CN107727792A - 一种高锰酸盐指数分析仪及高锰酸盐指数分析方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种高锰酸盐指数分析仪及高锰酸盐指数分析方法，包括底座、控制器，待测样品区、水浴加热消解区和保温滴定区，待测样品区内设置有待测样品位，水浴加热消解区内设置有多组水浴加热模块，水浴加热模块与控制器通讯连接，保温滴定区包括有滴定位和保温模块，每一滴定位的下方均设置有磁力搅拌器，保温模块、磁力搅拌器与控制器通讯；底座上设置有第一机械臂和第二机械臂，第二机械臂上设置有颜色感应元件和加液滴定组件，滴定组件、颜色感应元件、第一机械臂、第二机械臂均与控制器通讯连接。通过本发明解决了解决现有技术中的高锰酸盐进行指数分析时存在的精度低、效率低的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种高锰酸盐指数分析仪。
背景技术
现有技术在对高锰酸盐进行指数分析时，先通过人工滴管手动在每个样品中滴加所需试剂，人工添加，精确度低误差大，添加完成后，将每个样品人工手动拿取到加热区域进行加热消解，加热区的结构为多个样品瓶同时放置在一个盛放有水的容器中进行加热，由于所有样品均在一个容器中加热，受热面积，被加热的程度也不同，存在对每个样品的加热不均匀的问题；加热完成后的样品通过人工手动拿取到滴定的区域进行滴定，向其中一个样品中手动滴定一定量的试剂后，等待试剂发生反应，通过目测观察颜色变化是否达到设定颜色，准确性差，没有达到设定颜色继续滴定，再观察，达到设定颜色后进入下一个样品滴定操作，耗费大量等待时间，检测效率低。
发明内容
本发明提供一种高锰酸盐指数分析仪，解决现有技术中的对高锰酸盐进行指数分析时存在的精度低、效率低的问题。
为达到解决上述技术问题的目的，本发明采用所提出的高锰酸盐指数分析仪采用以下技术方案予以实现：
一种高锰酸盐指数分析仪，包括底座、控制器，沿底座长度方向依次设置有待测样品区、水浴加热消解区和保温滴定区，所述待测样品区内设置有用于容置待测的样品的待测样品位，所述水浴加热消解区内设置有多组对每个样品单独控制的水浴加热模块，所述水浴加热模块与所述控制器通讯连接，所述保温滴定区包括有多个滴定位和对所有滴定位的样品同时保温的保温模块，每一滴定位的下方均设置有磁力搅拌器，所述保温模块、磁力搅拌器与所述控制器通讯连接；所述底座上滑动的设置有第一机械臂和第二机械臂，所述第一机械臂用于抓取样品，在所述第二机械臂上设置有一套颜色感应元件和加液滴定组件，所述第二机械臂带动所述颜色感应元件和加液滴定组件在保温滴定区循环移动，所述滴定组件、颜色感应元件、第一机械臂、第二机械臂均与所述控制器通讯连接。
本发明还提出一种基于高锰酸盐指数分析仪的高锰酸盐指数分析方法，包括如下步骤：
（1）将已加入水样的样品瓶置于待测区，向样品瓶内添加高锰酸钾、浓硫酸试剂，形成待测的样品；
（2）样品消解：将样品依次通过第一机械臂抓取到水浴加热消解区，水浴加热模块按照固定位置顺序编号，样品被依次抓取至各个水浴加热模块中进行消解，以放置样品后水浴加热模块中的水重新开始沸腾为起点各自单独开始计时，到达三十分钟的消解时间，样品消解完毕；
（3）样品保温滴定：第一机械臂抓取消解后的样品进入保温滴定区，通过保温模块对保温区每个样品进行保温，通过第二机械臂带动滴定组件移动对保温滴定区内的样品依次逐个添加草酸钠试剂，同时控制器控制磁力搅拌器搅拌，直至所有样品均加入草酸钠试剂之后，再循环到第一个滴定位，开始逐个添加高锰酸钾进行滴定，通过颜色感应元件进行颜色判别，如果未检测到样品颜色到达设定颜色，则继续滴定和搅拌，然后移动到第二个滴定位，依次循环，直到有样品检测到颜色变化达到设定颜色，则跳过此样品，最后直到所有样品颜色变化达到设定颜色，滴定完毕；
（4）计算分析高锰酸盐指数：通过滴定组件向控制器反馈的每个样品的高锰酸盐试剂的容量，控制器记录每一个滴定位所添加的溶液体积，计算出相应样品的高锰酸盐指数。
本发明还包括以下附加技术特征：
进一步的，所述第一机械臂上还设置有一组用于向样品中添加反应所需试剂的加液组件，所述加液组件包括柱塞泵和与所述柱塞泵连通的加液口。
进一步的，所述加液滴定组件包括滴定液注入口和与所述滴定液注入口连通的滴定柱塞泵。
进一步的，所述水浴加热模块包括用于放置样品瓶的不锈钢容器、第一加热环、用于检测水量的第一石墨棒和用于检测温度的第一温度传感器，所述第一温度传感器、第一石墨棒和第一加热环均与所述控制器通讯连接。
进一步的，所述保温模块包括有用于放置多个滴定位的保温容器、设置在所述保温容器内的第二加热环、第二石墨棒、第二温度传感器和循环水泵，所述滴定位为设置在保温容器上的滴定插装位，所述保温容器内设置有水，所述水与所述循环水泵连接，所述第二温度传感器、第二石墨棒和第二加热环均与所述控制器通讯连接。
进一步的，所述待测样品位包括可拆卸式设置在所述底座上的样品放置容器，在所述样品放置容器上设置有多个用于插装样品瓶的样品孔位。
进一步的，所述第二机械臂包括滑块和驱动装置，所述底座侧壁上设置有水平滑轨，所述驱动装置驱动所述滑块沿所述水平滑轨在所述保温滴定区的滴定位之间来回移动。
进一步的，所述第一机械臂为机械手，在所述底座侧壁上设置有滑动轨道，所述机械手可滑动到设置在所述滑动轨道上。
本发明存在以下优点和积极效果：
本发明提出一种高锰酸盐指数分析仪，包括有底座、沿底座长度方向依次设置有待测样品区、水浴加热消解区和保温滴定区，本发明中的待测样品区用于放置样品，在消解区内设置有多组对每个样品单独控制的水浴加热模块，待测样品区中的样品可通过第一机械手抓取到水浴加热消解区中进行加热消解，每一个样品可单独对应对其进行控制的水浴加热模块进行加热，实现了对每个样品的单独加热消解，同时本发明将所述水浴加热模块与所述控制器通讯连接，可将每个样品的水浴加热的信息分别单独传递给控制器，以便于控制器记录，确保了每个样品都被进行均匀的加热分解；提高了高锰酸盐指数分析的精度；加热消解后的样品经过第一机械臂夹持到保温滴定区进行保温滴定，在保温滴定区包括有多个滴定位和对所有滴定位同时保温的保温模块，每一滴定位的下方均设置有磁力搅拌器，所述保温模块、磁力搅拌器与所述控制器通讯连接；在所述第二机械臂上设置有一套颜色感应元件和加液滴定组件，通过第二机械臂沿底座侧壁来回移动可带动所述颜色感应元件和加液滴定组件在保温滴定区循环移动，实现对多个滴定位的依次循环滴定，在第二机械臂带动加热滴定组件滴定其中一个滴定位时，传递信号给控制器，位于其下方的磁力搅拌器开始搅拌，此时属于试剂反应变色还需要一段时间，可通过第二机械臂带动加热滴定组件继续进行下一个样品滴定，采用此种循环移动滴定的方式，利用了滴定反应的颜色变化滞后时间，使所有的等待时间被充分利用，在不增加成本的基础上提高了检测效率，所述滴定组件、颜色感应元件、第一机械臂、第二机械臂均与所述控制器通讯连接，同时当被滴定的样品颜色达到设定颜色时，无需人眼目测，通过颜色感应元件可自动感应检测到样品颜色变化并将信号传递给控制器，使其不再对其进行滴定，颜色的识别通过自动识别，提高了识别的准确性。
附图说明
图1为本发明高锰酸盐指数分析仪的主视图；
图2为本发明高锰酸盐指数分析仪的俯视图；
图3为本发明基于高锰酸盐指数分析仪的高锰酸盐指数分析方法的步骤示意图。
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，本发明提出一种高锰酸盐指数分析仪，参照图1-3 所示，包括底座1、作为整个设备的基础，为整个设备的承载基体，控制器，主要用于个各个电子元件之间进行通讯，接收或发出信号给各个电子元件，实现与各个电子元件之间信息的交互和对各个电子元件发出信号控制其进一步的动作，进一步的，本实施例中还可设置一人机交互系统，其对应和控制器之间连接，实现控制和信号的传输显示。
具体的，本实施例中沿底座1长度方向依次设置有待测样品区2、水浴加热消解区3和保温滴定区4，待测样品区2、水浴加热消解区3和保温滴定区4依次按顺序排列设置，便于样品依次进行相关操作，缩短了样品移动路径，提高了检测效率。
在待测样品区2内设置有用于容置待测的样品的待测样品位，待测样品初始状态时放置在待测样品区2的待测样品位上，具体的，本实施例中的待测样品位包括可拆卸式设置在所述底座1上的样品放置容器21，在所述样品放置容器21上设置有多个用于插装样品瓶的样品孔位22。在放置样品瓶时，可先将样品放置容器21拆卸下来，然后将样品瓶一一放置完成后再放入到待测样品区2内，实现了样品瓶的快速放置，方便快捷。
待测样品区2中的待测样品可被抓取到水浴加热消解区3中，具体的，本实施例中的所述水浴加热消解区3内设置有多组对每个样品单独控制的水浴加热模块，通过水浴加热模块对样品加热一定的时间进行消解，水浴加热模块设置多组，每一组水浴加热模块对应一组样品，对一个样品进行加热，对每个样品的加热实现了单独的加热控制，有效的避免了因多个样品同时放置在一个加热容器中加热导致的各个样品加热不均匀的问题的产生，提高了样品检测的准确性，为实现对每个样品的加热温度等参数进行控制和记录，本实施例中的所述水浴加热模块与所述控制器通讯连接，可用于实时和控制器通讯。
具体的，本实施例中的每一个水浴加热模块均包括用于放置样品瓶的不锈钢容器、第一加热环、用于检测水量的第一石墨棒和用于检测温度的第一温度传感器，所述第一温度传感器、第一石墨棒和第一加热环均与所述控制器通讯连接。通过第一加热环对样品进行加热，同时通过第一石墨棒用于实时监测液位的变化，通过第一温度传感器实时监测加热的温度，通过第一石墨棒、第一温度传感器采集的信号实时传递给控制器，然后可通过控制器来控制第一加热环的加热程度或开闭，当加热达到加热消解时间无需继续加热时，则可控制器发信号给第一加热环断开不在进行加热。通过独立控制每个样品的水浴加热时间不仅使得每个样品的加热更加均匀而且使得每个样品的加热时间控制可以精确到秒，消解加热时间更精确，提高了样品检测精度。
消解后的样品被依次抓取到保温滴定区4中进行保温滴定，具体的，所述保温滴定区4包括有多个滴定位41和对所有滴定位41内样品同时保温的保温模块42，通过保温模块42对多个滴定位41内的样品同时实现保温，进一步的，所述保温模块42包括有保温容器、设置在所述保温容器内的第二加热环、第二石墨棒、第二温度传感器和循环水泵，所述滴定位41为设置在保温容器上的滴定插装位，样品插装在滴定位41内，优选的，保温容器为透明容器，所述保温容器内设置有水，所述水与所述循环水泵连接，通过外接循环水泵确保温容器中始终循环有一定温度的水，实现保温功能，所述第二温度传感器、第二石墨棒和第二加热环均与所述控制器通讯连接，用于和控制器之间实现信号的通讯，同时通过控制器控制第二加热环进一步控制水温。
在每一滴定位41的下方均设置有磁力搅拌器43，磁力搅拌器43与所述控制器通讯连接；在样品滴定时可传递信号给控制器，通过控制器发出信号控制磁力搅拌器43动作对试剂进行搅拌。
为实现对样品的自动化抓取，在所述底座1上滑动的设置有第一机械臂5和第二机械臂6，具体的，第一机械臂5用于抓取样品，第一机械,5可在抓取样品在待测样品区2、水浴加热消解区3和保温滴定区4之间移动，实现对样品的拿取和放置，在所述第二机械臂6上设置有一套颜色感应元件7和加液滴定组件8，优选的，颜色感应元件7为颜色传感器，颜色感应元件7用于对待测样品颜色变化进行识别判定，加液滴定组件8主要用于实现对保温滴定区4的样品进行加液滴定，设置一套颜色感应元件7和加液滴定组件8可减少生产成本，在所述第二机械臂6沿底座1滑动时可带动所述颜色感应元件7和加液滴定组件8在保温滴定区4内循环移动，实现对保温滴定区4内部样品的依次循环滴定，即先进行第一个样品的滴定，加液滴定组件8传递信号给控制器，控制器控制磁力搅拌器43搅拌，第一个样品滴定完成后通过控制器控制第二机械臂6移动至第二个样品处进行滴定，依次循环滴定。
优选的，所述加液滴定组件8包括滴定液注入口81和与所述滴定液注入口81连通的滴定柱塞泵82，通过滴定柱塞泵82可实现定量给量的效果，对所需添加的试剂实现添加量的精确控制，所述加液滴定组件8、颜色感应元件7、第一机械臂5、第二机械臂6均与所述控制器通讯连接，实现与控制器之间的相互通信。
本实施例中通过设置颜色感应元件7，使得从水浴中取出的样品可以无需顾虑容器外壁水珠对颜色判别的影响，使得水浴加热的样品可以直接通过颜色传感器直接判别颜色终点，提高了颜色判别的准确性。
进一步的，本实施例中为实现对待测样品的自动添加，实现完全自动化，在第一机械臂5上还设置有所述第一机械臂5上还设置有一组用于向样品中添加反应所需试剂的加液组件，所述加液组件包括柱塞泵和与所述柱塞泵连通的加液口。在第一机械臂5沿底座1侧壁滑动时，可带动位于其上方设置的加液组件同步移动，实现对位于待测样品区2中样品的试剂的添加。
为实现第二机械臂6可沿底座1侧壁滑动，实现循环滴定，第二机械臂6的具体结构为滑块和驱动装置，驱动装置可以为电机或气缸等，驱动装置对应和控制器通讯连接，通过控制器可发出控制信号使其驱动滑块动作，在所述底座1侧壁上设置有水平滑轨，所述驱动装置动作时驱动所述滑块沿所述水平滑轨在所述保温滴定区4的滴定位41之间来回移动，实现对保温滴定区4的滴定位41的滴定。
优选的，本实施例中的所述第一机械臂5为机械手，在所述底座1侧壁上设置有滑动轨道，所述机械手可滑动到设置在所述滑动轨道上。机械手可接收控制器信号，接收信号后可进行抓取动作或沿滑动轨道的移动动作。
本实施例中还提出一种上述技术方案中的高锰酸盐指数分析仪的高锰酸盐指数分析方法，包括如下步骤：
（1）将已加入水样的样品瓶置于待测区，向样品瓶内添加高锰酸钾、浓硫酸试剂，形成待测的样品；
（2）样品消解：将样品依次通过第一机械臂5抓取到水浴加热消解区3，水浴加热模块按照固定位置顺序编号，样品被依次抓取至各个水浴加热模块中进行消解，以放置样品后水浴加热模块中的水重新开始沸腾为起点各自单独开始计时，到达三十分钟的消解时间，样品消解完毕；
（3）样品保温滴定：第一机械臂5抓取消解后的样品进入保温滴定区4，同时水浴停止加热。通过保温模块42对保温滴定区3中所有样品进行保温，通过第二机械6臂带动加液滴定组件8移动对保温滴定区3内的样品依次逐个添加10ml草酸钠试剂，同时控制器控制磁力搅拌器43搅拌，即：当第一个待测样品加入一定量滴定液后，控制器控制位于其下方的磁力搅拌器43搅拌溶液，溶液颜色变化的滴定化学反应需要一段时间，在此期间颜色感应元件7和滴定液注入口81移动到下一个滴定位41上，进行滴定操作，直至所有样品均加入草酸钠试剂之后，再循环到第一个滴定位41，开始逐个添加高锰酸钾进行滴定，通过颜色感应元件7进行颜色判别，如果未检测到样品颜色到达设定颜色，则继续滴定和搅拌，然后移动到第二个滴定位41，依次循环，直到有样品检测到颜色变化达到设定颜色，则跳过此样品，最后直到所有样品颜色变化达到设定颜色，滴定完毕；
（4）计算分析高锰酸盐指数：通过加液滴定组件8中的柱塞泵82向控制器反馈的每个样品添加的试剂的容量，控制器记录每一个滴定位41所添加的溶液体积，计算出相应样品的高锰酸盐指数。
滴定完成的样品通过第一机械臂5送回待测样品区2的原位置。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其进行限制；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 (9)
1.一种高锰酸盐指数分析仪，包括底座、控制器，沿底座长度方向依次设置有待测样品区、水浴加热消解区和保温滴定区，所述待测样品区内设置有用于容置待测的样品的待测样品位，所述水浴加热消解区内设置有多组对每个样品单独控制的水浴加热模块，所述水浴加热模块与所述控制器通讯连接，所述保温滴定区包括有多个滴定位和对所有滴定位内样品同时保温的保温模块，每一滴定位的下方均设置有磁力搅拌器，所述保温模块、磁力搅拌器与所述控制器通讯连接；所述底座上滑动的设置有第一机械臂和第二机械臂，所述第一机械臂用于抓取样品，在所述第二机械臂上设置有一套颜色感应元件和加液滴定组件，所述第二机械臂带动所述颜色感应元件和加液滴定组件在保温滴定区循环移动，所述滴定组件、颜色感应元件、第一机械臂、第二机械臂均与所述控制器通讯连接。
2.根据权利要求1所述的高锰酸盐指数分析仪，其特征在于，在所述第一机械臂上还设置有一组用于向样品中添加反应所需试剂的加液组件，所述加液组件包括柱塞泵和与所述柱塞泵连通的加液口。
3.根据权利要求1所述的高锰酸盐指数分析仪，其特征在于，所述加液滴定组件包括滴定液注入口和与所述滴定液注入口连通的滴定柱塞泵。
4.根据权利要求1所述高锰酸盐指数分析仪，其特征在于，所述水浴加热模块包括用于放置样品瓶的不锈钢容器、第一加热环、用于检测水量的第一石墨棒和用于检测温度的第一温度传感器，所述第一温度传感器、第一石墨棒和第一加热环均与所述控制器通讯连接。
5.根据权利要求1所述的高锰酸盐指数分析仪，其特征在于，所述保温模块包括有保温容器、设置在所述保温容器内的第二加热环、第二石墨棒、第二温度传感器和循环水泵，所述滴定位为设置在保温容器上的滴定插装位，所述保温容器内设置有水，所述水与所述循环水泵连接，所述第二温度传感器、第二石墨棒和第二加热环均与所述控制器通讯连接。
6.根据权利要求1所述的高锰酸盐指数分析仪，其特征在于，所述待测样品位包括可拆卸式设置在所述底座上的样品放置容器，在所述样品放置容器上设置有多个用于插装样品瓶的样品孔位。
7.根据权利要求1所述的高锰酸盐指数分析仪，其特征在于，所述第二机械臂包括滑块和驱动装置，所述底座侧壁上设置有水平滑轨，所述驱动装置驱动所述滑块沿所述水平滑轨在所述保温滴定区的滴定位之间来回移动。
8.根据权利要求1所述的高锰酸盐指数分析仪，其特征在于，所述第一机械臂为机械手，在所述底座侧壁上设置有滑动轨道，所述机械手可滑动到设置在所述滑动轨道上。
9.一种基于高锰酸盐指数分析仪的高锰酸盐指数分析方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将已加入水样的样品瓶置于待测区，向样品瓶内添加高锰酸钾、浓硫酸试剂，形成待测的样品；
（2）样品消解：将样品依次通过第一机械臂抓取到水浴加热消解区，水浴加热模块按照固定位置顺序编号，样品被依次抓取至各个水浴加热模块中进行消解，以放置样品后水浴加热模块中的水重新开始沸腾为起点各自单独开始计时，到达三十分钟的消解时间，样品消解完毕；
（3）样品保温滴定：第一机械臂抓取消解后的样品进入保温滴定区，通过保温模块对保温区每个样品进行保温，通过第二机械臂带动滴定组件移动对保温滴定区内的样品依次逐个添加草酸钠试剂，同时控制器控制磁力搅拌器搅拌，直至所有样品均加入草酸钠试剂之后，再循环到第一个滴定位，开始逐个添加高锰酸钾进行滴定，通过颜色感应元件进行颜色判别，如果未检测到样品颜色到达设定颜色，则继续滴定和搅拌，然后移动到第二个滴定位，依次循环，直到有样品检测到颜色变化达到设定颜色，则跳过此样品，最后直到所有样品颜色变化达到设定颜色，滴定完毕；
（4）计算分析高锰酸盐指数：通过滴定组件向控制器反馈的每个样品的添加试剂的容量，控制器记录每一个滴定位所添加的溶液体积，计算出相应样品的高锰酸盐指数。
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