CN109298062B - 一种涉水材料动静态浸泡水试验的检测装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种涉水材料动静态浸泡水试验的检测装置和方法，该装置包括浸泡器，浸泡器内设有滤料仓，浸泡器外周有加热装置，浸泡器的下部为集水器，集水器的内壁上设有传感器与外面的水质检测装置连接，集水器的下部设有止水阀，所述的集水器底端通过水管及蠕动泵与滤料仓的上部相通。将集水器的止水阀关闭，开启搅拌装置使浸泡水和滤料充分接触实现静态浸泡；将止水阀打开开启蠕动泵将水从集水器底部流到滤料仓上方加入滤料仓实现循环动态浸泡。本发明可实现动静态自由转换，更接近涉水材料中的实际运行状态，减小了检测误差，无需另外取样送样检测，步骤简单。

Description

一种涉水材料动静态浸泡水试验的检测装置和方法

技术领域

本发明涉及一种涉水材料动静态浸泡水试验的检测装置和方法，属于水质检测技术领域。

背景技术

针对净水设备中所采用的各种材料中产品材质结构多样，生产工艺复杂，潜在有害物质的种类和迁移释放量不明，存在安全隐患等问题。建立涉水材料的安全评价技术，可为实现科学、客观、定量的评价净水产品奠定理论基础。

当前环境污染严重，家用净水器成为人们饮用安全水的最后一道屏障，然而产品存在诸多问题，目前我国对净水器有具体的标准浸泡实验，但为静态浸泡实验，需注意的是静态浸泡不能更好地使材料和浸泡水充分接触，使物质充分溶解，且不能模拟水在涉水材料中的实际运行状态，在进行水质项目检测时还需另外取样送样检测，步骤繁琐，对某些检测项目增加了误差，不能更好地反应实际水质情况。

现有的金属指标检测方法分别有原子吸收光谱法、分光光度法、电感耦合等离子体质谱法。用原子吸收光谱法进行检测的步骤：首先配制单个元素的标液，然后取适量待测水样，启动检测仪器，打开乙炔，将所需用到的灯打开并预热半小时，然后依次进标液和水样，每检测一个金属项目就需要重新进标液和水样，检测一个水样所需时间为1分钟，每次检测都需重新进标液，制作标线，最低检测质量浓度为ppm(mg/L)。步骤繁琐，耗时长，检出限高。电感耦合等离子体质谱法检测步骤：首先配制标液且可将多种金属元素的标准液同时配制到一起，同时打开氦气和氩气，启动检测装置，点火，调用方法等待温度降至2℃且环境温度要保持低温，然后依次进标准液和水样，进一次水样可同时检测多项金属元素，检测时间根据检测项目的数量决定，数量越多，耗时越长，同时检测一个水样中30种元素大约需要5min。最低检测质量浓度ppb(ug/L)。此法要求检测环境温度低、通风等条件严格，且杂质容易将雾化器的管堵塞，对仪器配置要求高，元素数量过多还需添加内标元素以减小误差。分光光度法的步骤：取适量待测水样于50ml具塞比色管中，加入不同量的标准使用液，再加纯水和缓冲溶液，震荡摇匀静置30min，设置分光光度计的波长，测量其吸光度，然后将结果绘制标准曲线，从曲线上找出水样中元素的质量，最低检测质量为ug。此法每次只能检测出一种元素，操作步骤复杂，时间长，且人为操作误差大。假若需测多个金属指标，需用到的缓冲液、标准液及各种容器数量多。

寻求一种能随时切换动静态浸泡实验，且能实现实时水质检测是有必要的；同时探索检测速度快、精度高的检测方法也有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是克服上述不足而提供一种涉水材料动静态浸泡水试验的检测装置和方法。

本发明采取的技术方案为：

一种涉水材料动静态浸泡水试验的检测装置，包括浸泡器，浸泡器内设有滤料仓，浸泡器外周有加热装置，浸泡器的下部为集水器，集水器的内壁上设有传感器与外面的水质检测装置连接，集水器的下部设有止水阀，所述的集水器底端通过水管及蠕动泵与滤料仓的上部相通。

所述的滤料仓为带滤孔的圆桶形。滤料仓与浸泡器间留有水流间隙，滤孔从上而下分为三段，且每段的滤孔孔径不同，由上而下逐渐变小，以防滤料流出，随时更换不同种滤料，清洗简便。

所述的滤料仓内设有搅拌装置。所述的滤料仓上端设有加药口。加药口的作用是可随时加入pH缓冲溶液，调节浸泡水的pH值；加入次氯化钠，调节浸泡水中的余氯。

所述的传感器为以掺硼金刚石BDD(Boron Doped Diamond)电极构建的电化学传感器。所述的水质检测装置包括与传感器相连的主板处理器，与主板处理器连接的显示器、存储器，还包括内置电池。传感器反馈信号到主板处理器处理，将结果显示在显示器上，并将数据储存在存储器内，存储器可通过操作板导出数据。水质检测装置设有低功耗、高速度、低成本的多核主板处理器，还可包括恒压扫描源、微弱电流采集处理单元(DAC、ADC指标突出例如具有高速、高精度、低能耗的特点)，完成整个测量周期的载体。以先进的BDD电极构建的三电极体系(BBD为工作电极，Pt电极为对电极，Ag/AgCl电极为参考电极)为电化学传感器。水质检测装置通过设置可实现自动检测，实现实时检测，且能将数据进行储存；通过基于BDD电极的方波脉冲溶出伏安法使检测装置能够测量多种重金属，并且表现出良好的稳定性；通过高性能恒压扫描源和微弱电流信号采集处理单元提高了仪器的精确率，项目检出下限为0.1ppb。

所述的加热装置为油浴加热装置。

所述的集水器为漏斗形。

所述的集水器底端的水管上设有取水口。

所述的浸泡器及加热装置由底座支架支撑。

所述的止水阀优选电磁阀。

用上述装置进行涉水材料动静态浸泡水试验的检测方法，将初筛过的材料按照粒径从小到大依次放在滤料仓中，加浸泡水，将集水器的止水阀关闭，开启搅拌装置使浸泡水和滤料充分接触实现静态浸泡，并用水质检测装置检测；将止水阀打开，关闭搅拌装置，开启蠕动泵将水从集水器底部流到滤料仓上方加入滤料仓实现循环动态浸泡，并用水质检测装置检测。

所述的浸泡水由加热装置加热至15到50℃，优选油浴加热。

所述的循环动态浸泡需的时间为24小时，且24小时内一直为循环状态。

所述的水质检测装置可检测色度、pH、耗氧量、镉、铜、汞、铅等水质项目，从而反应水质质量情况。

所述的检测用方波脉冲溶出伏安法实现浸泡水中重金属离子浓度的直接检测，检测时，在一定沉积电位和时间进行重金属离子的富集，富集结束后静止10s，由负向正方向扫描，在特定的电位下，重金属在BBD电极上溶出。该法弥补了原子光谱、质谱分析和分光光度等测试方法在检测过程中的某些不足(例如仪器规格、标液繁多、操作步骤复杂等)。

所述的检测为多项检测时：有pH与耗氧量电极、重金属检测电极，在检测过程中两个(pH和耗氧量可用一个电极)电极同时工作，且平行放置。

本发明的有益效果是：

(1)滤料与浸泡水接触方式，不仅接近涉水材料中的实际运行状态，更使得材料和浸泡水充分接触，检测结果更为可靠。

(2)传感器嵌入到收集器里，可直接实时检测，无需另外取样送样检测，步骤简单，避免传统取样方式上的二次污染。

(3)此检测装置通过传感器检测水样中的多项指标，避免由于水样中的杂质堵塞管路，对检测环境要求简单；检测速度快，精度高，操作安全，最低检测质量浓度为ppb(ug/L)，检出下限低，具有独特的电极优势。

(4)油浴加热，温度保持稳定性好，选择性开启关闭电磁阀，实现自由转换动静态实验。

(5)内置电池使得装置能在任何情况下运行，方便携带，避免遇到外接电源停电等断电情况。

(6)检测装置带有存储器和usb插口，能自动储存检测数据，且可以通过u盘等方式导出。

附图说明

图1为本发明涉水材料动静态浸泡水试验的检测装置的结构图；

图2为本发明滤料仓的结构示意图；

其中，1.浸泡器，2.滤料仓，3.加热装置，4.集水器，5.传感器，6.水质检测装置，7.止水阀，8.蠕动泵，9.搅拌装置，10.加药口，11.主板处理器，12.显示器，13.存储器，14.取水口，15.底座支架，16.操作盘，17.内置电池。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例进一步说明。

实施例1

如图1所示，一种涉水材料动静态浸泡水试验的检测装置，包括浸泡器1，浸泡器1内设有滤料仓2，浸泡器1外周有加热装置3，浸泡器1的下部为漏斗形的集水器4，集水器4的内壁上设有传感器5与外面的水质检测装置6连接，集水器4的下部设有电磁阀作止水阀7，所述的集水器4底端通过水管及蠕动泵8与滤料仓2的上部相通。所述的滤料仓2为带滤孔的圆桶形，滤料仓2与浸泡器1间留有水流间隙，滤孔从上而下分为三段，且每段的滤孔孔径不同，由上而下逐渐变小，滤料仓2内设有搅拌装置9，滤料仓2上端设有加药口10。集水器4底端的水管上设有取水口14。浸泡器1及加热装置2由底座支架15支撑。

水质检测装置6包括与传感器5相连的主板处理器11，与主板处理器11连接的显示器12、存储器13，还包括内置电池17。水质检测装置设有低功耗、高速度、低成本的多核主板处理器，还包括恒压扫描源、微弱电流采集处理单元(DAC、ADC指标突出例如具有高速、高精度、低能耗的特点)，完成整个测量周期的载体。以先进的BDD电极构建的三电极体系(BBD为工作电极，Pt电极为对电极，Ag/AgCl电极为参考电极)为电化学传感器。传感器5反馈信号到主板处理器11处理，将结果显示在显示器12上，并将数据储存在存储器13内，存储器13可通过操作板16导出数据。

用上述装置进行涉水材料动静态浸泡水试验的检测方法，将材料放在滤料仓中，加浸泡水，将集水器的止水阀关闭，开启搅拌装置使浸泡水和滤料充分接触实现静态浸泡，并用水质检测装置检测；将止水阀打开开启蠕动泵将水从集水器底部流到滤料仓上方加入滤料仓实现循环动态浸泡，并用水质检测装置检测。浸泡水由油浴加热装置加热至15到50℃。所述的循环动态浸泡需的时间为24小时，24小时内一直为循环状态。该检测装置可检测色度、pH、耗氧量、镉、铬、铝、铅等水质项目，从而反应水质质量情况。具体标准如下，pH(改变量≤0.5)、耗氧量(增加量≤1mg/L)、镉(增加量≤0.0005mg/L)、铜(增加量≤0.2mg/L)、铅(增加量≤0.001mg/L)、汞(增加量≤0.0002mg/L)、色(增加量≤5度)、嗅(浸泡后水无异臭)。其中色度检测方法为现场取适量水样与铂-钴标准色列进行比较；嗅为取适量水样震荡摇匀，从瓶口嗅水的气味，用适当文字描述并记录其强度；其他指标均通过传感器并经检测装置检出。用方波脉冲溶出伏安法法实现浸泡水中重金属离子浓度的直接自动检测，重金属离子检测时，在一定沉积电位和时间进行重金属离子的富集，富集结束后静止10s，由负向正方向扫描，在特定的电位下，重金属在BBD电极上溶出。方波脉冲溶出伏安法具体参数为：步长2mV，脉冲频率25HZ，脉冲尺寸25mV，每次电极测量后，对BBD电极施加1V电压，持续60s，将电极表面残留的重金属全部溶出，从而保证测量的重复性。多项检测时：有pH与耗氧量电极、重金属检测电极，在检测过程中两个(pH和耗氧量可用一个电极)电极同时工作，且平行放置。

以上是结合具体实施例对本发明的详细介绍，本发明的保护范围不限于此。

Claims (7)

1.一种涉水材料动静态浸泡水试验的检测装置，其特征是，包括浸泡器，浸泡器内设有滤料仓，浸泡器外周有加热装置，浸泡器的下部为集水器，集水器的内壁上设有传感器与外面的水质检测装置连接，集水器的下部设有止水阀，所述的集水器底端通过水管及蠕动泵与滤料仓的上部相通；所述的滤料仓为带滤孔的圆桶形，滤料仓与浸泡器间留有水流间隙，滤孔从上而下分为三段，且每段的滤孔孔径不同，由上而下逐渐变小；所述的传感器为以BDD电极构建的三电极体系的电化学传感器。

2.根据权利要求1所述的一种涉水材料动静态浸泡水试验的检测装置，其特征是，所述的滤料仓内设有搅拌装置，滤料仓上端设有加药口。

3.根据权利要求1所述的一种涉水材料动静态浸泡水试验的检测装置，其特征是，所述的水质检测装置包括与传感器相连的主板处理器，与主板处理器连接的显示器、存储器，还包括内置电池。

4.根据权利要求3所述的一种涉水材料动静态浸泡水试验的检测装置，其特征是，所述的水质检测装置还包括恒压扫描源、微弱电流采集处理单元。

5.用权利要求1-4任一项所述的装置进行涉水材料动静态浸泡水试验的检测方法，其特征是，将材料放在滤料仓中，加浸泡水，将集水器的止水阀关闭，开启搅拌装置使浸泡水和滤料充分接触实现静态浸泡，并用水质检测装置检测；将止水阀打开开启蠕动泵将水从集水器底部流到滤料仓上方加入滤料仓实现循环动态浸泡，并用水质检测装置检测；所述的检测用方波脉冲溶出伏安法实现浸泡水中重金属离子浓度的直接检测。

6.根据权利要求5所述的涉水材料动静态浸泡水试验的检测方法，其特征是，所述的浸泡水由加热装置加热至15到50℃；所述的循环动态浸泡需的时间为24小时，且24小时内一直为循环状态。

7.根据权利要求5所述的涉水材料动静态浸泡水试验的检测方法，其特征是，所述的检测能实现色度、pH、耗氧量、重金属离子浓度的多项检测。