泛应用于废水处理、畜禽粪便处理、农业固体废弃物处理等。据相关统计资料显示，截止到2011年6月，仅北京市累计建成大中型沼气工程259个，总投资4.3亿元，其中：大中型沼气集中供气工程120个，年产沼气能力为1668万立方米，实现供气村132个，受益农户4万户；规模化养殖场粪污沼气综合利用工程139处。
沼气发酵过程是由多种微生物参与，分阶段有序进行的生化代谢过程。其运行稳定性常常受到很多因素的影响，如原料性质、进水负荷、水力停留时间(HRT)等。这些因素发生变化时，发酵的水解酸化过程与产甲烷过程容易波动或失衡，引起酸败的发生。例如，当进水负荷过高时，有机物在短时间内被水解产酸菌降解，产生的有机酸不能及时被产甲烷菌分解，此时若系统缓冲能力过低，碱度不足以中和产生的有机酸，会导致酸抑制甚至酸败现象，最终导致厌氧发酵系统失稳。一旦系统发生严重的失稳，重新恢复不仅需要较大的人力、物力，而且需要较长的时间，甚至无法恢复，这对于连续供气的沼气工程无疑是很大的损失。
目前沼气工程普遍采用监测pH值、甲烷产率等常规指标表征发酵稳定性，虽然这些指标易于监测，但由于厌氧发酵体系的缓冲作用，仅靠监测上述常规指标是远远不够的，挥发性脂肪酸(VFA)、碳酸氢盐碱度(TIC)和VFA/TIC可以准确判断出厌氧发酵体系的缓冲能力，从而更直接可靠地反映系统的稳定性。厌氧发酵系统中，常用的VFA的测定方法有滴定法、蒸馏法、比色法和气相色谱法等，碳酸氢盐碱度的测定方法有滴定法和分光光度法等。这些方法多数只能对挥发性有机酸和碳酸氢盐碱度进行分别检测，且对仪器成本和操作人员的知识水平和操作规程要求较高，直接限制了实际沼气工程的推广应用。
对于投资巨大、经济效益预期较高的大中型沼气工程，稳定的发酵过程是至关重要的，然而pH值、甲烷产率等常规指标不能直接准确地反映系统的缓冲能力，对系统的稳定性判断具有滞后性，因此有必要研究选用直接可靠判断发酵过程缓冲能力的及时反馈预警沼气工程稳定性的指标--挥发性脂肪酸和碳酸氢盐碱度，有必要研究一套可以精确测定厌氧发酵液的挥发性脂肪酸质量浓度和碳酸氢盐碱度的装置，从而为沼气工程的稳定运行与监测预警提供技术支持。
发明内容
经国内外文献检索，未见主要技术特征与本发明一种自动滴定厌氧发酵缓冲能力的装置主要技术特征相同的文献报道，本发明因此提供一种自动滴定厌氧发酵缓冲能力的装置。
本发明一种自动滴定厌氧发酵缓冲能力的装置，包括电源模块、人机交换模块、数据采集模块、驱动传动模块、吸液/滴液模块，其特征在于电源模块包括交流转直流稳压电源(1)，人机交换模块包括计算机(2)，数据采集模块包括数据采集卡(6)、变送器(7)、pH电极(11)、传感器卡盘(10)、升降杆(12)和电动升降机(13)，驱动传动模块包括运动控制器(3)、驱动器(4)、电控平移台(5)和活塞推杆(8)，吸液/滴液模块包括滴定管(17)、三通电磁换向阀(19)、输液管(20)、滴头(22)、滴定池(23)、磁力搅拌器(14)、透气管(26)、补液瓶(28)和补液瓶橡胶塞(27)。
本发明的自动滴定厌氧发酵缓冲能力的装置，其特征在于其中的计算机(2)带有应用程序和驱动程序，滴定过程和终点判断由计算机应用程序自动控制。
本发明的自动滴定厌氧发酵缓冲能力的装置，其特征在于所述的滴定管(17)包括滴定管柱塞(15)、滴定管内保护套(16)和滴定管外罩(18)且三者同轴心，三通电磁换向阀(19)的开闭由计算机应用程序自动精确控制，吸液后间隙自动补偿，脉冲信号A/D转换值与滴定管(17)发送体积值准确对应。
本发明的自动滴定厌氧发酵缓冲能力的装置，其特征在于所述的磁力搅拌器(14)置于滴定池(23)下方，磁力搅拌器(14)的搅拌转速根据样品的自身特性由计算机应用程序精确设定实现自动无极调速。
本发明的自动滴定厌氧发酵缓冲能力的装置，其特征在于所述的电控平移台(5)包括步进电机、多级传动齿轮、刚性联轴器、传动丝杠和滑块，通过多级传动齿轮、刚性联轴器、传动丝杠、滑块和活塞推杆(8)，将步进电机的圆周运动转化为滴定管柱塞(15)的直线运动，滑块、活塞推杆(8)及滴定管柱塞(15)三者为刚性链接，上、下限位由定位准确的光电开关和计算机应用程序软件限位同步限位。
本发明的自动滴定厌氧发酵缓冲能力的装置，其特征在于其中的交流转直流稳压电源(1)输入端接220V交流电，输出端接计算机(2)、运动控制器(3)、驱动器(4)、数据采集卡(6)、变送器(7)、电控升降机(13)、磁力搅拌器(14)和三通电磁换向阀(19)。
本发明的自动滴定厌氧发酵缓冲能力的装置，其特征在于其中的pH电极(11)为工业在线复合电极，pH电极信号由变送器(7)完成硬件滤波输出标准电流或电压信号。
本发明的自动滴定厌氧发酵缓冲能力的装置，其特征在于所述的电动升降机(13)的直线运动通过升降杆(12)和传感器卡盘(10)转化为pH电极(11)和滴头(22)的直线运动。
本发明的自动滴定厌氧发酵缓冲能力的装置，其特征在于所述的滴定过程其滴定速度由计算机应用程序精确设定控制，所述的终点判断通过建立终点上下限数学模型对终点进行自动判别。
本发明的自动滴定厌氧发酵缓冲能力的装置，其特征在于所述的吸液后间隙自动补偿是指由计算机应用程序控制自动消除滴定管(17)、三通电磁换向阀(19)、输液管(20)、滴头(22)中的气体间隙。
以下详细叙述本发明。
本发明一种自动滴定厌氧发酵缓冲能力的装置，包括电源模块、人机交换模块、数据采集模块、驱动传动模块、吸液/滴液模块，结构如图1所示。
所述的电源模块包括交流转直流稳压电源(1)，交流转直流稳压电源(1)作为电源供应器，输入端接220V交流电，输出端为计算机(2)、运动控制器(3)、驱动器(4)、数据采集卡(6)、变送器(7)、电控升降机(13)、磁力搅拌器(14)和三通电磁换向阀(19)提供直流电。
所述的人机交换模块包括计算机(2)，计算机(2)带有应用程序、运动控制器(3)驱动程序、数据采集卡(6)驱动程序、应用软件驱动程序，滴定过程和终点判断由计算机应用程序自动控制。
本发明一种自动滴定厌氧发酵缓冲能力的装置的软件控制：采用G语言(LabVIEW)编制，以Windows为操作平台，通过RS232及USB总线或PCI总线接口形式，采用菜单及软键等人机对话方法，根据滴定样品的种类及特性，提供多个初始化参数设定，保证滴定过程自动准确完成。
本发明一种自动滴定厌氧发酵缓冲能力的装置的原理框图如图2所示。
所述的数据采集模块包括数据采集卡(6)、变送器(7)、pH电极(11)、传感器卡盘(10)、升降杆(12)和电动升降机(13)，所有电信号传输线采用屏蔽电缆，为确保滴定池(23)添加和排出液体预留足够空间，电动升降机(13)的直线运动通过升降杆(12)和传感器卡盘(10)转化为pH电极(11)和滴头(22)的直线运动。
所述的驱动传动模块包括运动控制器(3)、驱动器(4)、电控平移台(5)和活塞推杆(8)。
所述的吸液/滴液模块包括滴定管(17)、三通电磁换向阀(19)、输液管(20)、滴头(22)、滴定池(23)、磁力搅拌器(14)、透气管(26)、补液瓶(28)和补液瓶橡胶塞(27)，所有与滴定液(29)接触或可能接触的部件均采用耐酸碱腐蚀材质。
所述的pH电极(11)为工业在线复合电极，带有自动温度补偿功能，pH电极信号由变送器(7)完成硬件滤波输出标准电流或电压信号，输出的标准电流信号或电压信号由数据采集卡(6)A/D转换传送至计算机(2)，由计算机应用程序完成软件滤波。
所述的电控平移台(5)包括步进电机、多级传动齿轮、刚性联轴器、传动丝杠和滑块，通过多级传动齿轮、刚性联轴器、传动丝杠、滑块和活塞推杆(8)，将步进电机的圆周运动转化为滴定管柱塞(15)的直线运动，滑块、活塞推杆(8)及滴定管柱塞(15)三者为刚性链接，上、下限位由定位准确的光电开关和计算机应用程序软件限位同步限位。
所述的滴定管(17)包括滴定管柱塞(15)、滴定管内保护套(16)和滴定管外罩(18)且三者同轴心，三通电磁换向阀(19)的开闭由计算机应用程序自动精确控制，吸液后间隙自动补偿，脉冲信号A/D转换值与滴定管(17)发送体积值准确对应。
所述的磁力搅拌器(14)置于滴定池(23)下方，磁力搅拌器(14)的搅拌转速根据样品的自身特性由计算机应用程序精确设定实现自动无极调速。
所述的滴定过程其滴定速度由计算机应用程序精确设定控制，所述的终点判断通过建立终点上下限数学模型对终点进行自动判别。
所述的吸液后间隙自动补偿是指由计算机应用程序控制自动消除滴定管(17)、三通电磁换向阀(19)、输液管(20)、滴头(22)中的气体间隙。
本发明一种自动滴定厌氧发酵缓冲能力的装置的应用软件采用G语言(LabVIEW)编制而成，包括用户操作面板和程序框图代码两部分。其中用户操作面板对应实际仪器的面板实现仪器参数初始化、执行状态显示、数据显示、执行控制及滴定曲线实时显示等功能，程序框图代码类似于图形化流程图，以数据流的形式响应和实现操作面板的各项功能。软件总体设计框图如图3。
系统软件为全汉化版本，程序修改方便、灵活性强，且具有自报错功能。对经常使用的操作功能键进行了集成优化，提高了操作效率，且随着程序执行，相应的功能键被禁用，以防止误操作。为了更直观可靠的判断滴定过程的执行情况，程序设计了滴定实时状态和滴定实时曲线显示功能实时反映滴定过程。当系统没有得到运行指令时，总是保留在等待状态，当初始化参数设置完成后发出运行指令，则按照初始化参数跳转到需要的状态，执行状态中的程序。自动滴定程序流程如图4。
本发明一种自动滴定厌氧发酵缓冲能力的装置的主要技术指标如下：
(1)pH测量范围：0～14
(2)温度范围：-5～60℃
(3)数据采样频率：≥1KHz
(4)滴定/吸液速度：100～500000PPS
(5)滴定管滴液精读：滴液体积的±0.1％
(6)碳酸氢盐碱度测量范围：≥200mg CaCO3/L，挥发性脂肪酸质量浓度测量范围：≥200mg CH3COOH/L
(7)测量基本误差：读数的±5％
本发明一种自动滴定厌氧发酵缓冲能力的装置可用于测定厌氧发酵液的pH、碳酸氢盐碱度和挥发性脂肪酸的质量浓度，还可用于其他样品的滴定。
国内近年来尝试采用自动滴定仪测定厌氧发酵液中的碳酸氢盐碱度和挥发性脂肪酸的质量浓度，但是这些滴定仪均不能通过一次滴定完成对碳酸氢盐碱度和挥发性脂肪酸的质量浓度的同时测定，而且只能记录滴定开始至滴定终点消耗的滴定液体积，需要人为计算厌氧发酵液中的碳酸氢盐碱度和挥发性脂肪酸的质量浓度。
本发明的一种自动滴定厌氧发酵缓冲能力的装置用于测定厌氧发酵液中的碳酸氢盐碱度和挥发性脂肪酸的质量浓度，有效避免了手动滴定人为误差，提高了工作效率，降低了劳动强度。同时与传统的自动滴定相比，厌氧发酵液中的碳酸氢盐碱度和挥发性脂肪酸的质量浓度可通过一次滴定得到准确测定，操作更简便，成本更低，滴定显示实时直观。
本发明通过测定厌氧发酵液中的碳酸氢盐碱度和挥发性脂肪酸的质量浓度可以及时有效预警沼气工程中可能出现的系统酸化(失稳)，为操作人员采取相应措施防止沼气发酵系统彻底失稳提供参考。
附图说明
图1为本发明所述的自动滴定厌氧发酵缓冲能力的装置结构示意图。
图2为本发明所述的自动滴定厌氧发酵缓冲能力的装置的原理框图。
图3为本发明所述的自动滴定厌氧发酵缓冲能力的装置的软件总体设计框图。
图4为本发明所述的自动滴定厌氧发酵缓冲能力的装置的自动滴定程序流程图。
图1中，1为交流转直流稳压电源，2为计算机，3为运动控制器，4为驱动器，5为电控平移台，6为数据采集卡，7为变送器，8为活塞推杆，9为电信号传输方向，10为传感器卡盘，11为pH电极，12为升降杆，13为电控升降机，14为磁力搅拌器，15为滴定管柱塞，16为滴定管内保护套，17为滴定管，18为滴定管外保护套，19为三通电磁换向阀，20为输液管，21为滴液液流方向，22为滴头，23为滴定池，24为样品，25为吸液液流方向，26为透气管，27为补液瓶橡胶塞，28为补液瓶，29为滴定液。
具体实施方式
以下结合实施例详细地说明本发明。实施方案为便于更好的理解本发明，但并非对本发明的限制。
实施例1
打开电源开关，计算机自动进入应用程序登录界面，用户成功登录后，计算机进入应用程序用户操作界面，并自动完成设备初始化，在计算机上给定所有的滴定条件。取50mL人工配置的挥发性脂肪酸(VFA)和碳酸氢盐碱度(TIC)混合模拟样品溶液(其中VFA采用CH3COONa溶液配置，TIC采用NaHCO3溶液配置)，启动用户操作界面上的运行按钮。应用程序按用户设定的滴定条件自动控制0.2mol/L的稀硫酸溶液对混合模拟样品溶液进行滴定，本发明自动滴定厌氧发酵缓冲能力的装置自动确定滴定终点，并在计算机上实时显示滴定状态和滴定曲线，滴定结束后，应用程序自动计算、保存及显示滴定数据。同时采用传统手动滴定对混合模拟样品溶液进行滴定，并与本发明自动滴定数据进行比较分析(表1)，本发明的自动滴定厌氧发酵缓冲能力的装置滴定碳酸氢盐碱度的结果相对标准偏差在1.5％以内，精度在98.5％以上，滴定挥发性脂肪酸质量浓度的结果相对标准偏差在5％以内，精度在95％以上，滴定精度高，与手动滴定结果相比，自动滴定精度高于手动滴定。
表1 模拟样品溶液滴定结果
实施例2
pH电极标定后，插入滴定池样品溶液一下，联机初始化。取80mL以猪粪为原料的厌氧发酵液，启动用户操作界面上的运行按钮。应用程序按用户设定的滴定条件自动控制0.2mol/L的稀硫酸溶液对混合模拟样品溶液进行滴定，本发明自动滴定厌氧发酵缓冲能力的装置自动确定滴定终点，并在计算机上实时显示滴定状态和滴定曲线，滴定结束后，应用程序自动计算、保存及显示滴定数据，滴定结果为挥发性脂肪酸质量浓度为401.9mg CH3COOH/L，碳酸氢盐碱度为7838.1mg CaCO3/L。采用传统手动滴定滴定结果为挥发性脂肪酸质量浓度为407.0mg CH3COOH/L，碳酸氢盐碱度为7856.0mg CaCO3/L。采用气相色谱仪检测猪粪厌氧发酵液的挥发性脂肪酸质量浓度为399.7mg CH3COOH/L，采用总有机碳分析仪检测猪粪厌氧发酵液的碳酸氢盐碱度为7843.1mg CaCO3/L。本发明的自动滴定厌氧发酵缓冲能力的装置滴定挥发性脂肪酸质量浓度和碳酸氢盐碱度的结果相对标准偏差分别为4.64％和1.55％，精密度均高于手动滴定值。
最后还需注意的是，以上描述的仅是本发明的具体实施例子。显然，本发明不限于以上实施例子，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到所有的变形，但所有这些变形均落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种自动滴定厌氧发酵缓冲能力的装置，包括电源模块、人机交换模块、数据采集模块、驱动传动模块、吸液/滴液模块，其特征在于电源模块包括交流转直流稳压电源(1)，人机交换模块包括计算机(2)，数据采集模块包括数据采集卡(6)、变送器(7)、pH电极(11)、传感器卡盘(10)、升降杆(12)和电动升降机(13)，驱动传动模块包括运动控制器(3)、驱动器(4)、电控平移台(5)和活塞推杆(8)，吸液/滴液模块包括滴定管(17)、三通电磁换向阀(19)、输液管(20)、滴头(22)、滴定池(23)、磁力搅拌器(14)、透气管(26)、补液瓶(28)和补液瓶橡胶塞(27)。
2.根据权利要求1所述的自动滴定厌氧发酵缓冲能力的装置，其特征在于其中的计算机(2)带有应用程序和驱动程序，滴定过程和终点判断由计算机应用程序自动控制。
3.根据权利要求1所述的自动滴定厌氧发酵缓冲能力的装置，其特征在于所述的滴定管(17)包括滴定管柱塞(15)、滴定管内保护套(16)和滴定管外罩(18)且三者同轴心，三通电磁换向阀(19)的开闭由计算机应用程序自动精确控制，吸液后间隙自动补偿，脉冲信号A/D转换值与滴定管(17)发送体积值准确对应。
4.根据权利要求1所述的自动滴定厌氧发酵缓冲能力的装置，其特征在于所述的磁力搅拌器(14)置于滴定池(23)下方，磁力搅拌器(14)的搅拌转速根据样品的自身特性由计算机应用程序精确设定实现自动无极调速。
5.根据权利要求1所述的自动滴定厌氧发酵缓冲能力的装置，其特征在于所述的电控平移台(5)包括步进电机、多级传动齿轮、刚性联轴器、传动丝杠和滑块，通过多级传动齿轮、刚性联轴器、传动丝杠、滑块和活塞推杆(8)，将步进电机的圆周运动转化为滴定管柱塞(15)的直线运动，滑块、活塞推杆(8)及滴定管柱塞(15)三者为刚性链接，上、下限位由定位准确的光电开关和计算机应用程序软件限位同步限位。
6.根据权利要求1所述的自动滴定厌氧发酵缓冲能力的装置，其特征在于其中的交流转直流稳压电源(1)输入端接220V交流电，输出端接计算机(2)、运动控制器(3)、驱动器(4)、数据采集卡(6)、变送器(7)、电控升降机(13)、磁力搅拌器(14)和三通电磁换向阀(19)。
7.根据权利要求1所述的自动滴定厌氧发酵缓冲能力的装置，其特征在于其中的pH电极(11)为工业在线复合电极，pH电极信号由变送器(7)完成硬件滤波输出标准电流或电压信号。
8.根据权利要求1所述的自动滴定厌氧发酵缓冲能力的装置，其特征在于所述的电动升降机(13)的直线运动通过升降杆(12)和传感器卡盘(10)转化为pH电极(11)和滴头(22)的直线运动。
9.根据权利要求2所述的自动滴定厌氧发酵缓冲能力的装置，其特征在于所述的滴定过程其滴定速度由计算机应用程序精确设定控制，所述的终点判断通过建立终点上下限数学模型对终点进行自动判别。
10.根据权利要求3所述的自动滴定厌氧发酵缓冲能力的装置，其特征在于所述的吸液后间隙自动补偿是指由计算机应用程序控制自动消除滴定管(17)、三通电磁换向阀(19)、输液管(20)、滴头(22)中的气体间隙。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510146022.3A CN104777267B (zh) | 2015-03-30 | 2015-03-30 | 一种自动滴定厌氧发酵缓冲能力的装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201510146022.3A CN104777267B (zh) | 2015-03-30 | 2015-03-30 | 一种自动滴定厌氧发酵缓冲能力的装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104777267A true CN104777267A (zh) | 2015-07-15 |
| CN104777267B CN104777267B (zh) | 2016-10-05 |
Family
ID=53618867
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201510146022.3A Active CN104777267B (zh) | 2015-03-30 | 2015-03-30 | 一种自动滴定厌氧发酵缓冲能力的装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104777267B (zh) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105000928A (zh) * | 2015-07-23 | 2015-10-28 | 北京科技大学 | 一种自动调控碱度预防厌氧混合发酵酸化的装置及其方法 |
| CN105403660A (zh) * | 2015-12-16 | 2016-03-16 | 济南海能仪器股份有限公司 | 滴定反应装置 |
| CN106338573A (zh) * | 2016-08-24 | 2017-01-18 | 中国农业大学 | 一种测定农业沼气工程厌氧发酵系统中有机酸含量的方法 |
| CN107238676A (zh) * | 2017-05-08 | 2017-10-10 | 中山大学 | 一种环境氛围可控的温控电位滴定系统及其应用方法 |
| CN107541463A (zh) * | 2017-10-10 | 2018-01-05 | 中国农业大学 | 一种厌氧发酵全自动在线预警诊治装置 |
| CN107884442A (zh) * | 2017-10-12 | 2018-04-06 | 佛山汇众森泰科技有限公司 | 一种土壤盐碱度检测器 |
| CN110716007A (zh) * | 2019-09-23 | 2020-01-21 | 广州市香港科大霍英东研究院 | 一种测定挥发性有机酸含量的方法及系统 |
| CN111474293A (zh) * | 2020-04-27 | 2020-07-31 | 广东博创佳禾科技有限公司 | 一种青枯病菌溶液测定方法及测定系统 |
| CN113003907A (zh) * | 2021-02-26 | 2021-06-22 | 天津凯英科技发展股份有限公司 | 表征厌氧发酵系统有效缓冲能力的方法及其应用 |
| CN113804742A (zh) * | 2020-06-17 | 2021-12-17 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种两次连续自动补充电解液的滴定池 |
| CN115094570A (zh) * | 2022-08-24 | 2022-09-23 | 张家港市子奕纺织有限公司 | 一种基于纺织生产降低花式纱线毛躁的压线装置 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59142462A (ja) * | 1983-02-02 | 1984-08-15 | Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd | 総酸および総アミノ酸の連続定量法 |
| JPH0557298A (ja) * | 1991-08-28 | 1993-03-09 | Meidensha Corp | メタン発酵槽の有機酸測定方法及び装置 |
| CN201034942Y (zh) * | 2007-04-18 | 2008-03-12 | 南京财经大学 | 粮食脂肪酸值自动测定仪 |
-
2015
- 2015-03-30 CN CN201510146022.3A patent/CN104777267B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59142462A (ja) * | 1983-02-02 | 1984-08-15 | Fuji Electric Corp Res & Dev Ltd | 総酸および総アミノ酸の連続定量法 |
| JPH0557298A (ja) * | 1991-08-28 | 1993-03-09 | Meidensha Corp | メタン発酵槽の有機酸測定方法及び装置 |
| CN201034942Y (zh) * | 2007-04-18 | 2008-03-12 | 南京财经大学 | 粮食脂肪酸值自动测定仪 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 吴树彪等: "厌氧发酵碱度和有机酸在线监测系统设计与实验", 《农业机械学报》, vol. 44, no. 10, 31 October 2013 (2013-10-31) * |
| 徐昊等: "基于LabVIEW-Fuzzy-PID的自动移液滴定系统", 《现代科学仪器》, no. 6, 31 December 2012 (2012-12-31) * |
| 徐昊等: "基于LabVIEW的虚拟光度滴定系统", 《现代仪器》, vol. 18, no. 4, 31 August 2012 (2012-08-31) * |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105000928A (zh) * | 2015-07-23 | 2015-10-28 | 北京科技大学 | 一种自动调控碱度预防厌氧混合发酵酸化的装置及其方法 |
| CN105403660A (zh) * | 2015-12-16 | 2016-03-16 | 济南海能仪器股份有限公司 | 滴定反应装置 |
| CN106338573B (zh) * | 2016-08-24 | 2018-07-27 | 中国农业大学 | 一种测定农业沼气工程厌氧发酵系统中有机酸含量的方法 |
| CN106338573A (zh) * | 2016-08-24 | 2017-01-18 | 中国农业大学 | 一种测定农业沼气工程厌氧发酵系统中有机酸含量的方法 |
| CN107238676A (zh) * | 2017-05-08 | 2017-10-10 | 中山大学 | 一种环境氛围可控的温控电位滴定系统及其应用方法 |
| CN107541463A (zh) * | 2017-10-10 | 2018-01-05 | 中国农业大学 | 一种厌氧发酵全自动在线预警诊治装置 |
| CN107541463B (zh) * | 2017-10-10 | 2019-06-04 | 中国农业大学 | 一种厌氧发酵全自动在线预警诊治装置 |
| CN107884442A (zh) * | 2017-10-12 | 2018-04-06 | 佛山汇众森泰科技有限公司 | 一种土壤盐碱度检测器 |
| CN110716007A (zh) * | 2019-09-23 | 2020-01-21 | 广州市香港科大霍英东研究院 | 一种测定挥发性有机酸含量的方法及系统 |
| CN111474293A (zh) * | 2020-04-27 | 2020-07-31 | 广东博创佳禾科技有限公司 | 一种青枯病菌溶液测定方法及测定系统 |
| CN113804742A (zh) * | 2020-06-17 | 2021-12-17 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种两次连续自动补充电解液的滴定池 |
| CN113003907A (zh) * | 2021-02-26 | 2021-06-22 | 天津凯英科技发展股份有限公司 | 表征厌氧发酵系统有效缓冲能力的方法及其应用 |
| CN115094570A (zh) * | 2022-08-24 | 2022-09-23 | 张家港市子奕纺织有限公司 | 一种基于纺织生产降低花式纱线毛躁的压线装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104777267B (zh) | 2016-10-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104777267B (zh) | 一种自动滴定厌氧发酵缓冲能力的装置 | |
| CN102262087B (zh) | 水质中总砷在线监测装置 | |
| CN103364523B (zh) | 挥发酸在线监测系统 | |
| CN201697828U (zh) | 水质在线监测分析仪消解反应装置 | |
| CN102445555A (zh) | 一种厌氧反应器液相参数监测装置及方法 | |
| CN108004140A (zh) | 一种生物反应器全参数检测系统及其测量控制方法 | |
| CN1448712A (zh) | 一种电位滴定仪 | |
| CN107541463A (zh) | 一种厌氧发酵全自动在线预警诊治装置 | |
| CN101650276A (zh) | 发酵过程在线糖浓度检测系统 | |
| CN102183910B (zh) | 通过变频调速在线检测活性污泥微生物比耗氧速率的方法 | |
| CN203333366U (zh) | 实验室模拟海水酸化系统 | |
| CN205157547U (zh) | 一种蔬菜农药残留检测装置 | |
| CN201707096U (zh) | 容器罐的标定装置 | |
| CN204439647U (zh) | 实验室cod自动分析仪 | |
| CN204287025U (zh) | 一种CODCr水质在线监测仪 | |
| CN103424557B (zh) | 生化分析仪 | |
| CN202522931U (zh) | 气体流量控制装置 | |
| CN211627369U (zh) | 一种自动监控醋酸酐含量的装置 | |
| CN221062327U (zh) | 一种高浓度液体检测用稀释柜 | |
| CN203484143U (zh) | 一种饮用水中砷、氟自动分析仪的消解装置 | |
| CN207937473U (zh) | 一种在线监控预警厌氧发酵过程的装置 | |
| CN106770908A (zh) | 一种高通量多功能滴定仪及使用方法 | |
| CN102129257A (zh) | 萃取工艺现场在线ph检测及控制系统 | |
| CN216972116U (zh) | 一种生物池在线仪表总站 | |
| CN205879839U (zh) | 全自动用于检测循环冷却水水质稳定性的在线检测系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| EXSB | Decision made by sipo to initiate substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |