CN106568718A - 一种便携式水色计及其制备方法 - Google Patents

一种便携式水色计及其制备方法 Download PDF

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佟勇
康永峰
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Abstract

本发明涉及测量技术领域，特别涉及一种海水水色测量仪器。本发明的目的在于提供一种方便携带、操作简便、读数直观、稳定性好和免维护的便携式水色计,它包括21个色级管，色级管容纳水色溶液，水色溶液由蓝色、黄色、褐色三种基色溶液按一定的比例配比组成21个色级，分别密封灌装于21个色级管中，色级管置于铺有白色衬里两开的盒中；其中蓝色基色溶液由硫酸铜和氨水配成，黄色基色溶液由重铬酸钾配成，褐色基色溶液由硫化钴和氨水配成；水色从色级1到色级21，渐次均匀变化。本发明水色计中的水色溶液在保质期内颜色无明显变化，最大吸收峰的吸光值一年内也无明显变化，具有较高的精密度和稳定性。

Description

一种便携式水色计及其制备方法
技术领域
本发明涉及测量技术领域，特别涉及一种海水水色测量仪器。
背景技术
研究海洋水色能够确定海洋叶绿素浓度、悬浮物含量、污染情况及上升流状况等海洋环境条件。海洋水色的研究已成为目前海洋光学研究的前沿阵地，也是海洋调查、海洋监测中重要的参数之一。目前，海洋水色是通过水色计目测测定。水色计已广泛应用于水产养殖业、石油开采业、发电厂、纯净水厂、自来水厂、生活污水处理厂、饮料厂、环保部门、工业用水、制酒行业及制药行业、防疫部门、医院等部门的色度测量。但普通水色计的水色溶液稳定性不佳，水色计的玻璃管不易维护，从而影响测量结果的准确性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种方便携带、操作简便、读数直观、稳定性好和免维护的便携式水色计。
为了达到上述目的，本发明所设计的一种便携式水色计，包括21个色级管，色级管容纳水色溶液，水色溶液由蓝色、黄色、褐色三种基色溶液按一定的比例配比组成21个色级，分别密封灌装于21个色级管中，色级管置于铺有白色衬里两开的盒中；其中蓝色基色溶液由硫酸铜和氨水配成，黄色基色溶液由重铬酸钾配成，褐色基色溶液由硫化钴和氨水配成；水色从色级1到色级21，渐次均匀变化。
作为优选，所述色级管材料选用硬质玻璃管，玻璃管的外径为10mm，内径为8mm，总长度为95mm。
作为优选，所述水色溶液由蓝色、黄色、褐色三种基色溶液按下表中的体积比配比组成二十一色级：
作为优选，所述黄色基色溶液浓度为1％-20％，最大吸收波长为500±25μm；所述蓝色基色溶液浓度为0.1％-5％，最大吸收波长为600±25μm；所述褐色基色溶液浓度为0.1％-10％，最大吸收波长为500±25μm。
作为优选，所述便携式水色计与透明度盘一起使用可以快速定性的读出检测水层的水质情况及所在位置的大致水深。
本发明的另一目的是提供一种便携式水色计的制备方法，包括如下步骤：
一、玻璃管的制备：玻璃管材料选用硬质玻璃管，玻璃管外径为10mm，内径为8mm，总长度为95mm；玻璃管外观需满足如下指标：
(1)色泽：无色
(2)波纹或条纹(即肉眼可见到的透明纤维状杂质)：少于3条/小于1cm
(3)小沙眼(气泡)：最大直径≤0.3mm
(4)空气泡：数量少于3个/最大直径≤0.1mm
(5)碱性气泡(空隙内充满白色的物质)：数量少于3个/最大直径≤0.1mm
(6)无害的外界杂物(原材料未烧透部分)；数量少于3个/最大直径≤0.1mm
(7)有害的外界杂物(如石粒、耐火材料等未烧透部分及铁锈等)：无
(8)外观弊病(如烘口长度不足、崩损、缺口、粗糙、不光洁等)：无
二、玻璃管的清洗：
(1)配制强氧化剂洗液：洗液由重铬酸钾和浓硫酸配制而成，配制方法如下：在药物天平上称取20-30g重铬酸钾置于烧杯中，加入20m1-30ml蒸馏水，加热使重铬酸钾完全溶解，放置冷却后，边搅拌边缓慢加入480-520mI浓硫酸，用玻璃棒搅拌均匀后，放置冷却至室温，置于玻璃试剂瓶中，盖严备用；
(2)玻璃管的洗涤：玻璃管用强氧化剂洗液浸泡2到3分钟，取出，用自来水冲洗至无洗液残留，再用蒸馏水冲洗3次，干燥后保存；
三、烧制色级管：
将经步骤二清洗后的玻璃管烧制成色级管，冷却后保存于清洁的容器中备用；
四、水色溶液配制：
(1)蓝色基色溶液的配制：称取CuSO4·5H2O溶解于蒸馏水中得蓝绿色溶液，加入过量氨水溶液，使其呈澄清的深蓝色溶液，配成浓度为0.1％-5％，最大吸收波长为600±25μm的蓝色基色溶液，并保存于冰箱中；
(2)黄色基色溶液的配制：称取K2Cr2O7溶解于蒸馏水中得黄色溶液，配成浓度为1％-20％，最大吸收波长为500±25μm的黄色基色溶液；
(3)褐色基色溶液的配制：称取CoSO4·7H2O溶解于蒸馏水中配成硫酸钴溶液，量取硫化铵溶解于蒸馏水中配成硫化铵溶液，在硫酸钴溶液中滴加硫化铵溶液至反应完全，静置，过滤得到硫化钴沉淀，沉淀用蒸馏水洗至无S2-离子，再把硫化钴沉淀加入氨水中配成浓度为0.1％-10％，最大吸收波长为500±25μm的褐色基色溶液；
(4)将上述配制的蓝色、黄色、褐色三种基色溶液按一定比例配制成21种色级的标准水色溶液；水色从色级1到色级21，渐次均匀变化；
五、水色溶液灌装：
将21种色级的标准水色溶液分别灌装入21个色级管中，灌至一定的高度后，用硅橡胶塞紧管口，迅速送灯工烧管封口，烧制完毕后，检查是否漏液，管壁、溶液是否污损，将合格的色级管按顺序置于铺有白色衬里两开的盒中即得到便携式水色计，存放在阴凉处。
作为优选，步骤四中蓝色基色溶液按如下方法配制：称取5g CuSO4·5H2O，溶解于蒸馏水中得蓝绿色溶液，加入过量氨水溶液，使其呈澄清的深蓝色溶液，并定容至1000ml，配成浓度为0.5％、最大吸收波长为600nm的蓝色基色溶液。
作为优选，步骤四中黄色基色溶液按如下方法配制：称取5g K2Cr2O7，溶解于蒸馏水中得黄色溶液，并定容至1000ml，配成浓度为0.5％、最大吸收波长为500nm的黄色基色溶液。
作为优选，步骤四中褐色基色溶液按如下方法配制：称取0.84g CoSO4·7H2O溶解于50ml蒸馏水中配成硫酸钴溶液，量取硫化铵1.8ml溶解于50ml蒸馏水中配成硫化铵溶液，在硫酸钴溶液中滴加硫化铵溶液至反应完全，静置，过滤得到硫化钴沉淀，沉淀用蒸馏水洗至无S2-离子，再把硫化钴沉淀加入氨水中配成浓度为2.6％、最大吸收波长为500nm的褐色基色溶液。
作为优选，步骤四中蓝色、黄色、褐色三种基色溶液按下表的体积比配制成21种色级的标准水色溶液：
作为优选，步骤五的水色溶液灌装可采用真空吸入法或注射法进行；真空吸入法是利用真空干燥器，抽去色级管中的空气，标准水色溶液因大气压自动灌入色级管中；注射法是将配制好的色级溶液用注射器注入色级管中。
与普通水色计相比，本发明水色计的有益效果是：
1、目前国内市面上只有北京某公司代理的日本产水色计,本发明填补国内空白；
2、本发明为21标准色，日本产水色计为16标准色，比其多5个标准色，精确度更高；
3、本发明中最终形成的铜氨络合物、钴氨络合物稳定性好，在保质期内颜色无明显变化，最大吸收峰的吸光值一年内也无明显变化；日本产水色计是按照标准色，用颜料调制，所以精密度和稳定性远不及本发明。
附图说明
图1为本发明色级管的结构示意图。
图2为本发明真空吸入法装置的结构示意图。
图3为本发明蓝色基色溶液的吸收曲线。
图4为本发明黄色基色溶液的吸收曲线。
图5为本发明褐色基色溶液的吸收曲线。
具体实施方式
实施例1
一种便携式水色计，包括21个色级管，色级管容纳水色溶液，水色溶液由蓝色、黄色、褐色三种基色溶液按一定的比例配比组成21个色级，分别密封灌装于21个色级管中，色级管置于铺有白色衬里两开的盒中；其中蓝色基色溶液由硫酸铜和氨水配成，黄色基色溶液由重铬酸钾配成，褐色基色溶液由硫化钴和氨水配成；水色从色级1到色级21，渐次均匀变化。该便携式水色计通过如下方法制备得到：
一、玻璃管的制备：玻璃管材料选用GG-17料硬质玻璃管，玻璃管外径为10mm，内径为8mm，总长度为95mm；玻璃材质要求化学稳定性好、耐热性高、膨胀系数小、机械性能好，外观需满足如下指标：
(1)色泽：无色
(2)波纹或条纹(即肉眼可见到的透明纤维状杂质)：少于3条/小于1cm
(3)小沙眼(气泡)：最大直径≤0.3mm
(4)空气泡：数量少于3个/最大直径≤0.1mm
(5)碱性气泡(空隙内充满白色的物质)：数量少于3个/最大直径≤0.1mm
(6)无害的外界杂物(原材料未烧透部分)；数量少于3个/最大直径≤0.1mm
(7)有害的外界杂物(如石粒、耐火材料等未烧透部分及铁锈等)：无
(8)外观弊病(如烘口长度不足、崩损、缺口、粗糙、不光洁等)：无
二、玻璃管的清洗：
(1)配制强氧化剂洗液：洗液由重铬酸钾和浓硫酸配制而成，配制方法如下：在药物天平上称取25g重铬酸钾置于烧杯中，加入20m1-30ml蒸馏水，加热使重铬酸钾完全溶解，放置冷却后，边搅拌边缓慢加入500mI浓硫酸，用玻璃棒搅拌均匀后，放置冷却至室温，置于玻璃试剂瓶中，盖严备用；使用洗液时应注意：铬酸洗液具有很强的腐蚀性，在使用过程中防止溅落在皮肤或衣物上，洗液瓶不用时应盖严，以防浓硫酸吸收水分而降低洗涤能力。
(2)玻璃管的洗涤：玻璃管用强氧化剂洗液浸泡2到3分钟，取出，用自来水冲洗至无洗液残留，再用蒸馏水冲洗3次，干燥后保存；
三、烧制色级管：
将经步骤二清洗后的玻璃管烧制成如图1所示的色级管，灯工宜用煤气或天然气配合氧气烧制，冷却后保存于清洁的容器中备用；注意：烧制成的色级管应仔细检查，剔除不合格的管子，主要是剔除太长、外观有缺陷及不规则的管子；搬动烧制合格的色级管时操作人员应戴细纱手套，以防止污损色级管。
四、水色溶液配制：应事先计算出配制一批水色计需要的三种基色溶液的量，保证同批水色计溶液的一致性。
(1)蓝色基色溶液的配制：称取5g CuSO4·5H2O，溶解于蒸馏水中得蓝绿色溶液，加入过量氨水溶液，使其呈澄清的深蓝色溶液，并定容至1000ml，配成浓度为0.5％、最大吸收波长为600nm的蓝色基色溶液，并保存于冰箱中；蓝色基色溶液的吸收曲线如图3所示；
(2)黄色基色溶液的配制：称取5g K2Cr2O7，溶解于蒸馏水中得黄色溶液，并定容至1000ml，配成浓度为0.5％、最大吸收波长为500nm的黄色基色溶液；黄色基色溶液的吸收曲线如图4所示；
(3)褐色基色溶液的配制：称取0.84g CoSO4·7H2O溶解于50ml蒸馏水中配成硫酸钴溶液，量取硫化铵1.8ml溶解于50ml蒸馏水中配成硫化铵溶液，在硫酸钴溶液中滴加硫化铵溶液至反应完全，静置，过滤得到硫化钴沉淀，沉淀用蒸馏水洗至无S2-离子，再把硫化钴沉淀加入氨水中配成浓度为2.6％、最大吸收波长为500nm的褐色基色溶液；褐色基色溶液的吸收曲线如图5所示；
(4)将上述配制的蓝色、黄色、褐色三种基色溶液按下表比例配制成21种色级的标准水色溶液，水色从色级1到色级21，渐次均匀变化；
五、水色溶液灌装：
将21种色级的标准水色溶液分别灌装入21个色级管中，灌装采用真空吸入法，通过图2所示的真空吸入法装置，抽去色级管中的空气，标准水色溶液因大气压自动灌入色级管中；当标准水色溶液灌至一定的高度后，用硅橡胶塞紧管口，迅速送灯工烧管封口，烧制完毕后，检查是否漏液，管壁、溶液是否污损，将合格的色级管按顺序置于铺有白色衬里两开的盒中即得便携式水色计，存放在阴凉处。
将实施例1制得的便携式水色计与透明度盘一起使用可以快速定性的读出检测水层的水质情况及所在位置的大致水深。

Claims (10)

1.一种便携式水色计，其特征在于：包括21个色级管，色级管容纳水色溶液，水色溶液由蓝色、黄色、褐色三种基色溶液按一定的比例配比组成21个色级，分别密封灌装于21个色级管中，色级管置于铺有白色衬里两开的盒中；其中蓝色基色溶液由硫酸铜和氨水配成，黄色基色溶液由重铬酸钾配成，褐色基色溶液由硫化钴和氨水配成；水色从色级1到色级21，渐次均匀变化。
2.根据权利要求1所述的一种便携式水色计，其特征在于：所述色级管材料选用硬质玻璃管，玻璃管的外径为10mm，内径为8mm，总长度为95mm。
3.根据权利要求1所述的一种便携式水色计，其特征在于：所述水色溶液由蓝色、黄色、褐色三种基色溶液按下表中的体积比配比组成二十一色级：
。
4.根据权利要求1或3所述的一种便携式水色计，其特征在于：所述黄色基色溶液浓度为1％-20％，最大吸收波长为500±25μm；所述蓝色基色溶液浓度为0.1％-5％，最大吸收波长为600±25μm；所述褐色基色溶液浓度为0.1％-10％，最大吸收波长为500±25μm。
5.一种便携式水色计的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
一、玻璃管的制备：玻璃管材料选用硬质玻璃管，玻璃管外径为10mm，内径为8mm，总长度为95mm；玻璃管外观需满足如下指标：
(1)色泽：无色
(2)波纹或条纹(即肉眼可见到的透明纤维状杂质)：少于3条/小于1cm
(3)小沙眼(气泡)：最大直径≤0.3mm
(4)空气泡：数量少于3个/最大直径≤0.1mm
(5)碱性气泡(空隙内充满白色的物质)：数量少于3个/最大直径≤0.1mm
(6)无害的外界杂物(原材料未烧透部分)；数量少于3个/最大直径≤0.1mm
(7)有害的外界杂物(如石粒、耐火材料等未烧透部分及铁锈等)：无
(8)外观弊病(如烘口长度不足、崩损、缺口、粗糙、不光洁等)：无
二、玻璃管的清洗：
(1)配制强氧化剂洗液：洗液由重铬酸钾和浓硫酸配制而成，配制方法如下：在药物天平上称取20-30g重铬酸钾置于烧杯中，加入20m1-30ml蒸馏水，加热使重铬酸钾完全溶解，放置冷却后，边搅拌边缓慢加入480-520mI浓硫酸，用玻璃棒搅拌均匀后，放置冷却至室温，置于玻璃试剂瓶中，盖严备用；
(2)玻璃管的洗涤：玻璃管用强氧化剂洗液浸泡2到3分钟，取出，用自来水冲洗至无洗液残留，再用蒸馏水冲洗3次，干燥后保存；
三、烧制色级管：
将经步骤二清洗后的玻璃管烧制成色级管，冷却后保存于清洁的容器中备用；
四、水色溶液配制：
(1)蓝色基色溶液的配制：称取CuSO4·5H2O溶解于蒸馏水中得蓝绿色溶液，加入过量氨水溶液，使其呈澄清的深蓝色溶液，配成浓度为0.1％-5％，最大吸收波长为600±25μm的蓝色基色溶液，并保存于冰箱中；
(2)黄色基色溶液的配制：称取K2Cr2O7溶解于蒸馏水中得黄色溶液，配成浓度为1％-20％，最大吸收波长为500±25μm的黄色基色溶液；
(3)褐色基色溶液的配制：称取CoSO4·7H2O溶解于蒸馏水中配成硫酸钴溶液，量取硫化铵溶解于蒸馏水中配成硫化铵溶液，在硫酸钴溶液中滴加硫化铵溶液至反应完全，静置，过滤得到硫化钴沉淀，沉淀用蒸馏水洗至无S2-离子，再把硫化钴沉淀加入氨水中配成浓度为0.1％-10％，最大吸收波长为500±25μm的褐色基色溶液；
(4)将上述配制的蓝色、黄色、褐色三种基色溶液按一定比例配制成21种色级的标准水色溶液，水色从色级1到色级21，渐次均匀变化；
五、水色溶液灌装：
将21种色级的标准水色溶液分别灌装入21个色级管中，灌至一定的高度后，用硅橡胶塞紧管口，迅速送灯工烧管封口，烧制完毕后，检查是否漏液，管壁、溶液是否污损，将合格的色级管按顺序置于铺有白色衬里两开的盒中即得到便携式水色计，存放在阴凉处。
6.根据权利要求5所述的一种便携式水色计的制备方法，其特征在于：步骤四中蓝色基色溶液按如下方法配制：称取5g CuSO4·5H2O，溶解于蒸馏水中得蓝绿色溶液，加入过量氨水溶液，使其呈澄清的深蓝色溶液，并定容至1000ml，配成浓度为0.5％、最大吸收波长为600nm的蓝色基色溶液。
7.根据权利要求5所述的一种便携式水色计的制备方法，其特征在于：步骤四中黄色基色溶液按如下方法配制：称取5g K2Cr2O7，溶解于蒸馏水中得黄色溶液，并定容至1000ml，配成浓度为0.5％、最大吸收波长为500nm的黄色基色溶液。
8.根据权利要求5所述的一种便携式水色计的制备方法，其特征在于：步骤四中褐色基色溶液按如下方法配制：称取0.84g CoSO4·7H2O溶解于50ml蒸馏水中配成硫酸钴溶液，量取硫化铵1.8ml溶解于50ml蒸馏水中配成硫化铵溶液，在硫酸钴溶液中滴加硫化铵溶液至反应完全，静置，过滤得到硫化钴沉淀，沉淀用蒸馏水洗至无S2-离子，再把硫化钴沉淀加入氨水中配成浓度为2.6％、最大吸收波长为500nm的褐色基色溶液。
9.根据权利要求5所述的一种便携式水色计的制备方法，其特征在于：步骤四中蓝色、黄色、褐色三种基色溶液按下表的体积比配制成21种色级的标准水色溶液：
。
10.根据权利要求5所述的一种便携式水色计的制备方法，其特征在于：步骤五的水色溶液灌装采用真空吸入法或注射法进行；真空吸入法是利用真空干燥器，抽去色级管中的空气，标准水色溶液因大气压自动灌入色级管中；注射法是将配制好的色级溶液用注射器注入色级管中。
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