CN110057814A - 基于集成阀岛装置的高精度海水pH原位测量系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于海洋监测技术领域，具体涉及基于集成阀岛装置可多试剂检测的高精度海水pH原位测量系统及方法。所述测量系统包括流路模块、光路模块和电路模块；所述流路模块中包括控制流路方向的集成阀岛，所述流路模块用于进行海水样品进样、试剂进样、混合；通过所述集成阀岛控制流路，在海水pH原位测量时，首先将海水进样至流路中测定空白光强，然后将指示剂进样至流路中，将流路闭合成一个环路，在环路中将海水和指示剂混合，混合完全后检测混合溶液的光强，计算吸光度，进而计算获得海水pH。本发明中的流路结构采用阀岛装置，具有死体积小、结构紧凑、功耗低的特点，能够实现海水和指示剂的完全混合，可提高仪器测量的稳定性。

Description

基于集成阀岛装置的高精度海水pH原位测量系统及方法
技术领域
本发明属于海洋监测技术领域，具体涉及基于集成阀岛装置可多试剂检测的高精度海水pH原位测量系统及方法。
背景技术
目前表层海水pH以0.002/a的速度持续下降，海洋碳酸盐体系的深入研究对pH测量技术提出了更高的要求，亟需稳定可靠的高精度pH测量仪器。基于光度法的海水pH测量技术具备精度高(可达0.001)、稳定性好等优点，已成为当前研究海水酸化和碳循环等领域需准确观测pH的主流方法。高精度海水pH原位测量系统多基于光度法和流动注射分析技术，通过测定样品和指示剂混合后不同形态指示剂的吸光值，可得出海水pH值。
流路组成及控制、流通池选择、光源耦合模块、信号采集检测和指示剂校正等是构建高精度海水pH原位测量系统的核心技术，也是决定整个系统是否准确稳定的关键。
现有的原位pH传感器的流路设计多采用三通阀组合或多位选择阀等，存在体积大、功耗高等缺点；光源及信号检测多选用LED灯和光电二极管组合，仅可使用单一指示剂进行测定，且存在分辨率较低、准确性较差等缺点，直接影响仪器测定精密度和测量范围。
发明内容
针对上述技术问题，本发明提供基于集成阀岛装置可多试剂检测的高精度海水pH原位测量系统及方法；所述高精度海水pH原位测量系统的流路结构基于集成阀岛装置，死体积小，稳定性好；并且光路结构以LED耦合光源和微型光谱仪作为光源和检测器，可使用多种指示剂进行测量，拓宽了测量范围，提高了测量准确性。
本发明是通过以下技术方案实现的：
基于集成阀岛的高精度海水pH原位测量系统，包括：流路模块、光路模块和电路模块；
所述流路模块包括集成阀岛、流通池、通过脉冲泵和所述集成阀岛连接的试剂袋；所述流通池的一端通过蠕动泵和所述集成阀岛连接，另一端和所述集成阀岛连接；所述集成阀岛上还设置有海水进样管路、海水废液排出管路以及指示剂废液排出管路；
所述光路模块，用于测量样品在特征波长处的吸光度；包括光源耦合模块、微型光谱仪和光纤，所述光源耦合模块包括设置于光源耦合器中的三个具有不同波长的LED灯，所述三个具有不同波长的LED灯组成耦合光源，耦合光源发出的光通过光纤传输，经过流通池后进入所述微型光谱仪检测信号强度；
所述蠕动泵、所述脉冲泵、所述集成阀岛、所述微型光谱仪均和所述电路模块连接；所述电路模块用于控制所述蠕动泵、所述脉冲泵、所述集成阀岛、所述微型光谱仪的开启或者关闭以及用于数据采集。
进一步地，所述集成阀岛包括第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀四个两位三通电磁阀；所述第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀均包括一个常闭口a、一个常开口b和一个第三接口共三个接口；
所述海水进样管路和所述第一电磁阀的常开口b连接，所述第一电磁阀的第三接口和所述第二电磁阀的常开口b连接，所述第二电磁阀的常闭口a和所述试剂袋通过脉冲泵连接，所述第二电磁阀的第三接口和所述第三电磁阀的第三接口连接，所述第三电磁阀的常开口b通过蠕动泵和所述流通池的一端连接，所述第三电磁阀的常闭口a和所述指示剂废液排出管路连接，所述第四电磁阀的常闭口a和所述第一电磁阀的常闭口a连接，所述第四电磁阀的常开口b和海水废液排出管路连接，所述第四电磁阀的第三接口和所述流通池的另一端连接。
进一步地，所述集成阀岛还包括阀岛，所述阀岛包括基板和底板；所述底板设置在所述基板的下部，四个电磁阀均设置于所述底板的下部；
所述基板和所述底板均采用高透明的亚克力材质，在无尘洁净环境下采用胶接无缝键合；在所述基板和底板内部均设置液体通道，所述液体通道用于连通电磁阀和接入所述集成阀岛的外部流体管路；
所述接入集成阀岛的外部流体管路包括所述蠕动泵和集成阀岛之间的流体管路、所述脉冲泵和集成阀岛之间的流体管路、所述指示剂废液排出管路、所述海水废液排出管路、所述海水进样管路、所述流通池和所述集成阀岛之间的流体管路、以及第一电磁阀的第三接口和所述第二电磁阀的常开口b之间的流体管路；
所述液体通道还用于所述第一电磁阀和第四电磁阀之间，以及用于所述第二电磁阀和所述第三电磁阀之间的连接；
所述基板和所述底板内部的液体通道的内径和所述接入集成阀岛的外部流体管路的内径相同，以避免流体进入集成阀岛后流速状态改变，保证了测量精度。
进一步地，所述流通池采用塑料材质加工，为十字形结构，流体自下而上流动，光信号在水平方向传输，流体中产生的气泡能够上浮至所述流通池顶部，以避免气泡积存对吸光度测量的影响；
所述流通池光路长度为0.5-4cm，流通池置于仪器舱外部的海水中，以保持流通池内样品和海水温度一致；在流通池旁边还设置温度探头，用于对海水温度进行实时测量。
进一步地，所述三个具有不同波长的LED灯包括：中心波长为580nm的暖白光LED灯、中心波长为435nm的LED灯和中心波长为490nm的LED灯；
所述微型光谱仪的光谱检测范围为300nm-800nm，配备25μm狭缝，波长分辨率为1.5nm；所述微型光谱仪为市场在售微型光谱仪，体积和功耗均很小，适用于原位pH传感器。
采用三个具有不同波长的LED灯组成耦合光源作为光源以及采用所述微型光谱仪作为检测器，能够适用于间甲酚紫、百里酚蓝和甲酚红三种指示剂的海水pH测量，pH测量范围为6.8-8.6。
进一步地，通过所述集成阀岛控制流路，在海水pH原位测量时，首先将海水进样至流路中测定空白光强，然后将指示剂进样至流路中，将流路闭合成一个环路，在环路中将海水和指示剂混合，混合完全后检测混合溶液的光强，计算吸光度，进而计算获得海水pH。
基于集成阀岛装置可多试剂检测的高精度海水pH原位测量方法，采用所述测量系统，包括：
海水进样：控制第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀均处于常开口b位，开启蠕动泵，海水样品从海水进样管路进入并充满流路，多余样品从海水废液排出管路排出；
空白光强检测：关闭蠕动泵，开启LED灯组成的耦合光源，采用微型光谱仪检测海水空白样品在所选指示剂特征波长处的空白光强，所述所选指示剂特征波长包括酸态最大吸收峰处波长、碱态最大吸收峰处波长以及酸态和碱态等吸收峰处波长；记录光信号为λI0，λ为波长；
以百里酚蓝为例，其在酸态最大吸收峰处波长、碱态最大吸收峰处波长以及酸态和碱态等吸收峰处波长分别为435nm，596nm和494nm，光信号分别记录为λ435I0，λ596I0，λ494I0。
试剂进样：将第二电磁阀和第三电磁阀切换至常闭口a位，开启脉冲泵，指示剂从试剂袋抽入试剂流路中，多余指示剂从指示剂废液排出管路排出，关闭脉冲泵；
样品混合：将第二电磁阀和第三电磁阀切换至常开口b位，将第一电磁阀和第四电磁阀切换至常闭口a位，形成闭合回路，开启蠕动泵，海水样品和指示剂充分混合，混合时间为20-180s，根据泵速和管路选择混合时间，混合均匀后，关闭蠕动泵；
检测混合溶液的光强，计算吸光度：混合完全后，开启LED灯，检测混合溶液的光强，记录光信号为λI，计算吸光度λA＝-log10(λI/λI0)；根据吸光度计算海水pH。
进一步地，海水pH计算的方法具体为：
采用光度法，利用酸碱指示剂的二级解离平衡反应测定海水pH，计算公式为：
pHT表示为总氢离子标度下的pH值，K2 T为指示剂的二级解离常数，[I2-]和[HI-]为指示剂碱态和酸态的浓度；在[HI-]和[I2-]的最大吸收波长λ1，λ2下分别测定样品的吸光度λ1A和λ2A；
根据朗伯比尔定律，计算公式可写成：
K2 T决定了指示剂的测量范围，采用适用海水pH测量指示剂即可对海水进行pH测量；
其中：
e1，e2，e3为指示剂不同形态在不同波长的摩尔吸光系数的比值，与温度和盐度相关；R为吸光度比值；λ1εI 2-和λ2εI 2-为I2-在λ1和λ2波长时的吸光系数，λ1εHI-和λ2εHI-为HI-在λ1和λ2时的吸光系数。
进一步地，所述方法还包括指示剂校正的步骤，具体为：
检测混合溶液的光强，计算吸光度的步骤完成后，将第一电磁阀和第四电磁阀切换至常开口b位，开启蠕动泵，海水样品进入管路，管路中指示剂不断被稀释，采用微型光谱仪连续采集稀释过程中混合溶液的光强度，计算吸光度和pH值，稀释时间为20-180s；指示剂在酸态和碱态等吸收波长处吸光度仅与指示剂浓度相关，以指示剂在酸态和碱态等吸收波长处多次测定吸光度值为x轴，相应pH值为y轴做直线，当x＝0时得到的y值即为消除指示剂干扰后海水本身pH值。
本发明的有益技术效果：
本发明提供的高精度海水pH原位测量系统的流路结构基于集成阀岛装置，具有死体积小、结构紧凑、功耗低的特点，能够实现海水和指示剂的完全混合，可提高仪器测量的稳定性。
本发明提供的高精度海水pH原位测量系统的光路结构以LED耦合光源和微型光谱仪作为光源和检测器，可使用多种指示剂进行测量，拓宽了测量范围，提高了测量准确性。
附图说明
图1为本发明实施例中基于集成阀岛的高精度海水pH原位测量系统的结构组成及流路图；
图2为本发明实施例中集成阀岛装置结构立体示意图
附图标记：1.试剂袋；2.脉冲泵；3.集成阀岛；4.第一电磁阀；5.第二电磁阀；6.第三电磁阀；7.第四电磁阀；8.海水进样管路；9.海水废液排出管路；10.指示剂废液排出管路；11.蠕动泵；12.光源耦合模块；13.流通池；14.微型光谱仪；3-1.基板基体；3-2.底板基体；3-3.常开口b；3-4.第三接口；3-5.常闭口a；3-6.电磁阀光洁孔；3-7.固定螺孔；3-8.螺纹孔；3-9.基板液体通道；3-10.底板液体通道；3-11.阀岛内部液体通道。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
针对现有技术中原位pH传感器的流路设计多采用三通阀组合或多位选择阀等，存在体积大、功耗高等缺点；光源及信号检测多选用LED灯和光电二极管组合，仅可使用单一指示剂进行测定，且存在分辨率较低、准确性较差等缺点，直接影响仪器测定精密度和测量范围。本发明实施例提供一种基于集成阀岛装置可多试剂检测的高精度海水pH原位测量系统；以光度法和环流分析为基础，测定原理为通过指示剂和和海水完全混合后吸光度变化得出pH值。
如图1所示，所述测量系统包括：流路模块、光路模块和电路模块；
所述流路模块包括集成阀岛、流通池、通过脉冲泵和所述集成阀岛连接的试剂袋；所述流通池的一端通过蠕动泵和所述集成阀岛连接，另一端和所述集成阀岛连接；所述集成阀岛上还设置有海水进样管路、海水废液排出管路以及指示剂废液排出管路；其中，所述流路模块还包括流路管路，所述试剂袋和所述脉冲泵之间、脉冲泵和集成阀岛之间、蠕动泵和集成阀岛之间、蠕动泵和流通池之间、流通池和集成阀岛之间均采用流路管路连接；
所述光路模块，用于测量样品在特征波长处的吸光度；包括光源耦合模块、微型光谱仪和光纤，所述光源耦合模块包括设置于光源耦合器中的三个具有不同波长的LED灯，所述三个具有不同波长的LED灯组成耦合光源，耦合光源发出的光通过光纤传输，经过流通池后进入所述微型光谱仪检测信号强度。
所述蠕动泵、所述脉冲泵、所述集成阀岛、所述光谱仪均和所述电路模块连接；所述电路模块用于控制所述蠕动泵、所述脉冲泵、所述集成阀岛、所述光谱仪的开启或者关闭以及用于数据采集。优选地，所述电路系统采用模块化设计思路，在测量过程内根据工作流程开启或者关闭相应电路模块，从而减小静态工作功率消耗。基于对本测定系统工作环境的考虑，设计了漏液检测电路，用于对本系统一些部件的漏液断电保护和上传漏液预警信息。
在本实施例中，所述集成阀岛包括第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀四个两位三通电磁阀；所述第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀均包括一个常闭口a、一个常开口b和一个第三接口共三个接口；
所述海水进样管路和所述第一电磁阀的常开口b连接，所述第一电磁阀的第三接口和所述第二电磁阀的常开口b连接，所述第二电磁阀的常闭口a和所述试剂袋通过脉冲泵连接，所述第二电磁阀的第三接口和所述第三电磁阀的第三接口连接，所述第三电磁阀的常开口b通过蠕动泵和所述流通池的一端连接，所述第三电磁阀的常闭口a和所述指示剂废液排出管路连接，所述第四电磁阀的常闭口a和所述第一电磁阀的常闭口a连接，所述第四电磁阀的常开口b和海水废液排出管路连接，所述第四电磁阀的第三接口和所述流通池的另一端连接。
在本实施例中，所述集成阀岛还包括阀岛，所述阀岛包括基板和底板；所述底板设置在所述基板的下部，四个电磁阀均设置于所述底板的下部；
所述基板和所述底板均采用高透明的亚克力材质，在无尘洁净环境下采用胶接无缝键合；在所述基板和底板内部均设置液体通道，所述液体通道用于连通电磁阀和接入所述集成阀岛的外部流体管路；
所述接入集成阀岛的外部流体管路包括所述蠕动泵和集成阀岛之间的流体管路、所述脉冲泵和集成阀岛之间的流体管路、所述指示剂废液排出管路、所述海水废液排出管路、所述海水进样管路、所述流通池和所述集成阀岛之间的流体管路、以及第一电磁阀的第三接口和所述第二电磁阀的常开口b之间的流体管路；
所述液体通道还用于所述第一电磁阀和第四电磁阀之间，以及用于所述第二电磁阀和所述第三电磁阀之间的连接；
所述基板和所述底板内部的液体通道的内径和所述接入集成阀岛的外部流体管路的内径相同，以避免流体进入集成阀岛后流速状态改变，保证了测量精度。在本实施例中，所述基板和所述底板内部的液体通道的内径和所述接入集成阀岛的外部流体管路的内径均为0.1-3mm。
具体地，如图2所示，所述集成阀岛的具体结构为：
在所述基板和底板内部设置的液体通道包括底板液体通道3-10、基板液体通道3-9和阀岛内部液体通道3-11，
在所述底板上贯穿设置和电磁阀连通的底板液体通道，在每个电磁阀上方均设置分别和电磁阀常开口b3-3、第三接口3-4、常闭口a3-5连接的三个底板液体通道，即在阀岛上共设置12个底板液体通道；
所述基板的上部设有螺纹孔3-8，所述蠕动泵和集成阀岛之间的流体管路、所述脉冲泵和集成阀岛之间的流体管路、所述指示剂废液排出管路、所述海水废液排出管路、所述海水进样管路、及所述流通池和所述集成阀岛间的流体管路、以及第一电磁阀的第三接口和所述第二电磁阀的常开口b之间的流体管路均和集成阀岛基板上的所述螺纹孔连接，在本实施例中，螺纹孔的数量共8个；
在所述基板的下部设有基板液体通道3-9，所述基板液体通道和所述螺纹孔3-8一一对应，基板液体通道数量也为8个；且所述基板液体通道的上端和所述螺纹孔连通，所述基板液体通道3-9的下端和所述底板上的相应的底板液体通道3-10连接，进而实现集成阀岛外部流体管路和电磁阀的连接。其中，每个螺纹孔上设置用于夹持固定夹持固定流体管路的接头；具体地，其中螺纹孔为平底螺纹孔。
在所述基板下端面和所述底板上端面同时开槽键合后形成阀岛内部液体通道3-11，所述阀岛内部液体通道包括第一内部液体通道和第二内部液体通道；
所述第一内部液体通道的两端分别和第二电磁阀第三接口、所述第三电磁阀第三接口对应的底板液体通道连接，以实现所述第二电磁阀第三接口和所述第三电磁阀第三接口的连接；所述第二内部液体通道的两端分别和第四电磁阀常闭口a、所述第一电磁阀常闭口a对应的底板液体通道连接，以实现所述第四电磁阀常闭口a和所述第一电磁阀常闭口a的连接；
具体地，在底板下端设置用于安装固定四个电磁阀的4组光洁孔3-6；底板下端同时设有用于固定整个集成阀岛装置固定螺孔3-7。电磁阀8均可以选用市售两位三通阀，材质选用PEEK材质，能够防止高盐及酸碱侵蚀。流体在蠕动泵或脉冲泵驱动下，通过接入集成阀岛的外部流体管路进入阀岛内的液体通道后进入电磁阀，进而控制流体流向。
整个集成阀岛装置使得流路系统结构紧凑，降低了流路死体积和仪器功耗。
在本实施例中，所述流通池采用塑料材质加工，为十字形结构，流体自下而上流动，光信号在水平方向传输，流体中产生的气泡能够上浮至所述流通池顶部，以避免气泡积存对吸光度测量的影响；
所述流通池光路长度为0.5-4cm，流通池置于仪器舱外部的海水中，以保持流通池内样品和海水温度一致；在流通池旁边还设置温度探头，用于对海水温度进行实时测量。
在本实施例中，所述三个具有不同波长的LED灯包括：中心波长为580nm的峰宽较宽的暖白光LED灯、中心波长为435nm的LED灯和中心波长为490nm的LED灯；
所述光谱仪的光谱检测范围为300nm-800nm，配备25μm狭缝，波长分辨率为1.5nm；
采用三个具有不同波长的LED灯组成耦合光源作为光源以及采用所述光谱仪作为检测器，能够适用于间甲酚紫、百里酚蓝和甲酚红三种指示剂的海水pH测量，测量范围为6.8-8.6。
在本实施例中，LED灯的选择取决于所用指示剂的特征波长，包括在酸态最大吸收峰处波长、在碱态最大吸收峰处波长以及在酸态和碱态等吸收峰处波长。目前海水pH测定中常用的指示剂有间甲酚紫、百里酚蓝和甲酚红等，这三种指示剂在酸态最大吸收峰处波长为430～440nm，在碱态最大吸收峰处波长550～600nm，等吸收峰波长随温度变化多集中于480～500nm。因此，本发明中采用上述三个具有不同波长的LED灯组成耦合光源能够同时满足间甲酚紫、百里酚蓝和甲酚红三种指示剂的测定需求，能够完成三种指示剂的海水pH测量。
并且，在本发明实施例中，选用体积小、功耗低的微型光谱仪作为信号检测单元，光谱检测范围为300nm-800nm，配备25μm狭缝，波长分辨率为1.5nm。当测量系统选用的信号检测单元波长分辨率高于2nm时，可以根据已发表的指示剂相关数据进行pH计算，若低于2nm时，为保证测量精度，需自行测定指示剂的各项特征系数。微型光谱仪可以精确测定指示剂特征波长处吸光度，且可同时测定多个波长处吸光度值，在使用过程中不受其他电路的干扰，性能稳定，在满足高精度检测要求的同时，可实现多种指示剂的测量，从而拓宽仪器使用范围。
指示剂测量海水pH的范围主要由二级解离常数K2决定，同时也受摩尔吸收系数的影响，其最佳测定范围为PK2-1≤pH≤pK2。常用的测量海水的指示剂为间甲酚紫、百里酚蓝和甲酚红，根据现有技术，间甲酚紫测量范围为7.2-8.2，百里酚蓝测量范围为7.6-8.6，甲酚红测量范围为6.8-7.8，根据目前海水pH分布，间甲酚紫适用于剖面和近岸海水，百里酚蓝适用于大洋表层海水，甲酚红适应于低pH区域海水。
在本实施例中，通过所述集成阀岛控制流路，在海水pH原位测量时，首先将海水进样至流路中测定空白光强，然后将指示剂进样至流路中，将流路闭合成一个环路，在环路中将海水和指示剂混合，混合完全后检测混合溶液的光强，计算吸光度，进而计算获得海水pH。
其中，流路闭合成一个环路的结构具有死体积小、结构紧凑、功耗低的特点，能够实现海水和指示剂的完全混合，可提高仪器测量的稳定性。在本实施例中，流体管路材料为聚四氟乙烯，内径为0.1-3mm；试剂袋选用铝箔材料，具有避光和不透气的特征；所述指示剂浓度为0.1-5mmol/L；脉冲泵选用微量泵，脉冲体积为10-500μL。
本发明实施例还提供一种基于集成阀岛装置可多试剂检测的高精度海水pH原位测量方法，采用上述实施例中的测量系统，所述方法包括：
海水进样：控制第一电磁阀4、第二电磁阀5、第三电磁阀6和第四电磁阀7均处于常开口b位，开启蠕动泵，海水样品从海水进样管路8进入并充满流路，多余样品从海水废液排出管路9排出；
空白光强检测：关闭蠕动泵，开启LED灯，采用光谱仪检测海水空白样品在所选指示剂特征波长处的空白光强，所述所选指示剂特征波长包括酸态最大吸收峰处波长、碱态最大吸收峰处波长以及酸态和碱态等吸收峰处波长；记录光信号为为λI0，λ为波长；
以百里酚蓝为例，其在酸态最大吸收峰处波长、碱态最大吸收峰处波长以及酸态和碱态等吸收峰处波长分别为435nm，596nm和494nm，光信号分别记录为λ435I0，λ596I0，λ494I0。
试剂进样：将第二电磁阀5和第三电磁阀6切换至常闭口a位，开启脉冲泵2，指示剂从试剂袋抽入试剂流路中，多余指示剂从指示剂废液排出管路10排出，关闭脉冲泵；
样品混合：将第二电磁阀5和第三电磁阀6切换至常开口b位，将第一电磁阀4和第四电磁阀7切换至常闭口a位，形成闭合环路，集成阀岛和蠕动泵、流通池和其他管路构成环流体系，开启蠕动泵，海水样品和指示剂充分混合，混合时间为20-180s，根据泵速和管路选择混合时间，混合均匀后，关闭蠕动泵；
检测混合溶液的光强，计算吸光度：混合完全后，开启LED灯，检测混合溶液光强，记录光信号为λI，计算吸光度λA＝-log10(λI/λI0)；光谱仪能够精确测定整个测量范围内各波长光强，该光谱仪可以测定300-800nm波长内的光强，输出时选择需要输出波长即可。当更换指示剂时选择合适的输出波长即可，根据光谱仪的测量结果计算pH。
具体地，pH计算的方法具体为：
采用光度法，利用酸碱指示剂的二级解离平衡反应测定海水pH，计算公式为：
pHT表示为总氢离子标度下的pH值，K2 T为指示剂的二级解离常数，[I2-]和[HI-]为指示剂碱态和酸态的浓度；在[HI-]和[I2-]的最大吸收波长λ1，λ2下分别测定样品的吸光度λ1A和λ2A；
根据朗伯比尔定律，计算公式可写成：
K2 T决定了指示剂的测量范围，采用适用海水pH测量指示剂即可对海水进行pH测量；
其中：
e1，e2，e3为指示剂不同形态在不同波长的摩尔吸光系数的比值，R为吸光度比值；λ1εI 2-和λ2εI 2-为I2-在λ1和λ2波长时的吸光系数，λ1εHI-和λ2εHI-为HI-在λ1和λ2时的吸光系数，与温度和盐度相关。
在本实施例中，所述方法还包括指示剂校正的步骤，具体为：
指示剂作为一种二元酸，其加入会对海水pH测定产生干扰，为消除指示剂干扰采用指示剂稀释过程中浓度变化和混合溶液pH值的变化推算海水pH值，实现实时校正。
检测混合溶液的光强，计算吸光度的步骤完成后，将第一电磁阀4和第四电磁阀7切换至常开口b位，开启蠕动泵，海水样品进入管路，管路中指示剂不断被稀释，采用光谱仪连续采集稀释过程中混合溶液的光强度，计算吸光度和pH值，稀释时间为20-180s；指示剂在酸态和碱态等吸收波长处吸光度仅与指示剂浓度相关，以指示剂在酸态和碱态等吸收波长处多次测定吸光度值为x轴，相应pH值为y轴做直线，当x＝0时得到的y值即为消除指示剂干扰后海水本身pH值。
所述方法还包括管路冲洗的步骤：将第一电磁阀4和第四电磁阀7切换至常开口a位，蠕动泵反转，反转时间为1-10s，第一电磁阀4常闭口a位和第四电磁阀7常闭口a位连接，管路内样品冲出至第四电磁阀7和流通池之间，反转时间需合理控制，既要将样品完全冲出又要避免流入流通池；将第一电磁阀4和第四电磁阀7切换至常开口b位，开启蠕动泵继续冲洗管路，冲洗时间为20-180s。
本发明实施例提供的方法在海水和指示剂的混合过程中完成对指示剂进行干扰校正。指示剂本身是一种二元酸，它的加入会引起海水pH的改变。传统的校正方法是在实验室得到校正模型后，应用于海水pH的计算中，这种校正准确性有待提高。本发明所述方法采用一种可快速原位校正指示剂干扰的方法，能够针对每次海水pH的测量进行指示剂干扰校正，该方法非常适用于原位仪器，提高了校正的准确度。
以下实施例分析测定海水pH的过程，使用本发明上述实施例中的海水pH原位测量装置，指示剂选用百里酚蓝(但本发明不限于该指示剂，)流通池光程为1cm。测定方法包括：
指示剂的配制：称取0.1954g百里酚蓝钠盐溶于200mL高纯水中，完全溶解后用1.0mol/L的盐酸和氢氧化钠溶液将溶液pH值调至7.9±0.1。其中，百里酚蓝钠盐浓度2mmol/L。
海水pH的测定：
a.控制第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀均处于常开口b位，开启蠕动泵，海水样品从海水进样管路进入并充满流路，多余样品从海水废液排出管路排出，完成海水进样；
b.关闭蠕动泵，开启LED耦合光源，使用光谱仪检测流通池中空白样品光强，记录百里酚蓝特征波长处(包括酸态最大吸收峰处波长(435nm)、碱态最大吸收峰处波长(596nm)和酸态和碱态等吸收峰处波长(494nm))的空白光强，分别为λ435I0，λ596I0，λ494I0；
c.将第二电磁阀和第三电磁阀切换至常闭口a位，开启脉冲泵，指示剂进入流路，指示剂从试剂袋抽入试剂流路中，多余指示剂从指示剂废液排出管路排出，完成指示剂进样，关闭脉冲泵；
d.将第二电磁阀5和第三电磁阀6切换至常开口b位，将第一电磁阀4和第四电磁阀7切换至常闭口a位，形成闭合回路，开启蠕动泵，海水样品和指示剂充分混合，混合时间为60s，关闭蠕动泵；
e.使用微型光谱仪检测流通池中混合溶液光强，记录百里酚蓝特征波长处光强，分别为λ435I，λ596I，λ494I；吸光度计算公式为λA＝-log(λI/λI0)，记录吸光度分别为λ435A，λ596A，λ494A；
海水pH的计算：
海水pH计算公式为：其中pHT表示为总氢离子标度下的pH值，K2 T为指示剂百里酚蓝的二级解离常数，[I2-]和[HI-]为指示剂百里酚蓝在碱态和酸态的浓度。
根据朗伯比尔定律，公式可写作：
其中e1，e2，e3为百里酚蓝不同形态在不同波长的摩尔吸光系数的比值：
λ435A和λ596A为在435nm和596nm波长下测定的样品吸光度，和为I2-在波长435nm和596nm的吸光系数，和为HI-在波长435nm和596nm时的吸光系数。由于本实施例中用于测定的光谱仪的波长分辨率为1.5nm，能够直接使用现有技术中已发表的文献值进行计算，现有技术中已有指示剂百里酚蓝的二级解离常数和摩尔吸收系数公式如下：
-log10(KT 2)＝4.706S/T+26.3300-7.17218logT-0.017316×S
e1＝-0.00132+1.600×10-5T
e2＝7.2326-0.0299717T+4.600×10-5T2
e3＝0.0223+0.0003917T
其中温度(T)和盐度(S)的适用范围分别为：278.15≤T≤308.15K，20≤S≤40。
所述方法还包括以下指示剂校正及管路清洗的步骤：
f.指示剂校正：将第一电磁阀和第四电磁阀切换至常开口b位，开启蠕动泵，海水样品进入管路，指示剂百里酚蓝不断被稀释，稀释时间为60s，采用光谱仪连续采集稀释过程中混合溶液光强λ435Ii，λ596Ii，λ494Ii，计算吸光度λ435Ai，λ596Ai，λ494Ai。
根据海水pH计算公式分别计算指示剂百里酚蓝稀释过程中混合溶液的pH值，记为pHi；以混合溶液测定吸光度λ494A为x轴，相应pH值为y轴做直线，当x＝0时，得到的y值即为消除百里酚蓝干扰后海水pH值。
g.管路清洗：将第一电磁阀4和第四电磁阀7切换至常闭口a位，蠕动泵反转，反转时间为5s；关闭蠕动泵，再次将第一电磁阀4常闭口a位和第四电磁阀7常开口b位，启动蠕动泵继续冲洗管路，冲洗时间为60s，完成管路清洗。

Claims (9)

1.基于集成阀岛装置的高精度海水pH原位测量系统，其特征在于，包括：流路模块、光路模块和电路模块；
所述流路模块包括集成阀岛、流通池、通过脉冲泵和所述集成阀岛连接的试剂袋；所述流通池的一端通过蠕动泵和所述集成阀岛连接，另一端和所述集成阀岛连接；所述集成阀岛上还设置有海水进样管路、海水废液排出管路以及指示剂废液排出管路；
所述光路模块，用于测量样品在特征波长处的吸光度；包括光源耦合模块、微型光谱仪和光纤，所述光源耦合模块包括设置于光源耦合器中的三个具有不同波长的LED灯，所述三个具有不同波长的LED灯组成耦合光源，耦合光源发出的光通过光纤传输，经过流通池后进入所述微型光谱仪检测信号强度；
所述蠕动泵、所述脉冲泵、所述集成阀岛、所述微型光谱仪均和所述电路模块连接；所述电路模块用于控制所述蠕动泵、所述脉冲泵、所述集成阀岛、所述微型光谱仪的开启或者关闭以及用于数据采集。
2.根据权利要求1所述基于集成阀岛装置的高精度海水pH原位测量系统，其特征在于，所述集成阀岛包括第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀四个两位三通电磁阀；所述第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀均包括一个常闭口a、一个常开口b和一个第三接口共三个接口；
所述海水进样管路和所述第一电磁阀的常开口b连接，所述第一电磁阀的第三接口和所述第二电磁阀的常开口b连接，所述第二电磁阀的常闭口a和所述试剂袋通过脉冲泵连接，所述第二电磁阀的第三接口和所述第三电磁阀的第三接口连接，所述第三电磁阀的常开口b通过蠕动泵和所述流通池的一端连接，所述第三电磁阀的常闭口a和所述指示剂废液排出管路连接，所述第四电磁阀的常闭口a和所述第一电磁阀的常闭口a连接，所述第四电磁阀的常开口b和海水废液排出管路连接，所述第四电磁阀的第三接口和所述流通池的另一端连接。
3.根据权利要求2所述基于集成阀岛装置的高精度海水pH原位测量系统，其特征在于，所述集成阀岛还包括阀岛，所述阀岛包括基板和底板；所述底板设置在所述基板的下部，四个电磁阀均设置于所述底板的下部；
所述基板和所述底板均采用高透明的亚克力材质，在无尘洁净环境下采用胶接无缝键合；在所述基板和底板内部均设置液体通道，所述液体通道用于连通电磁阀和接入所述集成阀岛的外部流体管路；
所述接入集成阀岛的外部流体管路包括所述蠕动泵和集成阀岛之间的流体管路、所述脉冲泵和集成阀岛之间的流体管路、所述指示剂废液排出管路、所述海水废液排出管路、所述海水进样管路、所述流通池和所述集成阀岛之间的流体管路、以及第一电磁阀的第三接口和所述第二电磁阀的常开口b之间的流体管路；
所述液体通道还用于所述第一电磁阀和第四电磁阀之间，以及用于所述第二电磁阀和所述第三电磁阀之间的连接；
所述基板和所述底板内部的液体通道的内径和所述接入集成阀岛的外部流体管路的内径相同，以避免流体进入集成阀岛后流速状态改变，保证了测量精度。
4.根据权利要求1所述基于集成阀岛装置的高精度海水pH原位测量系统，其特征在于，所述流通池采用塑料材质加工，为十字形结构，流体自下而上流动，光信号在水平方向传输，流体中产生的气泡能够上浮至所述流通池顶部，以避免气泡积存对吸光度测量的影响；
所述流通池光路长度为0.5-4cm，流通池置于仪器舱外部的海水中，以保持流通池内样品和海水温度一致；在流通池旁边还设置温度探头，用于对海水温度进行实时测量。
5.根据权利要求1所述基于集成阀岛装置的高精度海水pH原位测量系统，其特征在于，所述三个具有不同波长的LED灯包括：中心波长为580nm的暖白光LED灯、中心波长为435nm的LED灯和中心波长为490nm的LED灯；
所述微型光谱仪的光谱检测范围为300nm-800nm，配备25μm狭缝，波长分辨率为1.5nm；
采用三个具有不同波长的LED灯组成耦合光源作为光源以及采用所述微型光谱仪作为检测器，能够适用于间甲酚紫、百里酚蓝和甲酚红三种指示剂的海水pH测量，pH测量范围为6.8-8.6。
6.根据权利要求2所述基于集成阀岛装置的高精度海水pH原位测量系统，其特征在于，通过所述集成阀岛控制流路，在海水pH原位测量时，首先将海水进样至流路中测定空白光强，然后将指示剂进样至流路中，将流路闭合成一个环路，在环路中将海水和指示剂混合，混合完全后检测混合溶液的光强，计算吸光度，进而计算获得海水pH。
7.基于集成阀岛装置可多试剂检测的高精度海水pH原位测量方法，采用权利要求1-6任一项所述测量系统，其特征在于，包括：
海水进样：控制第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和第四电磁阀均处于常开口b位，开启蠕动泵，海水样品从海水进样管路进入并充满流路，多余样品从海水废液排出管路排出；
空白光强检测：关闭蠕动泵，开启LED灯组成的耦合光源，采用微型光谱仪检测海水空白样品在所选指示剂特征波长处的空白光强，所述所选指示剂特征波长包括酸态最大吸收峰处波长、碱态最大吸收峰处波长以及酸态和碱态等吸收峰处波长；记录光信号为λI0，λ为波长；
试剂进样：将第二电磁阀和第三电磁阀切换至常闭口a位，开启脉冲泵，指示剂从试剂袋抽入试剂流路中，多余指示剂从指示剂废液排出管路排出，关闭脉冲泵；
样品混合：将第二电磁阀和第三电磁阀切换至常开口b位，将第一电磁阀和第四电磁阀切换至常闭口a位，形成闭合回路，开启蠕动泵，海水样品和指示剂充分混合，混合时间为20-180s，根据泵速和管路选择混合时间，混合均匀后，关闭蠕动泵；
检测混合溶液的光强，计算吸光度：混合完全后，开启LED灯，检测混合溶液的光强，记录光信号为λI，计算吸光度λA＝-log10(λI/λI0)；根据吸光度计算海水pH。
8.根据权利要求7所述基于集成阀岛装置可多试剂检测的高精度海水pH原位测量方法，其特征在于，海水pH计算的方法具体为：
采用光度法，利用酸碱指示剂的二级解离平衡反应测定海水pH，计算公式为：
pHT表示为总氢离子标度下的pH值，K2 T为指示剂的二级解离常数，[I2-]和[HI-]为指示剂碱态和酸态的浓度；在[HI-]和[I2-]的最大吸收波长λ1，λ2下分别测定样品的吸光度λ1A和λ2A；
根据朗伯比尔定律，计算公式可写成：
K2 T决定了指示剂的测量范围，采用适用海水pH测量指示剂即可对海水进行pH测量；
其中：
e1，e2，e3为指示剂不同形态在不同波长的摩尔吸光系数的比值，与温度和盐度相关；R为吸光度比值；λ1εI 2-和λ2εI 2-为I2-在λ1和λ2波长时的吸光系数，λ1εHI-和λ2εHI-为HI-在λ1和λ2时的吸光系数。
9.根据权利要求7所述基于集成阀岛装置可多试剂检测的高精度海水pH原位测量方法，其特征在于，所述方法还包括指示剂校正的步骤，具体为：检测混合溶液的光强，计算吸光度的步骤完成后，将第一电磁阀和第四电磁阀切换至常开口b位，开启蠕动泵，海水样品进入管路，管路中指示剂不断被稀释，采用微型光谱仪连续采集稀释过程中混合溶液的光强度，计算吸光度和pH值，稀释时间为20-180s；指示剂在酸态和碱态等吸收波长处吸光度仅与指示剂浓度相关，以指示剂在酸态和碱态等吸收波长处多次测定吸光度值为x轴，相应pH值为y轴做直线，当x＝0时得到的y值即为消除指示剂干扰后海水本身pH值。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020228507A1 (zh) * 2019-05-16 2020-11-19 山东省科学院海洋仪器仪表研究所 基于集成阀岛装置的高精度海水pH原位测量系统及方法
CN112161944A (zh) * 2020-10-14 2021-01-01 南京科创检测技术有限公司 一种紫外-可见光度测定系统及测定方法
CN113624697A (zh) * 2021-07-07 2021-11-09 吉林省电力科学研究院有限公司 用于发电厂水汽检测的在线式比色法pH测量仪
CN114646627A (zh) * 2022-05-23 2022-06-21 中国海洋大学 利用光谱分析技术对海水溢油进行分类检测的装置和方法
CN116637664A (zh) * 2023-05-29 2023-08-25 济南赢创智联技术咨询有限公司 一种基于微流控的海洋总碱度测量装置及测量方法

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114790050B (zh) * 2022-03-21 2024-04-26 上海源依青科技有限责任公司 一种废水深度处理与旁路ro膜协同再生的系统与方法
CN114814254B (zh) * 2022-06-22 2022-11-01 自然资源部第二海洋研究所 一种海水铵氮剖面连续分析装置及其分析方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007327846A (ja) * 2006-06-07 2007-12-20 Gl Sciences Inc グラジェント送液方法及び装置
CN103439258A (zh) * 2013-09-09 2013-12-11 山东省科学院海洋仪器仪表研究所 一种基于集成阀岛装置的水体营养盐原位检测仪与检测方法
CN103698287A (zh) * 2013-12-19 2014-04-02 山东省科学院海洋仪器仪表研究所 用于检测海水ph值的微光信号检测装置
CN104062247A (zh) * 2014-06-16 2014-09-24 山东省科学院海洋仪器仪表研究所 一种高精度原位检测海水pH的测量装置及测量方法
CN104122217A (zh) * 2014-07-29 2014-10-29 山东省科学院海洋仪器仪表研究所 基于微流控-环流分析的高精度原位海水pH分析系统和分析方法
CN105241829A (zh) * 2015-09-15 2016-01-13 山东省科学院海洋仪器仪表研究所 一种环流式原位高精度海水pH测量装置和测量方法
CN106111628A (zh) * 2016-08-24 2016-11-16 大连现代辅机开发制造有限公司 发动机工件压缩空气清洗工艺方法及其压缩空气清洗机
US20190064062A1 (en) * 2014-05-27 2019-02-28 Woods Hole Oceanographic Institution System and Method to Measure Dissolved Gases in Liquid
CN210071669U (zh) * 2019-05-16 2020-02-14 山东省科学院海洋仪器仪表研究所 基于集成阀岛装置的高精度海水pH原位测量系统

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7639361B2 (en) * 2007-05-14 2009-12-29 Watkins Manufacturing Corporation Apparatus for measuring chemical levels using pH shift
CN101603969A (zh) * 2009-07-23 2009-12-16 江苏德林环保技术有限公司 流动注射六价铬水质快速分析系统
CN105067542B (zh) * 2015-07-29 2018-06-26 山东省科学院海洋仪器仪表研究所 基于光度法的船载式pH和pCO2测量装置及测量方法
CN110057814A (zh) * 2019-05-16 2019-07-26 山东省科学院海洋仪器仪表研究所 基于集成阀岛装置的高精度海水pH原位测量系统及方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007327846A (ja) * 2006-06-07 2007-12-20 Gl Sciences Inc グラジェント送液方法及び装置
CN103439258A (zh) * 2013-09-09 2013-12-11 山东省科学院海洋仪器仪表研究所 一种基于集成阀岛装置的水体营养盐原位检测仪与检测方法
CN103698287A (zh) * 2013-12-19 2014-04-02 山东省科学院海洋仪器仪表研究所 用于检测海水ph值的微光信号检测装置
US20190064062A1 (en) * 2014-05-27 2019-02-28 Woods Hole Oceanographic Institution System and Method to Measure Dissolved Gases in Liquid
CN104062247A (zh) * 2014-06-16 2014-09-24 山东省科学院海洋仪器仪表研究所 一种高精度原位检测海水pH的测量装置及测量方法
CN104122217A (zh) * 2014-07-29 2014-10-29 山东省科学院海洋仪器仪表研究所 基于微流控-环流分析的高精度原位海水pH分析系统和分析方法
CN105241829A (zh) * 2015-09-15 2016-01-13 山东省科学院海洋仪器仪表研究所 一种环流式原位高精度海水pH测量装置和测量方法
CN106111628A (zh) * 2016-08-24 2016-11-16 大连现代辅机开发制造有限公司 发动机工件压缩空气清洗工艺方法及其压缩空气清洗机
CN210071669U (zh) * 2019-05-16 2020-02-14 山东省科学院海洋仪器仪表研究所 基于集成阀岛装置的高精度海水pH原位测量系统

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020228507A1 (zh) * 2019-05-16 2020-11-19 山东省科学院海洋仪器仪表研究所 基于集成阀岛装置的高精度海水pH原位测量系统及方法
CN112161944A (zh) * 2020-10-14 2021-01-01 南京科创检测技术有限公司 一种紫外-可见光度测定系统及测定方法
CN113624697A (zh) * 2021-07-07 2021-11-09 吉林省电力科学研究院有限公司 用于发电厂水汽检测的在线式比色法pH测量仪
CN114646627A (zh) * 2022-05-23 2022-06-21 中国海洋大学 利用光谱分析技术对海水溢油进行分类检测的装置和方法
CN116637664A (zh) * 2023-05-29 2023-08-25 济南赢创智联技术咨询有限公司 一种基于微流控的海洋总碱度测量装置及测量方法
CN116637664B (zh) * 2023-05-29 2024-03-19 济南赢创智联技术咨询有限公司 一种基于微流控的海洋总碱度测量装置及测量方法

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