CN106770212B - 一种在线监测海水中溶解性有机碳含量的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明属于应用化学技术领域，公开了一种在线监测海水中溶解性有机碳含量的装置，包括流通池、与流通池开口处连接的水密接头、与流通池上端水密接头相连的第二电磁阀、与流通池下端两个水密接头分别相连的第二蠕动泵和三通阀、与三通阀另一端相连的第一电磁阀、与第一电磁阀相连的第一蠕动泵、设置在流通池内壁的凹面镜、与凹面镜相对设置的第二准直透镜、第一准直透镜、连接第一准直透镜和第二准直透镜的光纤和与第一准直透镜相连的光电倍增管，水密接头与流通池的连接处设有紧固件，第一蠕动泵可以反向运转，凹面镜设置于流通池法兰盖内，法兰盖可拆卸。本发明体积小、能耗低、无污染、操作简单、可靠性强、自动化程度高，满足在线监测的需求。
Description
技术领域
本发明涉及应用化学领域，具体涉及一种在线监测海水中溶解性有机碳含量的装置。
背景技术
溶解性有机碳(DOC)在海洋碳循环过程中起着至关重要的作用，是海洋水体微生物的主要食物来源。海洋中DOC的产生、迁移、转化与循环等过程都相当复杂,是当今海洋碳循环研究的最薄弱环节之一。近年来，国产海洋在线监测仪器的研制成为海洋监测领域的研究热点。目前，海水中DOC测定主要是根据海洋监测规范(GB 17378洋监测规范)，采用基于调查船的现场采样-实验室测定法(主要有化学氧化法、干式消化法和高温催化氧化法)。此类方法存有实时性差，试样易受污染，能耗大，浪费人力、物力，精度差，不可靠等弊端。
发明内容
本发明为克服现有技术精度低、模型无检测反馈、耗时、存在污染等不足，采用以下述技术方案予以实现：
一种在线监测海水中溶解性有机碳含量的装置，包括流通池、与流通池开口处连接的水密接头、与流通池上端水密接头相连的第二电磁阀、与流通池下端两个水密接头分别相连的第二蠕动泵和三通阀、与三通阀另一端相连的第一电磁阀、与第一电磁阀相连的第一蠕动泵、设置在流通池内壁的凹面镜、与凹面镜相对设置的第二准直透镜、第一准直透镜、连接第一准直透镜和第二准直透镜的光纤和与第一准直透镜相连的光电倍增管，水密接头与流通池的连接处设有紧固件，第一蠕动泵可以反向运转，凹面镜设置于所述流通池法兰盖内，法兰盖可拆卸，可通过拆卸法兰盖清理流通池、维修或更换凹面镜等。流通池下端一个水密接头与流通池的连接处设有第二过滤器，所述第一蠕动泵进水口处连接有第一过滤器。流通池是避光的。第一蠕动泵连接海水，所述第二蠕动泵连接臭氧水。第一蠕动泵和第二蠕动泵的流速是可调的。
优选地，第一过滤器孔径为50μm，第二过滤器孔径为0.7μm。
本发明提出的DOC在线监测方法基于流体动态平衡技术和氧化化学发光法，海水经过两级过滤的水样与臭氧水溶液进入反应流通池，调整他们的流速，使他们刚好完全反应，使系统达到动态平衡，臭氧水的强氧化性能够氧化水样中的DOC物质，并激发出微弱的光，通过光强度变化确定水样中DOC的含量。与现有技术相比，本发明体积小、能耗低、无污染、操作简单、可靠性强、自动化程度高，满足在线监测的需求。
附图说明
图1：本发明一种在线监测海水中溶解性有机碳含量的装置的结构示意图；
其中：1.光电倍增管；2.第一准直透镜；3.光纤；4.流通池；5.第二准直透镜；6.第二过滤器；7.三通阀；8.第一排水口；9.第一电池阀；10.第一蠕动泵；11.第一过滤器；12.海水；13.水密接头；14.紧固件；15.凹面镜；16.第二电池阀；17.第二排水口；18.第二蠕动泵；19.臭氧水。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步详细的说明。
一种在线监测海水中溶解性有机碳含量的装置，包括流通池4、与流通池4开口处连接的水密接头13、与流通池4上端水密接头13相连的第二电磁阀16、与流通池4下端两个水密接头13分别相连的第二蠕动泵18和三通阀7、与三通阀7另一端相连的第一电磁阀9、与第一电磁阀9相连的第一蠕动泵10、设置在流通池4内壁的凹面镜15、与凹面镜15相对设置的第二准直透镜5、第一准直透镜2、连接第一准直透镜2和第二准直透镜5的光纤3和与第一准直透镜2相连的光电倍增管1，水密接头13与流通池4的连接处设有紧固件14，第一蠕动泵10可以反向运转，凹面镜15设置于流通池4法兰盖内，法兰盖可拆卸，流通池4下端一个水密接头13与流通池4的连接处设有第二过滤器6，所述第一蠕动泵10进水口处连接有第一过滤器11。流通池4是避光的。第一蠕动泵10连接海水12，所述第二蠕动泵18连接臭氧水19。第一蠕动泵10和第二蠕动泵18的流速是可调的。经过以下步骤完成监测：
1.打开三通阀7，使水样流入流通池4，通过第一蠕动泵10提供动力抽取海水12，设置第一蠕动泵10的流速，使水样以48mL/min的流速经过孔径50μm的第一过滤器11，过滤掉水样中大部分的沙粒等污染物，再经过孔径为0.7μm的第二过滤器6进入流通池4内。同时打开第二蠕动泵18，以12mL/min流速向流通池内注入臭氧水19，使海水12与臭氧水19以4:1的浓度比混匀，臭氧水19的强氧化性可以与海水12中的DOC发生化学发光反应；
2.化学发光产生的光信号通过凹面镜15汇聚至第二准直透镜5的端面上，光线通过第二准直透镜5将杂散光线转换为平行光，通过光纤3传导至第一准直透镜2的端面，该平行光进入光电倍增管1检测模块检测；
3.闭合三通阀7，第一蠕动泵10持续运转，海水12通过第一排水口8排出，不进入流通池4，通过臭氧水19不断消耗流通池中的DOC，计算光强曲线积分值F，通过代入线性回归算法可得出该海水水样中DOC的含量；
4.测量结束，反向冲洗，关闭第二电磁阀16，三通阀切换至常开状态，第一蠕动泵10反向，以24mL/min的流速运转，同时第二蠕动泵18以24mL/min的流速运转，将臭氧水19对第一过滤器11及第二过滤器6进行反向冲洗10秒，令流路体系保持无污染无附着。
上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行任何限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明所要求保护的技术方案的精神和范围。
Claims (4)
1.一种在线监测海水中溶解性有机碳含量的装置，其特征在于：包括流通池、与流通池开口处连接的水密接头、与流通池上端水密接头相连的第二电磁阀、与流通池下端两个水密接头分别相连的第二蠕动泵和三通阀、与三通阀另一端相连的第一电磁阀、与第一电磁阀相连的第一蠕动泵、设置在流通池内壁的凹面镜、与凹面镜相对设置的第二准直透镜、第一准直透镜、连接第一准直透镜和第二准直透镜的光纤和与第一准直透镜相连的光电倍增管，所述水密接头与流通池的连接处设有紧固件，所述第一蠕动泵可以反向运转，所述凹面镜设置于所述流通池法兰盖内，所述法兰盖可拆卸；
所述流通池下端一个水密接头与流通池的连接处设有第二过滤器，所述第一蠕动泵进水口处连接有第一过滤器；
所述流通池是避光的；
基于上述的一种在线监测海水中溶解性有机碳含量的装置的监测方法，包括如下步骤：
步骤1，打开三通阀，使水样流入流通池，通过第一蠕动泵提供动力抽取海水，设置第一蠕动泵的流速，使水样以48mL/min的流速经过孔径50μm的第一过滤器，过滤掉水样中大部分的污染物，再经过孔径为0.7μm的第二过滤器进入流通池内，同时打开第二蠕动泵，以12mL/min流速向流通池内注入臭氧水，使海水与臭氧水以4:1的浓度比混匀，臭氧水的强氧化性可以与海水中的DOC发生化学发光反应；
步骤2，化学发光产生的光信号通过凹面镜汇聚至第二准直透镜的端面上，光线通过第二准直透镜将杂散光线转换为平行光，通过光纤传导至第一准直透镜的端面，该平行光进入光电倍增管检测模块检测；
步骤3，闭合三通阀，第一蠕动泵持续运转，海水通过第一排水口排出，不进入流通池，通过臭氧水不断消耗流通池中的DOC，计算光强曲线积分值F，通过代入线性回归算法可得出该海水水样中DOC的含量；
步骤4，测量结束，反向冲洗，关闭第二电磁阀，三通阀切换至常开状态，第一蠕动泵反向，以24mL/min的流速运转，同时第二蠕动泵以24mL/min的流速运转，将臭氧水对第一过滤器及第二过滤器进行反向冲洗10秒，令流路体系保持无污染无附着。
2.根据权利要求1所述的一种在线监测海水中溶解性有机碳含量的装置，其特征在于：所述第一过滤器孔径为50μm，第二过滤器孔径为0.7μm。
3.根据权利要求1所述的一种在线监测海水中溶解性有机碳含量的装置，其特征在于：所述第一蠕动泵连接海水，所述第二蠕动泵连接臭氧水。
4.根据权利要求1所述的一种在线监测海水中溶解性有机碳含量的装置，其特征在于：所述第一蠕动泵和第二蠕动泵的流速是可调的。
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