CN105319206B - 水质提纯检测装置及水质提纯检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水质提纯检测装置及水质提纯检测方法，所述水质提纯检测装置包括多通道选向阀(1)、定容计量管(2)、逐出容器(8)、测定容器(5)、三通阀(7)和流体驱动器(4)，其中，所述三通阀的第一端口(7k)与所述定容计量管(2)的第二端连接，三通阀的第二端口(7j)与测定容器的底部连接，三通阀的第三端口(7m)与逐出容器的底部连接，所述流体驱动器(4)设置在多通道选向阀的公共端口(k)和三通阀的第一端口(7k)之间，所述测定容器的上部和大气相通。本发明的水质提纯检测装置结构简单可靠，能对不同指标物进行检测，通用性强。
Description
技术领域
本发明涉及一种分析仪器，特别涉及一种水质提纯分析仪器。
背景技术
分析仪器在对液体中所含物质含量进行测量时，常采用光度法、滴定法或电化学法进行测量，但是，无论采用这些方法中的哪一种，通常都会受到被测溶液中浊度、色度或者各种化学干扰物质的影响。解决此类问题的有效方法是采用蒸馏、加热或类似的方法逐出被测物质，然后在吸收液中吸收被逐出的物质，最后再通过光度法、滴定法或电化学法测量，即对被测物质进行提纯后再进行测量，避免干扰。
以水质分析仪器为例，专利文献CN 103076320 A、CN202057605 U、CN 203191344U、CN 201285374Y公开了不同种类的实现该功能的流路及仪器设计，但是这些技术方案不仅在进液计量流路上有驱动泵，在蒸馏逐出流路上都另外有抽气或吹气泵，并且在整体流路设计上采用了较多的阀以及蠕动泵，这样的设计不仅使得仪器整体体积较大，也增加了仪器的成本以及安装调试费用，并且过于复杂的管路还使系统不够稳定。
发明内容
本发明的目的是提供一种能测量多种水质指标物、通用性强的水质提纯检测装置，同时该装置结构简单，性能可靠，成本较低。
为了实现上述目的，本发明提供一种水质提纯检测装置，包括：多通道选向阀，该多通道选向阀具有公共端口和能够与所述公共端口择一地连通的多个分配端口；定容计量管，该定容计量管的第一端连接所述公共端口；以及逐出容器和测定容器，所述逐出容器的上部通过逐出管与所述测定容器的底部连通；所述水质提纯检测装置还包括：三通阀，该三通阀的公用第一端口与所述定容计量管的第二端连接，所述三通阀的第二端口与所述测定容器的底部连接，所述三通阀的第三端口与所述逐出容器的底部连接；以及流体驱动器，该流体驱动器设置在所述公共端口和所述三通阀的公用第一端口之间的管路中，所述测定容器的上部和大气相通，或者所述流体驱动器的一端与所述测定容器的上部连接，所述测定容器的上部封闭。
优选地，所述水质提纯检测装置还包括液位检测器，该液位检测器设置在所述定容计量管的管路中。进一步优选地，所述液位检测器设置在所述定容计量管的第二端。
优选地，所述流体驱动器为正反双向驱动的驱动器。
优选地，所述测定容器的上部和大气相通，所述流体驱动器设置在所述定容计量管的第二端和所述三通阀的公用第一端口之间的管路中。
优选地，所述流体驱动器还连接有截止阀。
优选地，所述逐出容器和/或所述测定容器设置有可调节温度的加热装置。
优选地，所述测定容器的外侧设置有用于光度比色检测的光源和相应的光检测器。
优选地，所述测定容器的内部设置有用于滴定电位监测的电极对。
优选地，所述测定容器的内部设置有用于电化学检测的电极。
通过上述技术方案，由于采用了三通阀、多通道选向阀、定容计量管以及流体驱动器连接的结构，通过多通道选向阀、定容计量管和流体驱动器实现多种试剂定量取样，通过三通阀实现向逐出容器和测定容器按需要注入试剂，在仅有一个流体驱动器的条件下实现水质的提纯分析，该装置结构简单，性能可靠，体积小，成本低。
本发明还提供一种水质提纯检测方法，该方法利用上述任意一种水质提纯装置，并包括如下步骤：1)接通三通阀的第一端口和第三端口，将待测水样注入逐出容器中；2)接通三通阀的第一端口和第二端口，将吸收液注入测定容器中；3)接通三通阀的第一端口和第三端口，将逐出液注入逐出容器中，以使所述待测水样中的待测指标物以气体或化合物气体的形态逸出并通过逐出管进入所述测定容器中；4)接通三通阀的第一端口和第二端口，将检测试剂注入测定容器中；5)检测测定容器内的物质，得到水样中被测试物质的浓度；其中，上述步骤1)和步骤2)可以调换顺序。
优选地，在步骤3)和步骤4)之间，还包括如下步骤：向逐出容器中吹入辅助气体。
优选地，所述步骤1)包括如下子步骤：1.1)将待测水样注入逐出容器中；1.2)向逐出容器中注入蒸馏水以稀释待测水样；1.3)排出逐出容器中的液体，直到水尾到达液位检测器；1.4)将留存于定容计量管中的稀释的待测水样注入逐出容器中；重复步骤1.2)至1.4)直至待测水样的浓度被稀释至预设值。
优选地，在所述步骤3)和步骤4)之间，还包括如下步骤：A)排出测定容器中的吸收液，直到水尾到达液位检测器；B)将留存于定容计量管中的吸收液注入测定容器中；C)向测定容器中注入蒸馏水以稀释吸收液。
进一步优选地，重复步骤A)至C)，直至所述吸收液的浓度被稀释到预设值。
优选地，在向逐出容器中吹入辅助气体的步骤和步骤4)之间，还包括如下步骤：A)排出测定容器中的吸收液，直到水尾到达液位检测器；B)将留存于定容计量管中的吸收液注入测定容器中；C)向测定容器中注入蒸馏水以稀释吸收液。
进一步优选地，重复步骤A)至C)，直至所述吸收液的浓度被稀释到预设值。
通过上述技术方案，由于采用了三通阀、多通道选向阀、定容计量管以及流体驱动器连接的结构，通过多通道选向阀、定容计量管和流体驱动器实现多种试剂按需定量取样，通过三通阀的切换实现按秩序向逐出容器和测定容器按需要注入试剂，在仅有一个流体驱动器的条件下实现水质的提纯分析，该检测方法简单，性能可靠。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明水质提纯检测装置一种形式的管路结构示意图。
图2是本发明水质提纯检测装置另一种形式的管路结构示意图。
图3是本发明中多通道选向阀的一种结构方式的示意图。
图4是图1中流体驱动器连接截止阀的管路结构示意图。
图5是测定容器内设置电极对的示意图。
图6是测定容器内设置离子选择电极的示意图。
图7是本发明中三通阀的一种结构方式的示意图。
附图标记说明
1 多通道选向阀 2 定容计量管
3 液位检测器 4 流体驱动器
5 测定容器 7 三通阀
8 逐出容器 9 逐出管
11 二通阀 41 截止阀
51 光源 52 光检测器
53 电极对 54 电极
71 二通阀 7k 第一端口
7j 第二端口 7m 第三端口
a-h 分配端口 k 公共端口
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
如图1所示是本发明水质提纯检测装置的一种形式的管路结构示意图，该检测装置包括多通道选向阀1、定容计量管2、流体驱动器4、三通阀7、逐出容器8和测定容器5。其中，所述多通道选向阀1具有公共端口k和能够与所述公共端口k择一地连通的多个分配端口a-h，定容计量管2的第一端连接所述公共端口k，定容计量管2的第二端和三通阀7的公用第一端口7k连接，所述三通阀7的第二端口7j与所述测定容器5的底部连接，三通阀7的第三端口7m与所述逐出容器8的底部连接，所述逐出容器8的上部通过逐出管9与测定容器5的底部连通，逐出容器8的上部封闭，测定容器5的上部和大气相通，流体驱动器4设置在所述公共端口k和所述三通阀7的公用第一端口7k之间的管路中，以上各部件直接相连接或通过连接管连接。
在上述结构中，所述多通道选向阀1具有公共端口k和多个分配端口a-h，所述多个分配端口a-h能够择一地与所述公共端口k连通，比如通过控制系统的控制来实现公共端口k和任意一个分配端口a-h的连通。根据检测需要，分配端口a-h用于分别和待测水样、吸收液、逐出液、检测试剂等试剂，以及空气或辅助气体、废液容器连接，其端口数目可以根据实际需要进行选择。所述多通道选向阀1只要具有一个公共端口和可以择一地与所述公共端口连通的多个分配端口即可。比如，还可采用图3所示的方式，在图3中，多通道选向阀1由8个二通阀11和若干连接管组成，每个二通阀11的两端分别连接公共端口k和分配端口a-h，构成了一个8通道的选向阀。
在上述结构中，所述定容计量管2连接在所述公共端口k和所述三通阀7的公用第一端口7k之间，定容计量管2具有预定的容积，用于临时存储特定流体，并能计量该流体的体积，比如可以通过观察标示刻度，或者通过设置传感器来确定定容计量管2中的液体的液位。所述定容计量管2可以为一节管，也可以由多节管串联而成。优选地，本发明水质提纯检测装置还包括液位检测器3，该液位检测器3设置在所述定容计量管2的管路中。当液体进入定容计量管2并到达液位检测器3的位置时，液体被液位检测器3检测到，相关信号发送到控制系统，从而确定了抽取的液体体积。更优选地，该液位检测器3设置在定容计量管2的第二端。
在上述结构中，所述三通阀7具有公用的第一端口7k和通过控制可以与第一端口7k分别联通的第二端口7j、第三端口7m，三通阀7用于选择向逐出容器8或测定容器5中注入流体。如图7所示，所示三通阀7也可以由2个二通阀组合而成。
在上述结构中，所述逐出容器8的底部和三通阀7的第三端口7m连接，逐出容器8的上部密封并通过逐出管9与测定容器5的底部连通。逐出容器8用于接收从三通阀7注入的待测水样以及逐出液，待测水样和逐出液反应，使待测水样中的待测指标物逸出，并通过逐出管9进入测定容器5。所述测定容器5的底部还和所述三通阀7的第二端口7j连接，用于接收从三通阀7注入的吸收液和检测试剂，并且吸收从逐出容器8中逸出的气体。所述逐出管9中还可以设置截止阀，在需要向逐出容器8注入流体、或从逐出容器8排出流体、或逐出气体时打开该截止阀。
测定容器5还设置有检测部件，用于检测待测指标物的浓度。优选所述测定容器5的外侧设置有光源51和相应的光检测器52，光源51发射的光透过测定容器5内的液体后，被光检测器52接收，用光度比色的原理分析样品。如图5所示，另一种优选方式为测定容器5的内部还设置有电极对53，电极对53可以为一对或多对，当液体进入测定容器5内或者在测定容器5内反应后，用滴定电位监测的方法分析样品。如图6所示，又一种优选方式为测定容器5的内部还设置有一个或多个用于电化学检测的电极54，比如可以为离子选择电极，当液体进入测定容器5内或者在测定容器5内反应后，用选择性透过膜和电位分析法分析样品。
逐出容器8和/或测定容器5可以为塑料、石英或玻璃制成的透明容器。优选地，逐出容器8和/或测定容器5设置有可调节温度的加热装置，加热装置用来加热逐出容器8和/或测定容器5中的液体，从而加快待测指标物逸出或加快液体之间的反应。可以在逐出容器8和/或测定容器5的底部采用电阻加热的部件加热。
在上述结构中，流体驱动器4设置在多通道选向阀1的公共端口k和三通阀7的第一端口7k之间，所述测定容器5的上部和大气相通。具体来说，流体驱动器4可以设置在公共端口k和定容计量管2之间，或者设置在定容计量管2和第一端口7k之间，或者设置在多节定容计量管2之间。流体驱动器4不工作时，能够截止管路中液体流动。
优选地，所述流体驱动器4为正反双向驱动的驱动器。双向驱动的驱动器可以实现向逐出容器8和/或测定容器5中注入液体，也可以抽出液体，在完成水质检测后自动排除废液，不必要增设额外的装置。流体驱动器4可以采用蠕动泵，或者由柱塞泵和阀构成，能够实现对管路中的液体双向驱动。优选采用蠕动泵，蠕动泵不工作时，其通道自然关闭，其作用相当于一个关闭的截止阀。
优选地，所述流体驱动器4设置在所述定容计量管2的第二端和所述三通阀7的公用第一端口7k之间的管路中。
优选地，如图4所示，所述流体驱动器还连接有截止阀41。设置截止阀41便于维护和检修系统。
图2所示是本发明水质提纯检测装置的另一种形式的管路结构示意图，与图1中的结构相比，其差别在于所述测定容器5的上部与大气封闭，流体驱动器4的一端与所述测定容器5的上部连接，另一端空置。
下面以水质检测中检测水中氨氮含量为例，具体说明本发明的检测方法。
采用本发明上述水质提纯装置进行水质检测的方法包括如下步骤：
1)接通三通阀7的第一端口7k和第三端口7m，将待测水样注入逐出容器8中；
2)接通三通阀7的第一端口7k和第二端口7j，将吸收液硼酸或者酸性PH指示剂注入测定容器5中，这里，酸性PH指示剂也起到吸收液的作用；
3)接通三通阀7的第一端口7k和第三端口7m，将逐出液氢氧化钠溶液注入逐出容器8中，逐出液和待测水样发生反应，以使待测水样中的待测指标物氨氮转换为气体氨气逸出,并通过逐出管9进入所述测定容器5中，由吸收液吸收；
4)接通三通阀7的第一端口7k和第二端口7j，将显示试剂例如纳氏试剂注入测定容器5中，可选的还有水杨酸法的显色剂；
5)通过比较测定容器5内溶液在显色前后的吸光度变化，或者比较其吸收前后指示剂的颜色变化，转换计算后得到原始水样中被测试物质的浓度；
其中，上述步骤1)和步骤2)可以调换顺序。
在上述检测完成后，排出逐出容器8和/或测定容器5中的液体，并进行冲洗。
在上述方法的步骤1)至步骤4)中，都包括将待测水样或试剂从容器中定量取样到逐出容器8或测定容器5中，该定量取样的工作过程如下：
第一步，将多通道选向阀1切换到分配端口a-h中待取样的端口，使多通道选向阀1的公共端口k与待取样的端口相连通；
第二步，流体驱动器4正向驱动工作，在流体驱动器4的驱动下，待取样端口对应的液体被吸入定容计量管2，当液位检测器3检测到液体到达液位检测器3的位置时，液位检测器3发出信号，流体驱动器4立即停止或延时一段时间后停止工作，待取样液体停留在定容计量管2中；
第三步，多通道选向阀1切换到分配端口a-h中的辅助气体端口，多通道选向阀1的公共端口k与辅助气体端口相连通；
第四步，流体驱动器4正向驱动工作，直到停留在定容计量管2中的待测水样或试剂全部进入逐出容器8或测定容器5中。
为了使逐出容器8中的待测指标物彻底逸出并进入测定容器5中，优选在步骤3)和步骤4)之间还包括如下步骤：向逐出容器8中吹入辅助气体。
所述辅助气体可以为空气或其它不与待测指标物以及使用的各种试剂反应的惰性气体。辅助气体通过流体驱动器4的驱动而吹入逐出容器8中，再通过逐出管9进入测定容器5中，由辅助气体带出的待测指标物气体被吸收液吸收。辅助气体实际上也起到了搅拌逐出容器8和测定容器5中液体的作用。
对于高浓度的待测水样，可以对待测水样稀释后再进行测量。上述测量方法中，在步骤1)中稀释待测水样的方法包括如下子步骤：
1.1)将待测水样注入逐出容器8中；
1.2)向逐出容器8中注入蒸馏水以稀释待测水样；
1.3)排出逐出容器8中的液体，直到水尾到达液位检测器3；
1.4)将留存于定容计量管2中的稀释的待测水样注入逐出容器中；
根据需要可重复步骤1.2)至1.4)，直至待测水样的浓度被稀释至预设值。
对于高浓度的待测水样，也可以在将待测指标物逐出到测定容器5中后，对吸收液稀释后再进行测量。该稀释吸收液的方法是在所述步骤3)和步骤4)之间，还可以包括如下步骤：
A)排出测定容器5中的吸收液，直到水尾到达液位检测器3；
B)将留存于定容计量管2中的吸收液注入测定容器5中；
C)向测定容器5中注入蒸馏水以稀释吸收液。
进一步优选地，根据需要可重复步骤A)至C)，直至所述吸收液的浓度被稀释到预设值。
上述方法如果包括向逐出容器8中吹入辅助气体，则上述稀释吸收液的步骤在吹入辅助气体之后进行。即，完成步骤3)之后，向逐出容器8中吹入辅助气体，然后实施上述的步骤A)至步骤C)，并重复步骤A)至C)，直至所述吸收液的浓度被稀释到预设值。
以上为检测待测水样中氨氮的检测方法，对于其它待测指标物，例如氰化物、硫化物等，更换相应的试剂后上述方法可以通用。
通过上述技术方案，由于采用了三通阀、多通道选向阀、定容计量管以及流体驱动器连接的结构，通过多通道选向阀、定容计量管和流体驱动器实现多种试剂按需定量取样，通过三通阀的切换实现向逐出容器和测定容器按需要注入试剂，在仅有一个流体驱动器的条件下实现定量进液、排液、稀释和逐出吹气的功能，在逐出容器和测定容器的流路上不需要加装额外的抽气或吹气的泵。因此本发明检测装置各器件的利用效率高，器件数量少，整体结构简单、体积小，成本和故障率较低。本发明检测装置通过多位阀的设置，可灵活调整试剂的数量和种类，只需更换试剂，即可对水样中不同指标物进行逐出和测定分析，通用性强，而且可以在测量过程中对水样进行稀释或对吸收液进行稀释，从而提高能够测量的指标物的浓度范围。另外，本发明检测装置的逐出容器和测定容器独立进液、排液和清洗，避免发生交叉污染，保证连接逐出容器和测定容器的导管洁净，确保测量的稳定和准确性。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (15)
1.一种水质提纯检测装置，包括：多通道选向阀(1)，该多通道选向阀(1)具有公共端口(k)和能够与所述公共端口(k)择一地连通的多个分配端口(a-h)；定容计量管(2)，该定容计量管(2)的第一端连接所述公共端口(k)；以及逐出容器(8)和测定容器(5)，所述逐出容器(8)的上部通过逐出管(9)与所述测定容器(5)的底部连通；其特征在于，所述水质提纯检测装置还包括：三通阀(7)，该三通阀(7)的公用第一端口(7k)与所述定容计量管(2)的第二端连接，所述三通阀(7)的第二端口(7j)与所述测定容器(5)的底部连接，所述三通阀(7)的第三端口(7m)与所述逐出容器(8)的底部连接；以及流体驱动器(4)，该流体驱动器(4)设置在所述公共端口(k)和所述三通阀(7)的公用第一端口(7k)之间的管路中，所述测定容器(5)的上部和大气相通，或者所述流体驱动器(4)的一端与所述测定容器(5)的上部连接，所述测定容器(5)的上部封闭；
所述水质提纯检测装置还包括液位检测器(3)，该液位检测器(3)设置在所述定容计量管(2)的管路中；
所述流体驱动器(4)为正反双向驱动的驱动器。
2.根据权利要求1所述的水质提纯检测装置，其特征在于，所述液位检测器(3)设置在所述定容计量管(2)的第二端。
3.根据权利要求1所述的水质提纯检测装置，其特征在于，所述测定容器(5)的上部和大气相通，所述流体驱动器(4)设置在所述定容计量管(2)的第二端和所述三通阀(7)的公用第一端口(7k)之间的管路中。
4.根据权利要求1所述的水质提纯检测装置，其特征在于，所述流体驱动器(4)还连接有截止阀(41)。
5.根据权利要求1所述的水质提纯检测装置，其特征在于，所述逐出容器(8)和/或所述测定容器(5)设置有可调节温度的加热装置。
6.根据权利要求1所述的水质提纯检测装置，其特征在于，所述测定容器(5)的外侧设置有用于光度比色检测的光源(51)和相应的光检测器(52)。
7.根据权利要求1所述的水质提纯检测装置，其特征在于，所述测定容器(5)的内部设置有用于滴定电位监测的电极对(53)。
8.根据权利要求1所述的水质提纯检测装置，其特征在于，所述测定容器(5)的内部设置有用于电化学检测的电极(54)。
9.一种水质提纯检测方法，其特征在于，该方法利用权利要求1-8中的任一项权利要求所述的水质提纯检测装置，并包括如下步骤：
1)接通三通阀(7)的第一端口(7k)和第三端口(7m)，将待测水样注入逐出容器(8)中；
2)接通三通阀(7)的第一端口(7k)和第二端口(7j)，将吸收液注入测定容器(5)中；
3)接通三通阀(7)的第一端口(7k)和第三端口(7m)，将逐出液注入逐出容器(8)中，以使所述待测水样中的待测指标物以气体或化合物气体的形态逸出并通过逐出管(9)进入所述测定容器(5)中；
4)接通三通阀(7)的第一端口(7k)和第二端口(7j)，将检测试剂注入测定容器(5)中；
5)检测测定容器(5)内的物质，得到水样中被测试物质的浓度；
其中，上述步骤1)和步骤2)可以调换顺序。
10.根据权利要求9所述的水质提纯检测方法，其特征在于，在所述步骤3)和步骤4)之间，还包括如下步骤：
向逐出容器(8)中吹入辅助气体。
11.根据权利要求9或10所述的水质提纯检测方法，其特征在于，所述步骤1)包括如下子步骤：
1.1)将待测水样注入逐出容器(8)中；
1.2)向逐出容器(8)中注入蒸馏水以稀释待测水样；
1.3)排出逐出容器(8)中的液体，直到水尾到达液位检测器(3)；
1.4)将留存于定容计量管(2)中的稀释的待测水样注入逐出容器(8)中；
重复步骤1.2)至1.4)，直至待测水样的浓度被稀释至预设值。
12.根据权利要求9所述的水质提纯检测方法，其特征在于，在所述步骤3)和步骤4)之间，还包括如下步骤：
A)排出测定容器(5)中的吸收液，直到水尾到达液位检测器(3)；
B)将留存于定容计量管(2)中的吸收液注入测定容器(5)中；
C)向测定容器(5)中注入蒸馏水以稀释吸收液。
13.根据权利要求12所述的水质提纯检测方法，其特征在于，重复步骤A)至C)，直至所述吸收液的浓度被稀释到预设值。
14.根据权利要求10所述的水质提纯检测方法，其特征在于，在向逐出容器(8)中吹入辅助气体的步骤和步骤4)之间，还包括如下步骤：
A)排出测定容器(5)中的吸收液，直到水尾到达液位检测器(3)；
B)将留存于定容计量管(2)中的吸收液注入测定容器(5)中；
C)向测定容器(5)中注入蒸馏水以稀释吸收液。
15.根据权利要求14所述的水质提纯检测方法，其特征在于，重复步骤A)至C)，直至所述吸收液的浓度被稀释到预设值。
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