CN106568788A - 一种基于x射线荧光技术污水重金属在线检测装置及监测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于X射线荧光技术污水重金属在线检测装置及监测方法，属于重金属废水在线监测领域。它包括检测单元、分析单元、进样单元和控制单元，待测污水样品依次流经进样单元和检测单元，分析单元对检测单元检测的信号进行分析，控制单元分别与进样单元、检测单元和分析单元电信号连接，还包括清洗单元，清洗单元与检测单元连通，用于清洗检测单元，进样单元中的粗过滤器、采样泵一和调压阀依次连接，X射线源照射在样品流通检测池上，荧光信号检测器接收样品流通检测池内发出的荧光光谱。它无需额外添加药剂，不会对环境产生二次污染，设备结构简单可靠，无需复杂的预处理。

Description

一种基于X射线荧光技术污水重金属在线检测装置及监测 方法

技术领域

本发明涉及重金属废水在线监测领域，尤其涉及一种基于X射线荧光技术污水重金属在线检测装置及监测方法。

背景技术

近年来，国内连续发生了多起重特大重金属污染事件。2012年1月，广西龙江河发生镉污染事件，严重威胁柳州市144万人的饮用水安全。随着《重金属污染综合防治“十二五”规划》的实施，我国重金属检测与监测仪器市场需求将大增。水体是重金属污染的重要载体，许多电力、电池、冶金等行业的企业废水中都含有重金属，是环境监测的重要关注点之一。从环境污染方面，重金属是指汞、镉、铅以及“类金属”砷等生物毒性显著的重金属。对人体毒害最大的有5种：铅、汞、砷、镉。这些重金属在水中不能被分解，人饮用后毒性放大，与水中的其他毒素结合生成毒性更大的有机物。

基于以上原因，国家对工厂排污水中的重金属排放标准要求越来越严格，对重金属废水的在线监测设备的精度要求的也是越来越严格。但是目前在重金属废水的在线监测领域市场占有率最高的依然是传统的化学比色法，此方法存在以下缺陷：

1）在检测之前加入了反应药剂和显色药剂、掩蔽药剂等，通过加入的各种药剂使待测水样显色，根据显色深浅的不同来折算成水中重金属的含量，属于间接监测，而且加入的各种药剂会随着废液排除，对环境造成二次污染；2）因为其检测原理的局限性，检测结果会受到被测水中的颗粒物、色度及其他元素等因素的影响，往往需要一定的预处理步骤进行过滤式取样，这样数据的准确性和代表性得不到保障；3）由于需要对每一种加入的反应药剂进行精确定量，往往会因为某些药剂的定量不准而造成检测误差，检测数据的稳定性得不到保障；4）由于每次采样量少，采样间隔时间长，检测数据可能没有代表性和实时性。

目前国家对工厂排污水的要求越来越严格，但是目前市场占有率最高的传统的化学比色法在检测的同时因为加入了各种反应试剂而对环境造成二次污染，而且因为其原理的局限性检测结果会到被测水中的颗粒物色度及其他元素等因素的影响，往往需要一定的预处理步骤并且需要对每一种加入的反应药剂进行精确定量，数据的准确性得不到保障，采样量少数据可能没有代表性和实时性。

中国发明专利，公开号：CN103105407A，公开号：2013.05.15，公开了一种测定液体样品中重金属的含量的方法，包括以下步骤：利用高分子膜对所述液体样品进行过滤，所述高分子膜对于所述重金属是不透的，以便使得所述液体样品中的重金属被截留在所述高分子膜上，并且获得附着重金属的高分子膜；利用X射线荧光光谱仪对所述附着重金属的高分子膜进行检测，以便获得X射线荧光光谱数据；以及基于所述X射线荧光光谱数据，确定所述液体样品中重金属的含量。利用该方法能够有效地对液体样品中的重金属进行测定。其不足之处在于：该专利不能直接检测废水中重金属含量，在检测之前需要在高分子膜上富集，结构复杂，而且需要在高分子膜无堵塞及其他异常的情况下使用，对待检水质要求严格，存在不可靠因素。

发明内容

发明要解决的技术问题

针对现有技术的化学比色法在检测水中重金属含量所测得的数据缺乏准确性和代表性的问题，本发明提供了一种基于X射线荧光技术污水重金属在线检测装置及监测方法。它具有不间断实时采样、无需加入其他药剂，直接检测，结构简单易于维护等优点。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明提供的技术方案为：

一种基于X射线荧光技术污水重金属在线检测装置，包括检测单元和分析单元，还包括进样单元和控制单元，待测污水样品依次流经进样单元和检测单元，分析单元对检测单元检测的信号进行分析，控制单元分别与进样单元、检测单元和分析单元电信号连接。通过上述装置，具有不间断实时采样、无需加入其他药剂，直接检测，结构简单易于维护等有点，实现了更加精确检测废水中重金属的含量。

优选地，还包括清洗单元，清洗单元通过切换阀与检测单元连通，用于清洗检测单元。

当设备工作一段时间需要清洗时，启动清洗程序，也可自动设定清洗间隔时间，实现自动化。

优选地，进样单元包括粗过滤器、采样泵一和调压阀，粗过滤器、采样泵一和调压阀依次连接。

预处理结构简单，没有复杂的定量装置，设备易于维护故障点少，间接保证了测试数据的稳定性和准确性。

优选地，检测单元包括 X射线源、样品流通检测池和荧光信号检测器，进样单元的待测水样进入样品流通检测池，X射线源照射样品流通检测池内的待测水样，荧光信号检测器接收样品流通检测池内发出的荧光光谱。

抗干扰能力强，不受待测水样中颗粒物、浊度及其他元素的影响，测试数据的准确性可以保证。

优选地，分析单元为信号处理运算单元，包括数据采集运算电路板、信号处理器和输入输出接口，荧光信号检测器的输出端与输入接口连接，输入接口、信号处理器和输出接口均设置在数据采集运算电路板上，信号处理器对输入接口输入的数据进行处理，处理后的数据通过输出接口发送给控制单元。

优选地，控制单元包括系统控制单元 、通讯单元、用户界面和网络平台，其中，通讯单元包括无线通讯单元，分析单元的输出接口发送来的数据一方面传输给用户界面并显示，另一方面将信号传输给无线通讯单元，然后无线通讯单元将数值通过无线通讯的方式传输至网络平台，供他人联网查看。

优选地，还包括调压阀二，调压阀二的输入端与采样泵一的输出端和调压阀一的输入端均连通，调压阀二的输出端与待测水样连通。

优选地，系统控制单元控制采样泵一、采样泵二和X射线源的启停，以及切换阀的切换，还包括对调压阀一和调压阀二的控制。

一种基于X射线荧光技术污水重金属在线监测方法，其步骤为：

A、构建以上所述的一种基于X射线荧光技术污水重金属在线检测装置控制单元按照系统设定程序，控制整套系统流路中各个泵阀的启停；

B、当一个检测流程开始时，控制单元内的系统控制单元控制启动清洗单元，并控制切换阀切换到清洗单元的清洗流路，即系统控制单元控制采样泵二启动，采样泵二抽取清洗水样经过切换阀泵入到检测单元内，对整个检测单元的检测流路进行清洗，清洗完成后，系统控制单元控制采样泵二关闭；

切换阀切换到清洗单元的清洗流路，采样泵二启动后，采样泵二抽取清洗水样，比如去离子水，或者蒸馏水，流经切换阀，进入检测单元的样品流通检测池内，对样品流通检测池进行清洗，对检测单元的检测流路清洗干净后，系统控制单元控制采样泵二关闭，同时控制切换阀切换到进样单元的待测水样流路；经过对检测单元的清洗防止上一次的检测结果影响本次的检测结果，保证检测水样不受上次的影响，进而保证检测的实时可靠性。

C、系统控制单元调节切换阀切换到进样单元的待测水样流路，启动采样泵一，调节调压阀一，进样单元的待测水样经过粗过滤器过滤，去除水中清洗大颗粒物杂质，流经采样泵一，采样泵一为待测水样的流通提供动力，待测水样在待测水样流路中流通；

D、待测水样流经调压阀一和切换阀，进入检测单元内的样品流通检测池内；待测水样流过调压阀一，调压阀一对待测水样进行压力和流量的调节，保证进入检测单元的待测水样的液体压力和流量恒定；

E、与步骤D同时进行，系统控制单元调节调压阀二，调压阀二的输入端与采样泵一的输出端和调压阀一的输入端均连通，调压阀二的输出端与待测水样的检测池连通，多余的待测水样溢流进待测水样的检测池内，进一步保证提供给检测单元的样品流通检测池的待测水样的压力恒定；

F、控制单元内的系统控制单元控制启动检测单元，即系统控制单元控制X射线源启动，X射线源照射样品流通检测池内的待测水样，荧光信号检测器接收流通检测池内的待测水样中所有重金属元素被激发出特定的荧光光谱，输出检测信号，完成检测；

检测单元由X射线发射和接收装置组成，每次检测开始时，系统控制单元启动X射线发生装置（即X射线源），将电压逐渐升到直流5万伏保持并进行预热，X射线发生装置发出X射线照射在样品流通检测池上；

G、检测完成后，样品流通检测池的出口将待测水样排放到样水采样处的排放口；同时系统控制单元关闭采样泵一，重复步骤A，对检测单元进行清洗，清洗完成后，系统控制单元关闭采样泵二；

检测完成后，将样品流通检测池内的水排空，开启清洗单元对样品流通检测池进行清洗，清洗干净后，为下一次的检测流程做准备；

H、荧光信号检测器接收到的信号通过分析单元的输入接口传输给分析单元内的信号处理运算单元，信号处理运算单元通过采样时间和采样总量的计算，转化成待测样水中各重金属元素的浓度，通过输出接口传输给控制单元；

I、分析单元将数据传输给控制单元，分析单元的输出接口将数据传输至用户界面并显示，在显示界面上实时显示待测水样中含有的各重金属的浓度值；

J、分析单元将数据传输给控制单元，分析单元的输出接口将数据输至无线通讯单元，然后无线通讯单元通过GPRS的方式，将数据发送至网络平台，供相关人员进行查看，从而达到远程监控的目的；

K、重复步骤B-I，进行待测水样的各重金属浓度的实时监测。

优选地，系统控制单元控制采样泵一对待测水样进行抽取采样的速度，通过调压阀二设置溢流背压，通过调压阀一设置进入样品流通检测池的样水压力和水流速度，累积采样量等于采样时长和采样水流的速度相乘，根据采样总量和在采样时间内，荧光信号检测器的计数累加值推算出单位体积待测水样的各个重金属元素的荧光信号计数值，即计数率，计数率和样品中各个重金属元素含量成正比，通过计数率能够计算出每升水中的各个重金属元素的含量。

3.有益效果

采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：

（1）本发明的待测污水样品依次流经进样单元、检测单元和分析单元，控制单元分别与进样单元、检测单元和分析单元电信号连接，控制装置实现自动化，具有不间断实时采样、无需加入其他药剂，直接检测，结构简单易于维护等优点，实现了更加精确的检测废水中重金属的含量；

（2）本发明的进样单元包括粗过滤器、采样泵一和调压阀，待测水样依次经过粗过滤器、采样泵一和调压阀，预处理结构简单，没有复杂的定量装置，设备易于维护故障点少，间接保证了测试数据的稳定性和准确性；

（3）本发明中的待测水样进入样品流通检测池，X射线源照射在样品流通检测池上，荧光信号检测器接收样品流通检测池内发出的荧光光谱，系统抗干扰能力强，不受待测水样中颗粒物、浊度及其他元素的影响，进一步保证了测试数据的准确性；

（4）本发明通过通讯单元实现远程通信和本地通信，便于监控部门对水质中的重金属含量情况进行实时监测；

（5）本发明的控制单元包括系统控制单元、进样单元、检测单元、分析单元、无线通讯单元以及用户界面。检测单元由X射线发射和接收装置组成，每次检测开始时，系统控制单元启动X射线发生装置，将电压逐渐升到直流5万伏保持并进行预热。然后系统控制单元启动进样单元的采样泵二抽取清洗水样，对进样管路进行清洗，三分钟后停止采样泵二，启动采样泵一，抽取待测水样，一分钟后检测单元开始检测并将检测到的信号传输给分析单元，检测单元与分析单元通过导线连接，传输的是脉冲信号。一段时间后，分析单元根据对脉冲信号的计算处理，得出浓度值，将数值传输给用户界面和无线通讯单元，用户界面为可编程触摸屏，可以显示浓度值，并可以对设备参数进行配置。无线通讯单元接收到数据后，将数值通过无线通讯的方式传输至网络平台，供他人联网查看。分析单元与用户界面以及无线通讯单元之间采用RS-232的方式通讯，无线通讯单元与网络平台采用GPRS的方式进行通讯；

（6）本发明与化学比色法相比，本发明不需要加入化学剂，不会对环境造成二次污染，且所测得的数据准确性较高，装置结构简单，易于维护；

（7）本发明水样在检测过程中不添加任何其他试剂，保证水样在检测的前后保持一致，不产生二次污染，检测后的水样可直接排入样水的排放口；

（8）本发明切换阀切换到清洗单元的清洗流路，采样泵二启动后，采样泵二抽取清洗水样，比如去离子水，或者蒸馏水，流经切换阀，进入检测单元的样品流通检测池内，对样品流通检测池进行清洗，对检测单元的检测流路清洗干净后，系统控制单元控制采样泵二关闭，同时控制切换阀切换到进样单元的待测水样流路；经过对检测单元的清洗防止上一次的检测结果影响本次的检测结果，保证检测水样不受上次的影响，进而保证检测的实时可靠；

（9）本发明清洗单元包括清洗水样和采样泵二，采样泵二为蠕动泵，采样泵二一端与清洗水样连通，采样泵二另一端与切换阀的一个输入端连通，切换阀的另一个输入端与调压阀一连通，切换阀的输出端与样品流通检测池连通，系统控制单元控制采样泵二的启停。采样泵二将清洗水样经过切换阀泵入到样品流通检测池内，对样品流通检测池进行冲洗，清除掉样品流通检测池进出口附着的脏污颗粒物，一方面保持水流畅通，另一方面，也能够免除脏污颗粒物对检测结果的影响；

（10）本发明每次做样前，系统控制单元启动采样泵二，抽取清洗水样，使清洗水样在整个样水管路中流通，从而达到清洗的目的；同时，每次做样完成后，控制单元仍需启动一次采样泵二，抽取清洗水样，清洗一次水样管路，防止水样残留，污染水样管路，保证每次水质检测的真实可靠；

（11）本发明能够直接对待测水样中的重金属元素含量进行检测，仅需要简单的预处理，去除无法溶解在待测水样中大颗粒泥沙等杂物，不改变待测水样的性质，快速简便，利用这种预处理方式进行水样检测，准确度高，成本低。

附图说明

图1为本发明的结构组成原理图；

图2为本发明的结构及检测图。

具体实施方式

为进一步了解本发明的内容，结合附图及实施例对本发明作详细描述。

实施例1

如图1、2所示，一种基于X射线荧光技术污水重金属在线检测装置，包括检测单元和分析单元，其特征在于，还包括进样单元和控制单元，待测污水样品依次流经进样单元和检测单元，分析单元对检测单元检测的信号进行分析，控制单元分别与进样单元、检测单元和分析单元电信号连接。

通过上述装置，具有不间断实时采样、无需加入其他药剂，直接检测，结构简单易于维护等有点，实现了更加精确检测废水中重金属的含量。

进样单元包括粗过滤器、采样泵一和调压阀，粗过滤器、采样泵一和调压阀依次连接；待测水样流经粗过滤器，去除水中大颗粒的泥沙等杂质，然后采样泵一定量抽取待测水样，其中一路通过流通管路经过调压阀和切换阀，进入样品流通检测池，另外为了保证提供给样品流通检测池的待测水样的压力恒定，调压阀包括调压阀一和调压阀二，在采样泵一后面设有调压阀二的溢流管路，可以将多余的水样溢流走，调压阀二的输入端与采样泵二的输出和调压阀一的输入连通，调压阀二的输出端与待测水样连通。预处理结构简单，没有复杂的定量装置，设备易于维护故障点少，间接保证了测试数据的稳定性和准确性。

检测单元包括 X射线源、样品流通检测池和荧光信号检测器，进样单元的调压阀通过流通管路经过切换阀，进入样品流通检测池，X射线源照射样品流通检测池内的待测水样，荧光信号检测器接收样品流通检测池内发出的荧光光谱；抗干扰能力强，不受待测水样中颗粒物、浊度及其他元素的影响，测试数据的准确性可以保证。

进样单元的调压阀一与切换阀的一个输入端连通，切换阀的输出端与样品流通检测池连通，将进样单元的待测水样流入样品流通检测池内，以供检测单元进行检测，检测完成后，样品流通检测池出水排放。

分析单元为信号处理运算单元，包括数据采集运算电路板、信号处理器和输入输出接口，荧光信号检测器的输出端与输入接口连接，输入接口、信号处理器和输出接口均设置在数据采集运算电路板上，信号处理器对输入接口输入的数据进行处理，处理后的数据通过输出接口发送给控制单元。

分析单元对荧光信号检测器输出的数据通过输入接口传输给信号处理器，信号处理器对荧光信号检测器输出的脉冲信号计算处理，不同的脉冲信号对应不同波长的荧光信号，而不同波长的荧光信号，是由不同的重金属元素接收同一X射线源发出的X射线信号激发而来的，对不同波长的荧光信号进行计数，计算出计数率，对应得出待测水样中含有的各个重金属的浓度值，通过输出接口将数值传输给控制单元。

还包括清洗单元，清洗单元通过切换阀与检测单元连通，用于清洗检测单元；清洗单元的清洗水样是蒸馏水或去离子水。清洗单元和进样单元是两个平行的单元，两个单元通过切换阀来确定哪个单元工作。当切换阀切换到清洗单元的时候，清洗单元与检测单元连通，控制单元控制设备工作流程中切换阀的动作和清洗单元的工作。

清洗单元包括清洗水样和采样泵二，采样泵二为蠕动泵，采样泵二一端与清洗水样连通，采样泵二另一端与切换阀的一个输入端连通，切换阀的另一个输入端与调压阀一连通，切换阀的输出端与样品流通检测池连通，系统控制单元控制采样泵二的启停。采样泵二将清洗水样经过切换阀泵入到样品流通检测池内，对样品流通检测池进行冲洗，清除掉样品流通检测池进出口附着的脏污颗粒物，一方面保持水流畅通，另一方面，也能够免除脏污颗粒物对检测结果的影响。

每次做样前，系统控制单元启动采样泵二，抽取清洗水样，使清洗水样在整个样水管路中流通，从而达到清洗的目的。同时，每次做样完成后，控制单元仍需启动一次采样泵二，抽取清洗水样，清洗一次水样管路，防止水样残留，污染水样管路，保证每次水质检测的真实可靠。

控制单元包括系统控制单元 、通讯单元、用户界面和网络平台，其中，通讯单元包括无线通讯单元，分析单元的输出接口发送来的数据一方面传输给用户界面并显示，另一方面将信号传输给无线通讯单元，然后无线通讯单元将数值通过无线通讯的方式传输至网络平台，供他人联网查看。分析单元与用户界面以及无线通讯单元之间采用RS232的方式通讯，无线通讯单元与网络平台采用GPRS的方式进行通讯。

还包括调压阀二，调压阀二的输入端与采样泵一的输出端和调压阀一的输入端均连通，调压阀二的输出端与待测水样连通。

在采样泵一的后面设有调压阀二的溢流管路，能够保证提供给样品流通检测池的待测水样的压力恒定，可以将多余的水样溢流走。

系统控制单元控制采样泵一、采样泵二和X射线源的启停，以及切换阀的切换，还包括对调压阀一和调压阀二的控制。

一种基于X射线荧光技术污水重金属在线监测方法，其步骤为：

A、构建以上所述的一种基于X射线荧光技术污水重金属在线检测装置控制单元按照系统设定程序，控制整套系统流路中各个泵阀的启停；

B、当一个检测流程开始时，控制单元内的系统控制单元控制启动清洗单元，并控制切换阀切换到清洗单元的清洗流路，即系统控制单元控制采样泵二启动，采样泵二抽取清洗水样经过切换阀泵入到检测单元内，对整个检测单元的检测流路进行清洗，清洗完成后，系统控制单元控制采样泵二关闭；

切换阀切换到清洗单元的清洗流路，采样泵二启动后，采样泵二抽取清洗水样，比如去离子水，或者蒸馏水，流经切换阀，进入检测单元的样品流通检测池内，对样品流通检测池进行清洗，对检测单元的检测流路清洗干净后，系统控制单元控制采样泵二关闭，同时控制切换阀切换到进样单元的待测水样流路；经过对检测单元的清洗防止上一次的检测结果影响本次的检测结果，保证检测水样不受上次的影响，进而保证检测的实时可靠性。

C、系统控制单元调节切换阀切换到进样单元的待测水样流路，启动采样泵一，调节调压阀一，进样单元的待测水样经过粗过滤器过滤，去除水中清洗大颗粒物杂质，流经采样泵一，采样泵一为待测水样的流通提供动力，待测水样在待测水样流路中流通；

D、待测水样流经调压阀一和切换阀，进入检测单元内的样品流通检测池内；待测水样流过调压阀一，调压阀一对待测水样进行压力和流量的调节，保证进入检测单元的待测水样的液体压力和流量恒定；

E、与步骤D同时，系统控制单元调节调压阀二，调压阀二的输入端与采样泵一的输出端和调压阀一的输入端均连通，调压阀二的输出端与待测水样的检测池连通，可以将多余的待测水样溢流进待测水样的检测池内，进一步保证提供给检测单元的样品流通检测池的待测水样的压力恒定；

F、控制单元内的系统控制单元控制启动检测单元，即系统控制单元控制X射线源启动，X射线源照射样品流通检测池内的待测水样，荧光信号检测器接收流通检测池内的待测水样中所有重金属元素被激发出特定的荧光光谱，输出检测信号，完成检测；

检测单元由X射线发射和接收装置组成，每次检测开始时，系统控制单元启动X射线发生装置（即X射线源），将电压逐渐升到直流5万伏保持并进行预热，X射线发生装置发出X射线照射在样品流通检测池上。

G、检测完成后，样品流通检测池的出口将待测水样排放到样水采样处的排放口；同时系统控制单元关闭采样泵一，重复步骤A，对检测单元进行清洗，清洗完成后，系统控制单元关闭采样泵二；

检测完成后，将样品流通检测池内的水排空，开启清洗单元对样品流通检测池进行清洗，清洗干净后，为下一次的检测流程做准备；

H、荧光信号检测器接收到的信号通过分析单元的输入接口传输给分析单元内的信号处理运算单元，信号处理运算单元通过采样时间和采样总量的计算，转化成待测样水中各重金属元素的浓度，通过输出接口传输给控制单元；

I、分析单元将数据传输给控制单元，分析单元的输出接口将数据传输至用户界面并显示，在显示界面（即显示屏）上实时显示待测水样中含有的各重金属的浓度值；

J、分析单元将数据传输给控制单元，分析单元的输出接口将数据输至无线通讯单元，然后无线通讯单元通过GPRS的方式，将数据发送至网络平台，供相关人员进行查看，从而达到远程监控的目的；

K、重复步骤B-I，进行待测水样的各重金属浓度的实时监测。

系统控制单元控制采样泵一对待测水样进行抽取采样的速度，通过调压阀二设置溢流背压，通过调压阀一设置进入样品流通检测池的样水压力和水流速度，累积采样量等于采样时长和采样水流的速度相乘，根据采样总量和在采样时间内，荧光信号检测器的计数累加值推算出单位体积待测水样的各个重金属元素的荧光信号计数值，即计数率，计数率和样品中各个重金属元素含量成正比，通过计数率能够计算出每升水中的各个重金属元素的含量。

每种重金属元素的荧光计数率和样品中重金属元素含量成正比，通过计数率能够计算出每升水中的重金属元素的含量。

水样在检测过程中不添加任何其他试剂，保证水样在检测的前后保持一致，不产生二次污染，检测后的水样可直接排入样水的排放口。

然后系统控制单元启动清洗单元的采样泵二抽取清洗水样，对进样管路进行清洗，三分钟后停止采样泵二，启动采样泵一，抽取待测水样，一分钟后检测单元开始检测并将检测到的信号传输给分析单元，检测单元与分析单元通过导线连接，传输的是脉冲信号。

一段时间后，分析单元根据对脉冲信号的计算处理，得出浓度值，将数值传输给用户界面并显示，并将信号传输给无线通讯单元，然后无线通讯单元将数值通过无线通讯的方式传输至网络平台，供他人联网查看。分析单元与用户界面以及无线通讯单元之间采用RS-232的方式通讯，无线通讯单元与网络平台采用GPRS的方式进行通讯。

将一定能量的X射线照射待测的水样，水样中的所有元素都会被激发出荧光，每种元素都有其特定波长的的荧光光谱，这些被激发的荧光被特定的荧光信号检测器接收到通过分析特定波长荧光的强弱通过计算得到每种元素的含量。待测水样为恒定压力的长流水，进入仪表之前经过调压阀将压力调整在恒定值0.03MPa，然后通过采样泵一和调压阀的配合按照一定的压力和水流速度进行抽取采样，累积采样量通过采样时长分钟和采样速度相乘即可，根据采样总量和在采样时间内荧光信号检测器的计数累加值推算出单位体积待测水样的荧光信号检测器计数值，即计数率，计数率和样品中重金属元素含量成正比，通过计数率可以精确计算出每升水中的中重金属元素的含量。

当设备需要清洗时，启动清洗单元，清洗水样依次经过采样泵二和切换阀进入样品流通检测池进行清洗。

采样水为长流水，进入仪表之前经过调压阀将压力调整在恒定值0.03MPa，调压阀需要人工调压，然后通过采样泵一按照每秒200毫升的速度进行抽取采样，累积采样量大（3-10L）采样时间长（15-60min）采样所测得的数据有代表性和实时性，其中，采样泵一为蠕动泵，可控制抽样速度，在本实施例中采样量可选择3L、5L、8L、10L等值，采样时长，可选择15 min 、18min、25min 、50min和60min等值。

现有技术中的化学比色法在检测水中重金属含量所测得的数据缺乏准确性和代表性，结构复杂设备故障点多维护难度大，并且在检测期间加入多种化学药剂会对环境产生二次污染的，通过上述装置和方法，具有不间断实时采样、无需加入其他药剂，直接检测，结构简单易于维护等有点，实现了更加精确检测废水中重金属的含量。

实施例2

本实施例同实施例1类似，与之相比，不同之处在于，还包括清洗单元，清洗单元与检测单元连通，用于清洗检测单元；以防检测单元及其进出口管路有脏污颗粒附着影响检测结果，当设备工作一段时间需要清洗时，启动清洗程序，也可自动设定清洗间隔时间，实现自动化。

实施例3

本实施例同实施例1类似，与之相比，不同之处在于，为了给样品流通检测池提供一定压力和流量的长流水，在采样泵一的输出端和调压阀一的输入端之间，设置调压阀二，调压阀二的输入端与采样泵一的输出端和调压阀一的输入端均连通，在采样泵一后面设有调压阀二的溢流管路，可以将多余的水样溢流走，保持样品流通检测池内水样压力和流量的恒定。

以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于X射线荧光技术污水重金属在线检测装置，包括检测单元和分析单元，其特征在于，还包括进样单元和控制单元，待测污水样品依次流经进样单元和检测单元，分析单元对检测单元检测的信号进行分析，控制单元分别与进样单元、检测单元和分析单元电信号连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于X射线荧光技术污水重金属在线检测装置，其特征在于，还包括清洗单元，清洗单元通过切换阀与检测单元连通。

3.根据权利要求1所述的一种基于X射线荧光技术污水重金属在线检测装置，其特征在于，进样单元包括粗过滤器、采样泵一和调压阀一，粗过滤器、采样泵一和调压阀一依次连接。

4.根据权利要求3所述的一种基于X射线荧光技术污水重金属在线检测装置，其特征在于，检测单元包括 X射线源、样品流通检测池和荧光信号检测器，进样单元的待测水样进入样品流通检测池，X射线源照射样品流通检测池内的待测水样，荧光信号检测器接收样品流通检测池内发出的荧光光谱。

5.根据权利要求2所述的一种基于X射线荧光技术污水重金属在线检测装置，其特征在于，分析单元为信号处理运算单元，包括数据采集运算电路板、信号处理器和输入输出接口，荧光信号检测器的输出端与输入接口连接，输入接口、信号处理器和输出接口均设置在数据采集运算电路板上，信号处理器对输入接口输入的数据进行处理，处理后的数据通过输出接口发送给控制单元。

6.根据权利要求1所述的一种基于X射线荧光技术污水重金属在线检测装置，其特征在于，控制单元包括系统控制单元 、通讯单元、用户界面和网络平台，其中，通讯单元包括无线通讯单元，分析单元的输出接口发送来的数据一方面传输给用户界面并显示，另一方面将信号传输给无线通讯单元，然后无线通讯单元将数值通过无线通讯的方式传输至网络平台，供他人联网查看。

7.根据权利要求3所述的一种基于X射线荧光技术污水重金属在线检测装置，其特征在于，还包括调压阀二，调压阀二的输入端与采样泵一的输出端和调压阀一的输入端均连通，调压阀二的输出端与待测水样连通。

8.根据权利要求6所述的一种基于X射线荧光技术污水重金属在线检测装置，其特征在于，系统控制单元控制采样泵一、采样泵二和X射线源的启停，以及切换阀的切换，还包括对调压阀一和调压阀二的控制。

9.一种基于X射线荧光技术污水重金属在线监测方法，其特征在于：

A、构建权利要求1所述的一种基于X射线荧光技术污水重金属在线检测装置，控制单元按照系统设定程序，控制整套系统流路中各个泵阀的启停；

B、当一个检测流程开始时，控制单元内的系统控制单元控制启动清洗单元，并控制切换阀切换到清洗单元的清洗流路，即系统控制单元控制采样泵二启动，采样泵二抽取清洗水样经过切换阀泵入到检测单元内，对整个检测单元的检测流路进行清洗，清洗完成后，系统控制单元控制采样泵二关闭；

C、系统控制单元调节切换阀切换到进样单元的待测水样流路，启动采样泵一，调节调压阀一，进样单元的待测水样经过粗过滤器过滤，去除水中清洗大颗粒物杂质，流经采样泵一，采样泵一为待测水样的流通提供动力，待测水样在待测水样流路中流通；

D、待测水样流经调压阀一和切换阀，进入检测单元内的样品流通检测池内；待测水样流过调压阀一，调压阀一对待测水样进行压力和流量的调节，保证进入检测单元的待测水样的液体压力和流量恒定；

E、与步骤D同时进行，系统控制单元调节调压阀二，调压阀二的输入端与采样泵一的输出端和调压阀一的输入端均连通，调压阀二的输出端与待测水样的检测池连通，多余的待测水样溢流进待测水样的检测池内，进一步保证提供给检测单元的样品流通检测池的待测水样的压力恒定；

F、控制单元内的系统控制单元控制启动检测单元，即系统控制单元控制X射线源启动，X射线源照射样品流通检测池内的待测水样，荧光信号检测器接收流通检测池内的待测水样中所有重金属元素被激发出特定的荧光光谱，输出检测信号，完成检测；

G、检测完成后，样品流通检测池的出口将待测水样排放到样水采样处的排放口；同时系统控制单元关闭采样泵一，重复步骤A，对检测单元进行清洗，清洗完成后，系统控制单元关闭采样泵二；

H、荧光信号检测器接收到的信号通过分析单元的输入接口传输给分析单元内的信号处理运算单元，信号处理运算单元通过采样时间和采样总量的计算，转化成待测样水中各重金属元素的浓度，通过输出接口传输给控制单元；

I、分析单元将数据传输给控制单元，分析单元的输出接口将数据传输至用户界面并显示，在显示界面上实时显示待测水样中含有的各重金属的浓度值；

J、分析单元将数据传输给控制单元，分析单元的输出接口将数据输至无线通讯单元，并将数据发送至网络平台，供相关人员进行查看，从而达到远程监控的目的；

K、重复步骤B-I，进行待测水样的各重金属浓度的实时监测。

10.根据权利要求9所述的一种基于X射线荧光技术污水重金属在线监测方法，其特征在于，系统控制单元控制采样泵一对待测水样进行抽取采样的速度，通过调压阀二设置溢流背压，通过调压阀一设置进入样品流通检测池的样水压力和水流速度，累积采样量等于采样时长和采样水流的速度相乘，根据采样总量和在采样时间内，荧光信号检测器的计数累加值推算出单位体积待测水样的各个重金属元素的荧光信号计数值，即计数率，计数率和样品中各个重金属元素含量成正比，通过计数率能够计算出每升水中的各个重金属元素的含量。