CN107884590A - 一种环保水质自动监测系统 - Google Patents
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Abstract
一种环保水质自动监测系统，包括：进液管路，多通阀，镉柱，试剂瓶，测量系统以及控制器；所述进液管路将水样输入监测系统；所述多通阀分别与流动管路中的组件连通，用于控制流动管路中组件的液体流动；所述镉柱通过多通阀接收水样以及试剂瓶中的试剂，用于将水样中的硝酸盐还原成亚硝酸盐；所述测量系统通过多通阀接收还原后的水样，对于水样中的亚硝酸盐进行检测，根据检测结果确定水样中硝酸盐含量；其中，通过镉柱中隔离液的设置，能够提高镉柱的还原效率从而提高系统的检测精度。
Description
技术领域
本发明涉及一种自动分析系统，尤其是涉及一种环保水质自动监测系统。
背景技术
水体污染主要是指由于人类的排放的污染物进入河流、湖泊、海洋或者地下水中，使得水的物理、化学性质发生了变化，从而降低了水体的使用价值。水体污染会给人类的健康带来严重的威胁，据世界卫生组织报导，全世界75％的疾病与水体污染有关。直
化学性污染是指化学物质(化学品)造成的水污染。这些化学物质有无机有毒物质、需氧污染物质、植物营养物质、有机有毒物质和油类污染物质等。它们大多是由人类活动或人工制造的产品，也有二次污染物。
水中硝酸盐含量相差悬殊，从数十微克／升至数十毫克／升，清洁的地表水中含量较低，受污染的水体，以及一些深层地下水中含量较高。制革废水、酸洗废水、某些生化处理的出水和农田排水等均含大量的硝酸盐。摄入硝酸盐后，经肠道中微生物作用转变成亚硝酸盐而出现毒性作用。水中硝酸盐含量达数十毫克／升时，可致婴儿中毒，当这些盐类浓度超标时，长期饮用这种水会使人畜中毒，甚至致癌。湖泊、水库中硝酸盐过多则会发生富营养化现象，导致水体质量下降，使水体中浮游生物和藻类大量繁殖而消耗水中的溶解氧，从而加速湖泊、水库水体的富营养化和水体质量恶化。因此硝酸盐浓度是水质监测和食品监测的一项重要指标。
水质监测是水资源管理与保护的重要基础，保护水资源的重要手段之一。我国水资源分布非常不均衡，而且很多河流湖泊的水的质量低下，加剧了缺水的严重性。水资源的开发利用都对水质监测提出了更高的要求，这也使水质监测有了更加重要的意义。
现有技术中，镉柱还原法是一种常规的检测硝酸盐的方法，其通过镉柱将硝酸盐还原为亚硝酸盐后，对亚硝酸盐进行检测从而确定硝酸盐的含量。镉柱还原法中，需要保证水样在镉柱中的还原效率达到95％以上，为了保证水样的还原效率，通常采用修正方法设置镉柱的还原系数，通过还原系数对于检测结果进行修正，从而提高检测精度。但是，还原系数需要周期性通过标准溶液确定，步骤繁琐，并且由于其不是实时确定的，存在误差。现有技术中的技术手段还包括，使水样在镉柱中停留足够长的时间，从而使水中的硝酸盐完全反应，但是由于镉柱中的镉粒不能接触空气，需要使水样的高度高于镉粒高度从而避免镉粒失效，然而这样会导致水样中高于镉粒高度的部分水样中的硝酸盐不能够完全反应，降低硝酸盐的还原效率。
发明内容
本发明针对现有技术中的上述缺陷，提供一种环保水质自动监测系统，能够提高水样在镉柱的还原效率，同时避免镉粒与空气接触导致镉粒失效。
作为本发明的一个方面，提供一种环保水质自动监测系统，包括：进液管路，多通阀，镉柱，试剂瓶，测量系统以及控制器；所述进液管路将水样输入监测系统；所述多通阀分别与流动管路中的组件连通，用于控制流动管路中组件的液体流动；所述镉柱通过多通阀接收水样以及试剂瓶中的试剂，用于将水样中的硝酸盐还原成亚硝酸盐；所述测量系统通过多通阀接收还原后的水样，对于水样中的亚硝酸盐进行检测，根据检测结果确定水样中硝酸盐含量；其特征在于：所述试剂瓶包括隔离液试剂，所述隔离液试剂为密度小于水的液体；所述镉柱设置液位传感器，其能够将检测到的镉柱液位传送给所述控制器；所述控制器控制所述镉柱输入输出液体的流动，在进行水样检测时，进行如下操作：（1）保持所述镉柱的隔离液位处于第一高度，关闭所述镉柱的输出；（2）开启所述镉柱的水样输入，使输入水样后镉柱中的液位处于第二高度；（3）关闭所述镉柱的水样输入，保持特定时间，使镉柱中的液体分层，从而位于下层的水样在镉柱中充分进行还原反应；（4）开启所述镉柱的输出直到镉柱中的液位处于略高于第一高度的第三高度，将输出液体到测量系统中进行检测；（5）开启所述镉柱的隔离液输入，使镉柱中的液位处于第三高度和第二高度中间的高度；（6）关闭所述镉柱的隔离液输入，开启所述镉柱的输出至废液瓶，直到所述镉柱中的液位处于第一高度。
优选的，所述第一高度和第二高度之间的液体体积小于所述镉柱中镉粒部分能够容纳的液体体积，从而使镉柱中液体分层后水样完全处于镉柱中的镉粒部分。
优选的，所述镉柱中镉粒的粒径为600μm¬800μm。
优选的，所述镉柱上方设置排气孔。
优选的，所述测量系统通过偶氮染料染色分光光度法测定水样中的亚硝酸盐。
优选的，所述特定时间为5到10分钟。
优选的，所述镉柱中还设置搅拌装置，在步骤（3）中对于镉柱中镉粒上层液体进行搅拌。
优选的，所述试剂瓶还包括再生溶液瓶，通过所述多通阀能够将所述再生溶液输送通过所述镉柱，对镉柱中的镉粒进行活化再生。
优选的，所述再生溶液包括盐酸。
作为本发明的另外一个方面，提供上述环保水质自动监测系统的检测方法，包括如下步骤：（1）保持所述镉柱的隔离液位处于第一高度，关闭所述镉柱的输出；（2）开启所述镉柱的水样输入，使输入水样后镉柱中的液位处于第二高度；（3）关闭所述镉柱的水样输入，保持特定时间，使镉柱中的液体分层，从而位于下层的水样在镉柱中充分进行还原反应；（4）开启所述镉柱的输出直到镉柱中的液位处于略高于第一高度的第三高度，将输出液体到测量系统中进行检测；（5）开启所述镉柱的隔离液输入，使镉柱中的液位处于第三高度和第二高度中间的高度；（6）关闭所述镉柱的隔离液输入，开启所述镉柱的输出至废液瓶，直到所述镉柱中的液位处于第一高度。
附图说明
图1是本发明实施例的环保水质自动监测系统的结构示意图。
图2是本发明实施例的环保水质自动监测系统中镉柱内液体不同状态的示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将使用实施例对本发明进行简单地介绍，显而易见地，下面描述中的仅仅是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些实施例获取其他的技术方案，也属于本发明的公开范围。
本发明实施例的环保水质自动监测系统，参见图1，包括进液管路10，多通阀20，镉柱30，试剂瓶40，测量系统50，控制器60以及废液瓶70。进液管路10用于将被检测水体中的水样实时输入监测系统，为了避免水样中颗粒物以及沉积物对于系统的影响，可以在进液管路10中设置过滤装置，用于过滤水样中的固体杂质。
多通阀20分别与监测系统流动管路中的组件连通，用于控制流动管路中组件的液体流动。监测系统中可以设置蠕动泵，用于对于流动管路中的液体进行泵送。
试剂瓶40包括多个试剂瓶，用于存放不同种类的试剂。试剂瓶40包括隔离液瓶以及再生溶液瓶，隔离液瓶内存放密度低于水样的隔离液试剂，并且隔离液试剂为不影响水样中硝酸根检测的试剂，可以是例如苯。再生溶液瓶内存放再生溶液，通过多通阀20能够将再生溶液输送通过镉柱30，对镉柱30中的镉粒进行活化再生。再生溶液可以是例如盐酸。试剂瓶40中还包括用于测量系统50中反应测量的试剂，可以是磺胺显色剂以及N－1－萘乙二胺盐酸盐。
镉柱30通过多通阀20接收水样以及试剂瓶40中的试剂，用于将通过镉柱20的水样中的硝酸盐还原成亚硝酸盐。镉柱30为竖直设置，其内设置粒径为600μm¬800μm的镉粒，镉粒两端设置脱脂棉。镉柱30上端设置排气孔以及液位传感器80，能够检测镉柱30内的液面高度。
控制器60通过控制阀门控制监测系统中组件的液体输入输出。其中，参见图2中镉柱中液体的液位信息，控制器60接收镉柱30中液位传感器80的液位参数，在进行水样检测时，进行如下操作：（1）保持镉柱30的隔离液位处于第一高度31，关闭镉柱30的输出；参见图2（a），此时镉柱30中仅存在隔离液；（2）开启镉柱30的水样输入，使输入水样后镉柱中的液位处于第二高度32，其中第一高度31和第二高度32之间的液体体积小于镉柱30中镉粒部分能够容纳的液体体积；此时镉柱中液体状态参见图2（b）；（3）关闭镉柱30的水样输入，保持特定时间，使镉柱30中的液体分层，从而使位于水样完全进入镉柱30的镉粒部分，使水样在镉柱30中充分进行还原反应，此时镉柱中的液体状态参见图2（c）；优选的，可以设置搅拌装置或者摇动装置，将镉柱中液体摇晃后静置，加快液体分层速度；（4）开启镉柱30的输出直到镉柱30中的液位处于略高于第一高度31的第三高度33，将输出液体到测量系统50中进行检测，此时镉柱中的液体状态参见图2（d）；（5）开启镉柱30的隔离液输入，使镉柱30中的液位处于第三高度33和第二高度32中间的高度，此时镉柱30中的液体状态参见图2（e）；（6）关闭镉柱30的隔离液输入，开启镉柱30的输出至废液瓶，直到镉柱30中的液位处于第一高度31，参见图2（f）此时镉柱中的液体重新回到初始状态。
控制器60可以间隔特定的周期，将再生溶液瓶中的溶液输送通过镉柱30，用于对镉柱30中的镉粒进行还原再生。
测量系统50通过多通阀20接收镉柱30还原后的水样，通过试剂瓶40输入检测试剂，对于水样中的亚硝酸盐进行检测，根据检测结果确定水样中硝酸盐含量。测量系统50可以使用偶氮染料染色分光光度法测量水样中的亚硝酸盐含量，其中亚硝酸盐与磺胺重氮化，再与盐酸N-(1-萘基)乙二胺偶合，形成玫瑰红色的偶氮染料，用光度计在540nm处进行测定。
通过本发明技术方案的设置，使镉柱中的水样能够完全处于镉粒中足够长时间进行还原，从而提高水样的还原效率，增加检测精度。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。本发明中描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种环保水质自动监测系统，包括：进液管路，多通阀，镉柱，试剂瓶，测量系统以及控制器；所述进液管路将水样输入监测系统；所述多通阀分别与流动管路中的组件连通，用于控制流动管路中组件的液体流动；所述镉柱通过多通阀接收水样以及试剂瓶中的试剂，用于将水样中的硝酸盐还原成亚硝酸盐；所述测量系统通过多通阀接收还原后的水样，对于水样中的亚硝酸盐进行检测，根据检测结果确定水样中硝酸盐含量；其特征在于：所述试剂瓶包括隔离液试剂，所述隔离液试剂为密度小于水的液体；所述镉柱设置液位传感器，其能够将检测到的镉柱液位传送给所述控制器；所述控制器控制所述镉柱输入输出液体的流动，在进行水样检测时，进行如下操作：（1）保持所述镉柱的隔离液位处于第一高度，关闭所述镉柱的输出；（2）开启所述镉柱的水样输入，使输入水样后镉柱中的液位处于第二高度；（3）关闭所述镉柱的水样输入，保持特定时间，使镉柱中的液体分层，从而位于下层的水样在镉柱中充分进行还原反应；（4）开启所述镉柱的输出直到镉柱中的液位处于略高于第一高度的第三高度，将输出液体到测量系统中进行检测；（5）开启所述镉柱的隔离液输入，使镉柱中的液位处于第三高度和第二高度中间的高度；（6）关闭所述镉柱的隔离液输入，开启所述镉柱的输出至废液瓶，直到所述镉柱中的液位处于第一高度。
2.根据权利要求1所述的环保水质自动监测系统，其特征在于：所述镉柱中镉粒的粒径为600μm¬800μm。
3.根据权利要求2所述的环保水质自动监测系统，其特征在于：所述镉柱上方设置排气孔。
4.根据权利要求3所述的环保水质自动监测系统，其特征在于：所述测量系统通过偶氮染料染色分光光度法测定水样中的亚硝酸盐。
5.根据权利要求3－4所述的环保监测系统，其特征在于：所述特定时间为5到10分钟。
6.根据权利要求3－5所述的环保水质自动监测系统，其特征在于：所述试剂瓶还包括再生溶液瓶，通过所述多通阀能够将所述再生溶液输送通过所述镉柱，对镉柱中的镉粒进行活化再生。
7.根据权利要求6所述的环保水质自动监测系统，其特征在于所述再生溶液包括盐酸。
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