CN110031598A - 一种全自动水质硫化物酸化吹气检测系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种全自动水质硫化物酸化吹气检测系统，包括水质预处理装置、硫化物酸化吹气装置硫化物固定装置和废液收集装置；所述水质预处理装置与所述硫化物酸化吹气装置连接；所述硫化物酸化吹气装置的气体出口与硫化物固定装置连接，所述硫化物酸化吹气装置的废液出口与废液收集装置连接；所述水质预处理装置使待测水样中的固体颗粒物沉淀，并将预处理后的待测水样送入硫化物酸化吹气装置中；所述硫化物酸化吹气装置将待测水样中的硫化物酸化，并采用氮气将酸化后的硫化物吹出进入所述硫化物固定装置；除去硫化物的废液进入所述废液收集装置。与现有技术相比，本发明具有检测精度高、操作方便、自动化程度高、节省人力物力等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种水质硫化物检测设备，尤其是涉及一种全自动水质硫化物酸化吹气检测系统。
背景技术
水中的硫化物包括溶解性的H2S、HS-、S2-，存在于悬浮物中的可溶性硫化物、酸可溶性金属硫化物以及未电离的有机、无机类硫化物。硫化氢易从水中逸散于空气，产生臭鸡蛋味，且毒性很大，水中只要含有零点零几毫克/升的硫化氢，就会引起不适；可危害细胞色素、氧化酶，造成细胞组织缺氧，甚至危及生命。因此，控制水中、土壤中硫化物指标是环境保护建设中非常重要的一环。
现有方式是对地面水、地下水、生活污水、工业废水、海水以及土壤样品进行硫化物含量检测，以进行后续改善。通常在硫化物检测前需对样品进行预处理，其主要包括酸化、吹取、吸收三个步骤，预处理可方便有效的测量出样品中硫化物的含量。
现对于一些含有固体颗粒的水样品，由于固体颗粒会沉积，容易堵塞测试设备的管路，造成测试结果不准、设备需要经常检修；并且现有设备的酸化过程中对酸的加热通常为水浴加热、这种加热存在较大的滞后缺陷，不能够及时调节酸液的加热温度，从而影响流化物的酸化过程，也会造成最后测试结果的不准确；并且现有技术中一般酸液和水样的混合、酸化、吹取均在一个反应器中，造成酸化不完全，试验结果不准确；最后目前检测设备普遍存在结构比较简单，自动化程度不高，需要用户手工控制液体进样的过程，造成水样检测试验操作不便、耗费人力。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种全自动水质硫化物酸化吹气检测系统。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种全自动水质硫化物酸化吹气检测系统，其特征在于，包括水质预处理装置、硫化物酸化吹气装置硫化物固定装置和废液收集装置；所述水质预处理装置与所述硫化物酸化吹气装置连接；所述硫化物酸化吹气装置的气体出口与硫化物固定装置连接，所述硫化物酸化吹气装置的废液出口与废液收集装置连接；
所述水质预处理装置使待测水样中的固体颗粒物沉淀，并将预处理后的待测水样送入硫化物酸化吹气装置中；所述硫化物酸化吹气装置将待测水样中的硫化物酸化，并采用氮气将酸化后的硫化物吹出进入所述硫化物固定装置；除去硫化物的废液进入所述废液收集装置。
本发明的装置增加了水样的预处理技术，通过沉淀池把水样中的固体颗粒物沉淀下来，为后续的酸化、吹取以及吸收三个步骤提供了一个洁净的水样，防止固体颗粒沉降影响后续的试验，例如堵塞管道、影响后续酸液的加热效果以及酸液与硫化物的反应效果等等，减少对设备的损害，避免检修。
所述硫化物酸化吹气装置包括第二混合器，与所述第二混合器进口连接的氮气钢瓶和酸化气体进样机构，与所述第二混合器出口连接的反应器，以及与所述混合机构出口连接的气液分离器，该气液分离器设有气体出口和废液出口，分别与所述硫化物固定装置和废液收集装置连接。
所述反应器为反应圈式反应器。
所述反应圈式反应器包括缠绕布置的反应管，该反应管的缠绕圈数为18-25，缠绕的直径为40-60mm；
所述反应管的内径为1-1.5mm，外径为2.5-3mm，该反应管的工作温度范围为-190～200℃。
该反应管的工作范围广，具有卓越的耐腐蚀性，能够长期在强酸和强碱的环境下正常使用。
所述酸化气体进样机构包括依次连接的酸液储罐、酸液蠕动泵和酸液加热器；该酸液加热器与所述第二混合器的进口连接。
所述酸液加热器为螺纹管缠绕式换热器，该螺纹管缠绕式换热器中的换热管由螺纹管反向缠绕而成。
所述酸液储罐内装有柠檬酸。
本发明优化了硫化物酸化吹气装置，首先本发明将水样和酸液的混合过程和反应过程分开进行，设计了一个混合器和反应器，可以通过单独设计反应器的规格参数来控制酸化反应的进程，保证流化物的完全酸化；优选地，本发明采用反应圈式反应器作为反应器，使得酸液和水样中的硫化物充分混合、充分酸化反应。
本发明还采用了螺纹缠绕式的加热结构加热酸液，该种换热器湍流效果好，换热效率高，杂质沉积几率小，结垢倾向低，可以精确控制酸液的出口温度，从而控制酸化反应的温度。
所述气液分离器包括并列放置的第一圆柱容器和第二圆柱容器，所述第一圆柱容器和第二圆柱容器的底部通过圆柱形管道连通；
所述第一圆柱容器的侧面设有进液口，该进液口与硫化物酸化吹气装置连接，顶部设有气体出口，该气体出口与所述硫化物固定装置连接；
所述第二圆柱容器的侧面设有废液出口，该废液出口与所述废液收集装置连接，顶部设有气压平衡口，该气压平衡口连通外部空气。
该气液为由两个中空的圆柱形玻璃材质结构下方通过玻璃材质的圆柱形结构连接起来构成，根据连通器的原理，液体进入到左侧的圆柱形结构之后会通过下方的管路慢慢流到右侧的圆柱形结构里面。
第一圆柱容器的中间部分有一个进液口，让气液混合物进入到气液分离器；第二圆柱结构的上方会有一个气压平衡口，下方会有一个废液排出口；根据连通器的原理，液体进入到第一圆柱容器之后会通过下方的管路慢慢流到第二圆柱容器里面，最终会达到液面的平衡，然后如果继续有液体流入到左侧的圆柱形结构里面，然后液体就会从右侧的圆柱形结构溢流出去，达到把废液排出的目的。该独创的气液分离器，样品和试剂通过螺纹缠绕式的反应圈会让样品和试剂充分混匀反应，然后气体和液体一起进入到气液分离器中的进液口，受到重力的影响，液体会沉到气液分离器的下方，形成液封，气体则会向上方运动，通过排气口走到硫化物的固定装置可以保证气体和液体的分离效率，该气液分离器的结构简单，气液分离效果好，充分将含有硫化物的气体通入到硫化物固定装置中，提高了测量精度。
所述水质预处理装置包括通过沉淀剂进样机构、待测水样进样机构、第一混合器和沉淀池；所述沉淀剂进样机构的出口、所述待测水样品进样机构的出口均与所述第一混合器的进口连接，所述第一混合器的出口与所述沉淀池的进口连接。
所述沉淀剂进样机构包括依次连接的沉淀剂储罐和沉淀剂蠕动泵；所述沉淀剂蠕动泵的出口与所述第一混合器的进口连接；
所述待测水样进样机构包括依次连接的待测水样储罐和待测水样蠕动泵；所述水样蠕动泵的出口与所述第一混合器的进口连接。
所述硫化物固定装置包括硫化物吸收罐，该吸收罐内装有硫化物吸收剂；该硫化物吸收剂为乙酸锌溶液和氢氧化钠溶液的混合溶液。
所述废液收集装置为废液桶。
所述第一混合器和第二混合器均可以采用三通。
本发明的工作原理为：
沉淀剂蠕动泵通过蠕动带动沉淀剂向前运动，沉淀剂蠕动泵通过蠕动带动样品向前运动，在三通处混合，通过沉淀池把水样中的固体颗粒物沉淀下来，带有样品的液体通过三通和酸液蠕动泵带动的加热的柠檬酸一起混合，被氮气钢瓶中氮气吹着向前运动，通过反应圈充分混合，到达气液分离器，这时候样品中的硫化物都被反应出来，然后通过气液分离器上部的气体出口到达固定剂(乙酸锌溶液和氢氧化钠溶液)出，这时候硫化物气体就会被固定剂固定下来，而反应之后的样品通过气液分离器的下方排到废液桶中。
本发明的检测系统是一个连续的工艺流程，并且该系统中的蠕动泵均可以与PLC控制器连接，分别控制各个物料的进料流量，因此可以具有较高的自动化水平，节省人力物力。相比于现有技术中的间歇操作，本发明的系统具有更高的检测效率，通过程序控制，实现硫化物样品的自动吹扫捕集，过程中只需要用户设定好流程即可，各个蠕动泵的转速之后，该装置会自动工作，省事省力。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
(1)增加了对水样的预处理装置，除去水样中的固体颗粒，避免设备管路堵塞，减少检修次数，增加设备寿命；
(2)采用螺旋缠绕管式换热器，结构更加良好，提高酸液的加热温度的精确性，并且加热温度可调节，调节灵敏，保证酸化反应的顺利完全进行；
(3)将酸液和水样的混合过程分开，采用缠绕式反应管路，保证酸化反应时间充足，让反应充分进行；
(4)独创的气液分离器，保证气体和液体的分离效率，使得全部的硫化物能够进入硫化物固定装置，提高测量精度；
(5)本检测设备可以连续化进料检测，通过外接控制器控制各物料对应的蠕动泵进而控制各物料的进料，提高检测设备的自动化水平，减少人力物力。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明中气液分离器的结构示意图；
图中，1为水质预处理装置、11为沉淀剂储罐、12为沉淀剂蠕动泵、13为待测水样储罐，14为待测水样蠕动泵、15为第一混合器、16为沉淀池、2为硫化物酸化吹气装置、21为氮气钢瓶、22为第二混合器、23为酸液储罐、24为酸液蠕动泵、25为酸液加热器、26为反应圈式反应器、27为气液分离器、271为第一圆柱容器、272为第二圆柱容器、273为气压平衡口、274为圆柱形管道、3为硫化物固定装置、4为废液收集装置。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例
一种全自动水质硫化物酸化吹气检测系统，如图1所示，包括水质预处理装置1、硫化物酸化吹气装置2、硫化物固定装置3和废液收集装置4；水质预处理装置1与硫化物酸化吹气装置2连接；硫化物酸化吹气装置2的气体出口与硫化物固定装置3连接，硫化物酸化吹气装置2的废液出口与废液收集装置4连接；水质预处理装置1使待测水样中的固体颗粒物沉淀，并将预处理后的待测水样送入硫化物酸化吹气装置2中；硫化物酸化吹气装置2将待测水样中的硫化物酸化，并采用氮气将酸化后的硫化物吹出进入硫化物固定装置3；除去硫化物的废液进入废液收集装置4。
水质预处理装置1包括通过沉淀剂进样机构、待测水样进样机构、第一混合器15和沉淀池16，第一混合器15可以采用一个三通；沉淀剂进样机构的出口、待测水样品进样机构的出口均与第一混合器15的进口连接，第一混合器15的出口与沉淀池16的进口连接。沉淀剂进样机构包括依次连接的沉淀剂储罐11和沉淀剂蠕动泵12；沉淀剂蠕动泵12的出口与第一混合器15的进口连接；待测水样进样机构包括依次连接的待测水样储罐13和待测水样蠕动泵14；水样蠕动泵的出口与第一混合器15的进口连接。
硫化物酸化吹气装置2包括与沉淀池16出口连接的第二混合器22，与第二混合器22进口连接的氮气钢瓶21和酸化气体进样机构，与第二混合器22出口连接的反应器，以及与混合机构出口连接的气液分离器27；其中，第二混合器22可以采用三通，该气液分离器27设有气体出口和废液出口，分别与硫化物固定装置3和废液收集装置4连接；酸化气体进样机构包括依次连接的酸液储罐23、酸液蠕动泵24和酸液加热器25；该酸液加热器25与第二混合器22的进口连接；酸液加热器25为螺纹管缠绕式换热器，该螺纹管缠绕式换热器中的换热管由螺纹管反向缠绕而成；酸液储罐23内装有柠檬酸。第二混合器22的出口与反应器连接，该反应器为反应圈式反应器26，具体包括缠绕布置的反应管，该反应管的缠绕圈数为20，缠绕的直径为50mm，反应管的内径为1.2mm，外径为2.8mm，该反应管的工作温度范围为-190～200℃。反应器的出口与气液分离器27连接，该气液分离器27包括并列放置的第一圆柱容器271和第二圆柱容器272，第一圆柱容器271和第二圆柱容器272的底部通过圆柱形管道274连通；第一圆柱容器271的侧面设有进液口，该进液口与硫化物酸化吹气装置2连接，顶部设有气体出口，该气体出口与硫化物固定装置3连接；第二圆柱容器272的侧面设有废液出口，该废液出口与废液收集装置4连接，顶部设有气压平衡口273，该气压平衡口273连通外部空气；该独创的气液分离器，样品和试剂通过螺纹缠绕式的反应圈会让样品和试剂充分混匀反应，然后气体和液体一起进入到气液分离器中的进液口，受到重力的影响，液体会沉到气液分离器的下方，形成液封，气体则会向上方运动，通过排气口走到硫化物的固定装置可以保证气体和液体的分离效率，该气液分离器的结构简单，气液分离效果好，充分将含有硫化物的气体通入到硫化物固定装置中，提高了测量精度。
硫化物固定装置3包括硫化物吸收罐，该吸收罐内装有硫化物吸收剂；该硫化物吸收剂为乙酸锌溶液和氢氧化钠溶液的混合溶液。
废液收集装置4包括废液桶，用来收集反应废液。
本实施例的工作原理为：
沉淀剂蠕动泵通过蠕动带动沉淀剂向前运动，沉淀剂蠕动泵通过蠕动带动样品向前运动，在三通处混合，通过沉淀池把水样中的固体颗粒物沉淀下来，带有样品的液体通过三通和酸液蠕动泵带动的加热的柠檬酸一起混合，被氮气钢瓶中氮气吹着向前运动，通过反应圈充分混合，到达气液分离器，这时候样品中的硫化物都被反应出来，然后通过气液分离器上部的气体出口到达固定剂(乙酸锌溶液和氢氧化钠溶液)出，这时候硫化物气体就会被固定剂固定下来，而反应之后的样品通过气液分离器的下方排到废液桶中。
本实施例增加了对水样的预处理装置，除去水样中的固体颗粒，避免设备管路堵塞，减少检修次数，增加设备寿命；采用螺旋缠绕管式换热器，结构更加良好，提高酸液的加热温度的精确性，并且加热温度可调节，调节灵敏，保证酸化反应的顺利完全进行；将酸液和水样的混合过程分开，采用缠绕式反应管路，保证酸化反应时间充足，让反应充分进行；独创的气液分离器，保证气体和液体的分离效率，使得全部的硫化物能够进入硫化物固定装置，提高测量精度；本检测设备可以连续化进料检测，通过外接控制器控制各物料对应的蠕动泵进而控制各物料的进料，提高检测设备的自动化水平，减少人力物力，并且这个反应流程的参数设计可以定制，并且自动保存，操作人员仅需从系统中重新调取相应保存程序，即可进行反复测试；通过程序控制，实现硫化物样品的自动吹扫捕集，过程中只需要用户设定好流程即可，各个蠕动泵的转速之后，该装置会自动工作，省事省力。
实施例2
本实施例的主体结构与实施例1中相同，不同之处在于本实施选用了规格不同的反应圈式反应器26，该反应圈式反应器26包括缠绕布置的反应管，该反应管的缠绕圈数为18，缠绕的直径为60mm，反应管的内径为1.0mm，外径为2.5mm，该反应管的工作温度范围为-190～200℃。
实施例3
本实施例的主体结构与实施例1中相同，不同之处在于本实施选用了规格不同的反应圈式反应器26，该反应圈式反应器26包括缠绕布置的反应管，该反应管的缠绕圈数为25，缠绕的直径为40mm，反应管的内径为1.5mm，外径为3.0mm，该反应管的工作温度范围为-190～200℃。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。
Claims (10)
1.一种全自动水质硫化物酸化吹气检测系统，其特征在于，包括水质预处理装置(1)、硫化物酸化吹气装置(2)、硫化物固定装置(3)和废液收集装置(4)；所述水质预处理装置(1)与所述硫化物酸化吹气装置(2)连接；所述硫化物酸化吹气装置(2)的气体出口与硫化物固定装置(3)连接，所述硫化物酸化吹气装置(2)的废液出口与废液收集装置(4)连接；
所述水质预处理装置(1)使待测水样中的固体颗粒物沉淀，并将预处理后的待测水样送入硫化物酸化吹气装置(2)中；所述硫化物酸化吹气装置(2)将待测水样中的硫化物酸化，并采用氮气将酸化后的硫化物吹出进入所述硫化物固定装置(3)；除去硫化物的废液进入所述废液收集装置(4)。
2.根据权利要求1所述的一种全自动水质硫化物酸化吹气检测系统，其特征在于，所述硫化物酸化吹气装置(2)包括第二混合器(22)，与所述第二混合器(22)进口连接的氮气钢瓶(21)和酸化气体进样机构，与所述第二混合器(22)出口连接的反应器，以及与所述混合机构出口连接的气液分离器(27)，该气液分离器(27)设有气体出口和废液出口，分别与所述硫化物固定装置(3)和废液收集装置(4)连接。
3.根据权利要求2所述的一种全自动水质硫化物酸化吹气检测系统，其特征在于，所述反应器为反应圈式反应器(26)。
4.根据权利要求3所述的一种全自动水质硫化物酸化吹气检测系统，其特征在于，所述反应圈式反应器(26)包括缠绕布置的反应管，该反应管的缠绕圈数为18-25，缠绕的直径为40-60mm；
所述反应管的内径为1-1.5mm，外径为2.5-3mm，该反应管的工作温度范围为-190～200℃。
5.根据权利要求2所述的一种全自动水质硫化物酸化吹气检测系统，其特征在于，所述酸化气体进样机构包括依次连接的酸液储罐(23)、酸液蠕动泵(24)和酸液加热器(25)；该酸液加热器(25)与所述第二混合器(22)的进口连接。
6.根据权利要求5所述的一种全自动水质硫化物酸化吹气检测系统，其特征在于，所述酸液加热器(25)为螺纹管缠绕式换热器，该螺纹管缠绕式换热器中的换热管由螺纹管反向缠绕而成。
7.根据权利要求3所述的一种全自动水质硫化物酸化吹气检测系统，其特征在于，所述酸液储罐(23)内装有柠檬酸。
8.根据权利要求1所述的一种全自动水质硫化物酸化吹气检测系统，其特征在于，所述气液分离器(27)包括并列放置的第一圆柱容器(271)和第二圆柱容器(272)，所述第一圆柱容器(271)和第二圆柱容器(272)的底部通过圆柱形管道(274)连通；
所述第一圆柱容器(271)的侧面设有进液口，该进液口与硫化物酸化吹气装置(2)连接，顶部设有气体出口，该气体出口与所述硫化物固定装置(3)连接；
所述第二圆柱容器(272)的侧面设有废液出口，该废液出口与所述废液收集装置(4)连接，顶部设有气压平衡口(273)，该气压平衡口(273)连通外部空气。
9.根据权利要求1所述的一种全自动水质硫化物酸化吹气检测系统，其特征在于，所述水质预处理装置(1)包括通过沉淀剂进样机构、待测水样进样机构、第一混合器(15)和沉淀池(16)；所述沉淀剂进样机构的出口、所述待测水样品进样机构的出口均与所述第一混合器(15)的进口连接，所述第一混合器(15)的出口与所述沉淀池(16)的进口连接。
所述沉淀剂进样机构包括依次连接的沉淀剂储罐(11)和沉淀剂蠕动泵(12)；所述沉淀剂蠕动泵(12)的出口与所述第一混合器(15)的进口连接；
所述待测水样进样机构包括依次连接的待测水样储罐(13)和待测水样蠕动泵(14)；所述水样蠕动泵的出口与所述第一混合器(15)的进口连接。
10.根据权利要求1所述的一种全自动水质硫化物酸化吹气检测系统，其特征在于，所述硫化物固定装置(3)包括硫化物吸收罐，该吸收罐内装有硫化物吸收剂；该硫化物吸收剂为乙酸锌溶液和氢氧化钠溶液的混合溶液。
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