CN110455886A - 一种光电cod快速检测仪 - Google Patents

Abstract

一种光电COD快速检测仪，属于环境分析检验技术领域。包括上暗盒、下暗盒、光电倍增管、遮光板、电源变压器、电源板、高压模块、电化学模块及主控板，所述的上暗盒具有上盖，盒腔设有隔板，上暗盒在下方设有用于连接下暗盒的上护筒，所述的隔板的通孔内嵌设硼硅玻璃，所述的下暗盒包括下护筒，下护筒设置在上护筒的下方，其上端与上护筒的下端衔接安装以使两者的筒腔共同形成管道状的暗室，所述的光电倍增管设置在暗室内且受光面与上护筒的上端面齐平，所述的遮光板设置在上暗盒的隔板和上护筒的上端面之间，遮光板配设有步进电机。优点：极大地降低试剂消耗量，降低检测成本和避免二次污染；检测灵敏度高；能保护光电倍增管的受光面不易损坏。

Description

一种光电COD快速检测仪

技术领域

本发明属于环境分析检验技术领域，具体涉及一种光电COD快速检测仪。

背景技术

化学需氧量(以下简称COD)是水质监测中表征还原性无机和有机物的常测项目，反映了水体受还原性物质污染的程度。测定COD的方法主要有化学法和物理法，化学法是以各种化学反应为基础，物理法则主要是分光光度法。化学法中，常见的操作是利用酸性高锰酸钾氧化法或重铬酸钾氧化法，再配合滴定或分光光度法来进行检测，如中国发明专利申请公布号CN108918443A介绍的“一种一体化便携式水质COD检测装置”，其样品经过消解后通过光谱测量单元来得出所测水样的COD值。然而，经实际验证，上述提及的仪器在COD检测中存在诸多问题，例如分析时间长，加热单元能耗高，并且还因需要消耗大量的浓硫酸而存在安全隐患，此外，为了消除水中氯离子的干扰，往往还需加入毒性很大的硫酸汞进行掩蔽，进而容易对环境造成二次污染。近几年，基于电化学方法的COD检测装置或方法因检测速度快、试剂用量较少等优点而逐渐成为领域内的热点。如中国发明专利申请公布号CN106645326A提及的“一种无毒快速的COD检测方法”，其利用电极产生自由基，然后检测电极电流的消耗量；又如中国发明专利授权公告号CN101639459B公开的“检测水体化学需氧量的方法及装置”，其采用掺硼金刚石薄膜电极作为检测电极，利用电化学方法产生羟基自由基来氧化水体中的有机会；再如中国实用新型专利授权公告号CN202562879U涉及的“一种便携式COD检测仪”，其利用二氧化铅等电极产生羟基自由基以氧化水体中有机物。还有中国实用新型专利授权公告号CN206292201U公布的“一种基于光催化技术的COD检测装置”，其利用紫外光辅助氧化并通过氧电极来检测溶氧量变化。但，在上述这些COD检测的过程中，均存在因电极产生羟基自由基不稳定而导致的检测不稳定的问题。物理法中，较为常用的是紫外分光光度法，其原理是基于水样紫外可见吸收光谱与COD之间的相关性。如中国发明专利授权公告号CN100408998C提及的“COD在线检测方法及仪器”，其利用神经网络模型计算拟合出COD值，虽然能够提高检测精度，但这些方法和仪器不但需要体积大、发热大、能耗高的紫外光源，而且水体中还存在许多紫外光源难以检测的还原性无机物和有机物，如许多糖类，包括淀粉在常见的水溶液中就难以直接被紫外光源检测到。因此紫外分光光度法的应用是有诸多限制的。

鉴于上述已有技术，本申请人作了有益的设计，下面将要介绍的技术方案便是在这种背景下产生的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光电COD快速检测仪，能够解决现有的COD检测技术中样品和反应试剂消耗大、过程繁琐、检测周期长、检测仪器能耗高且检测对象受限等问题。

本发明的目的是这样来达到的，一种光电COD快速检测仪，包括上暗盒和下暗盒，其特征在于还包括光电倍增管、遮光板、电源变压器、电源板、高压模块、电化学模块以及主控板，所述的上暗盒具有上盖，上暗盒的盒腔通过隔板分隔成上腔和下腔，上暗盒在下方还设有用于连接下暗盒的上护筒，所述的上护筒的上端自上暗盒的底部探入至上暗盒的盒腔内且接近所述的隔板，所述的隔板在对应上护筒的位置开设通孔，在所述的通孔内嵌设硼硅玻璃，上护筒的下端自下暗盒的顶部探入至下暗盒的盒腔内，上护筒沿轴向开设自上暗盒的下腔贯通至下暗盒的盒腔的引线孔，所述的下暗盒包括下护筒，所述的下护筒设置在上护筒的下方，其上端与上护筒的下端衔接安装以使两者的筒腔共同形成管道状的暗室，所述的光电倍增管设置在所述的暗室内且受光面与上护筒的上端面齐平，所述的遮光板设置在上暗盒的隔板和上护筒的上端面之间，遮光板配设有步进电机，所述的步进电机设置在上护筒的一侧且与上暗盒的下腔底部固定，步进电机的传动轴向上延伸与遮光板的一端连接安装，遮光板受步进电机驱动而进行逆时针或顺时针转动，所述的电源变压器、电源板、高压模块、电化学模块以及主控板设置在下暗盒的盒腔内，所述的主控板与步进电机、电源板、高压模块以及电化学模块电连接，所述的电源变压器与电源板电连接。

在本发明的一个具体的实施例中，所述的下暗盒在下护筒的一侧设有第一支架，所述的第一支架通过第一安装板与下暗盒的顶壁固定，下暗盒在下护筒的另一侧设有第二支架，所述的第二支架通过第二安装板与下暗盒的顶壁固定，所述的电源变压器固定在第一安装板的下表面，所述的电源板安装在第一支架的底部，所述的高压模块固定在下暗盒的盒腔底部，所述的主控板安装在第二支架的底部，所述的电化学模块设置在主控板的上表面，其电极引线通过所述的上护筒的引线孔进入上暗盒的下腔后，向上穿过隔板进入上腔，所述的电极引线在该端连接有电极夹子。

在本发明的另一个具体的实施例中，所述的遮光板在对应所述的步进电机的另一端还设有磁铁，在所述的磁铁的下方设置霍尔位置传感器，所述的霍尔位置传感器固定在上暗盒的下腔底部，其引线通过所述的上护筒的引线孔进入下暗盒的盒腔，与所述的主控板电连接。

在本发明的又一个具体的实施例中，所述的上暗盒在靠近上盖的内壁上设置上盖位置传感器，所述的上盖位置传感器的引线通过所述的上护筒的引线孔进入下暗盒的盒腔，与所述的主控板电连接。

在本发明的再一个具体的实施例中，所述的光电倍增管具有倍增管底座，所述的倍增管底座安装在下护筒的下端面，用于支承光电倍增管。

在本发明的还有一个具体的实施例中，所述的硼硅玻璃的厚度为0.8mm～1.2mm。

在本发明的进而一个具体的实施例中，所述的下暗盒在底部设有开口，并在所述的开口上配设底盖。

本发明由于采用了上述结构，与现有技术相比，具有的有益效果是：兼具微弱光检测和电化学工作站两个功能，电化学激发及微弱光检测功能允许微量试剂的使用，因此能极大地降低试剂消耗量，降低检测成本和避免二次污染；上暗盒没有外部接入口，能最大限度屏蔽外界电磁干扰及光干扰以提高检测灵敏度；步进马达根据上盖位置传感器传递的信号，驱动遮光板打开或遮挡光电倍增管的受光面，能避免放置试样或误操作时光电倍增管的受光面被强光直接照射而损坏；紧贴光电倍增管受光面设置的硼硅玻璃构成检测池的光窗，该结构能进一步提高检测灵敏度。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图中：1.上暗盒、11.上盖、12.隔板、121.通孔、122.硼硅玻璃、13.上护筒、131.引线孔、14.上盖位置传感器；2.下暗盒、21.下护筒、22.第一支架、221.第一安装板、23.第二支架、231.第二安装板、24.底盖；3.光电倍增管、31.倍增管底座；4.遮光板、41.步进电机、411.传动轴、42.磁铁、43.霍尔位置传感器；5.电源变压器；6.电源板；7.高压模块；8.电化学模块、81.电极引线、82.电极夹子；9.主控板。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式详细描述，但对实施例的描述不是对技术方案的限制，任何依据本发明构思作形式而非实质的变化都应当视为本发明的保护范围。

请参阅图1，一种光电COD快速检测仪，包括上暗盒1、下暗盒2、光电倍增管3、遮光板4、电源变压器5、电源板6、高压模块7、电化学模块8以及主控板9，所述的下暗盒2设置在上暗盒1的下方，两者都采用了金属材质。

所述的上暗盒1具有上盖11，并且在靠近上盖11的内壁上设置上盖位置传感器14，用于判断上盖11的开合状态。上暗盒1除了上盖11没有外部接入口，因此能最大限度屏蔽外界电磁干扰及光干扰，提高检测灵敏度。上暗盒1的盒腔通过隔板12分隔成上腔和下腔，上暗盒1在下方还设有用于连接下暗盒2的上护筒13。所述的上护筒13的上端自上暗盒1的底部探入至上暗盒1的盒腔内且接近所述的隔板12，所述的隔板12在对应上护筒13的位置开设通孔121，在所述的通孔121内嵌设硼硅玻璃122以形成一光窗，所述的硼硅玻璃122的厚度为0.8mm～1.2mm，此处优选为1mm的高透光硼硅玻璃。上护筒13的下端自下暗盒2的顶部探入至下暗盒2的盒腔内。上护筒13沿轴向开设自上暗盒1的下腔贯通至下暗盒2的盒腔的引线孔131。所述的下暗盒2包括下护筒21，所述的下护筒21设置在上护筒13的下方，其上端与上护筒13的下端衔接安装以使两者的筒腔共同形成管道状的暗室。所述的上护筒13和下护筒21均为金属套筒。所述的光电倍增管3具有倍增管底座31，所述的倍增管底座31安装在下护筒21的下端面，光电倍增管3设置在所述的暗室内，由该倍增管底座31支承。光电倍增管3的受光面与上护筒13的上端面齐平。本发明通过光电倍增管3实现微弱光检测，所述的暗室对光电倍增管3进行了严格的避光处理，能够防止环境光对光电倍增管3产生干扰。所述的遮光板4设置在上暗盒1的隔板12和光电倍增管3的受光面之间，遮光板4配设有步进电机41，所述的步进电机41设置在上护筒13的一侧且与上暗盒1的下腔底部固定，步进电机41的传动轴411向上延伸与遮光板4的一端连接安装，遮光板4受步进电机41驱动而进行逆时针或顺时针转动。所述的遮光板4在对应所述的步进电机41的另一端还设有磁铁42，在所述的磁铁42的下方设置与之配合工作的霍尔位置传感器43，所述的霍尔位置传感器43固定在上暗盒1的下腔底部，用于对遮光板4的旋转角度进行监测。

在本实施例中，所述的电源变压器5、电源板6、高压模块7、电化学模块8以及主控板9沿用了现有COD检测仪所用的产品。电源变压器5、电源板6、高压模块7、电化学模块8以及主控板9设置在下暗盒2的盒腔内，使得仪器整体结构紧凑，便于携带。所述的主控板9与步进电机41、电源板6、高压模块7、电化学模块8、上盖位置传感器14以及霍尔位置传感器43电连接。主控板9根据上盖位置传感器14传递的上盖状态，通过步进电机41来旋转遮光板4，以避免放置试样或误操作时，光电倍增管3的受光面被强光直接照射而损坏。在本实施例中，设定步进电机41顺时针旋转一定角度是打开光电倍增管3的受光面，步进电机41逆时针旋转一定角度是使遮光板4遮住光电倍增管3的受光面。遮光板4的旋转角度通过霍尔位置传感器43来确定。所述的电源变压器5与电源板6电连接，外部电源经电压变压器5转换后通过电源板5为主控板9提供电源，主控板9又通过设置在下暗盒2侧壁上的USB接口（未作图示）与外部PC通信连接。所述的高压模块7与光电倍增管3电连接，为光电倍增管3提供工作电源。所述的电化学模块8用于通过电化学氧化来对试样进行COD检测。

具体地，所述的下暗盒2在下护筒21的一侧设有第一支架22，所述的第一支架22通过第一安装板221与下暗盒2的顶壁固定，下暗盒2在下护筒21的另一侧设有第二支架23，所述的第二支架23通过第二安装板231与下暗盒2的顶壁固定。所述的电源变压器5固定在第一安装板221的下表面，所述的电源板6安装在第一支架22的底部，所述的高压模块7固定在下暗盒2的盒腔底部。所述的主控板9安装在第二支架23的底部，所述的电化学模块8设置在主控板9的上表面，其电极引线81通过所述的上护筒13的引线孔131进入上暗盒1的下腔后，向上穿过隔板12进入上腔，所述的电极引线81在该端连接有电极夹子82。所述的上盖位置传感器14的引线以及霍尔位置传感器43的引线共同通过引线孔131进入下暗盒2的盒腔，与所述的主控板9电连接。本发明避开了外部走线，能很好地降低电磁干扰。在本实施例中，所述的上盖位置传感器14的引线以及霍尔位置传感器43采用了常规产品，此处省略赘述。所述的下暗盒2在底部设有开口，并在所述的开口上配设底盖24。

本发明兼具微弱光检测和电化学工作站两个功能，只需接上市电，并通过USB接口连接PC即可实现COD快速检测。检测时，打开上暗盒1的上盖11，将装有试样（铁氰化钾、双氧水、鲁米诺、水样）的底部透光的检测池（附有电极）放置在硼硅玻璃122上。由于硼硅玻璃122贴合光电倍增管3的受光面设置，使得试样与光电倍增管3之间的距离非常小，因此能最大限度地降低试样产生的微弱光在硼硅玻璃122和空气中的衰减。接着，将电极夹子82连接至检测池对应的电极上，关闭上盖11，打开电源及PC。上盖位置传感器14检测到上暗盒1封闭，则主控板9控制步进马达41，使其驱动遮光板4旋转以打开光电倍增管3的受光面，检测开始进行，此时光电倍增管3连接高压模块7，检测并记录发光强度，发光强度与水样COD值相关。检测结束后，断开光电倍增管3的高压连接，关闭遮光板4。此时可以打开上盖11，取出试样或重新加入试剂。检测过程中的任何时候，若打开上盖11，则上盖位置传感器14会马上向主控板9传递信号，由主控板9即刻切断光电倍增管3的高压电源，再关闭遮光板4。

Claims (7)

1.一种光电COD快速检测仪，包括上暗盒(1)和下暗盒(2)，其特征在于还包括光电倍增管(3)、遮光板(4)、电源变压器(5)、电源板(6)、高压模块(7)、电化学模块(8)以及主控板(9)，所述的上暗盒(1)具有上盖(11)，上暗盒(1)的盒腔通过隔板(12)分隔成上腔和下腔，上暗盒(1)在下方还设有用于连接下暗盒(2)的上护筒(13)，所述的上护筒(13)的上端自上暗盒(1)的底部探入至上暗盒(1)的盒腔内且接近所述的隔板(12)，所述的隔板(12)在对应上护筒(13)的位置开设通孔(121)，在所述的通孔(121)内嵌设硼硅玻璃(122)，上护筒(13)的下端自下暗盒(2)的顶部探入至下暗盒(2)的盒腔内，上护筒(13)沿轴向开设自上暗盒(1)的下腔贯通至下暗盒(2)的盒腔的引线孔(131)，所述的下暗盒(2)包括下护筒(21)，所述的下护筒(21)设置在上护筒(13)的下方，其上端与上护筒(13)的下端衔接安装以使两者的筒腔共同形成管道状的暗室，所述的光电倍增管(3)设置在所述的暗室内且受光面与上护筒(13)的上端面齐平，所述的遮光板(4)设置在上暗盒(1)的隔板(12)和上护筒(13)的上端面之间，遮光板(4)配设有步进电机(41)，所述的步进电机(41)设置在上护筒(13)的一侧且与上暗盒(1)的下腔底部固定，步进电机(41)的传动轴(411)向上延伸与遮光板(4)的一端连接安装，遮光板(4)受步进电机(41)驱动而进行逆时针或顺时针转动，所述的电源变压器(5)、电源板(6)、高压模块(7)、电化学模块(8)以及主控板(9)设置在下暗盒(2)的盒腔内，所述的主控板(9)与步进电机(41)、电源板(6)、高压模块(7)以及电化学模块(8)电连接，所述的电源变压器(5)与电源板(6)电连接。

2.根据权利要求1所述的一种光电COD快速检测仪，其特征在于所述的下暗盒(2)在下护筒(21)的一侧设有第一支架(22)，所述的第一支架(22)通过第一安装板(221)与下暗盒(2)的顶壁固定，下暗盒(2)在下护筒(21)的另一侧设有第二支架(23)，所述的第二支架(23)通过第二安装板(231)与下暗盒(2)的顶壁固定，所述的电源变压器(5)固定在第一安装板(221)的下表面，所述的电源板(6)安装在第一支架(22)的底部，所述的高压模块(7)固定在下暗盒(2)的盒腔底部，所述的主控板(9)安装在第二支架(23)的底部，所述的电化学模块(8)设置在主控板(9)的上表面，其电极引线(81)通过所述的上护筒(13)的引线孔(131)进入上暗盒(1)的下腔后，向上穿过隔板(12)进入上腔，所述的电极引线(81)在该端连接有电极夹子(82)。

3.根据权利要求1所述的一种光电COD快速检测仪，其特征在于所述的遮光板(4)在对应所述的步进电机(41)的另一端还设有磁铁(42)，在所述的磁铁(42)的下方设置霍尔位置传感器(43)，所述的霍尔位置传感器(43)固定在上暗盒(1)的下腔底部，其引线通过所述的上护筒(13)的引线孔(131)进入下暗盒(2)的盒腔，与所述的主控板(9)电连接。

4.根据权利要求1所述的一种光电COD快速检测仪，其特征在于所述的上暗盒(1)在靠近上盖(11)的内壁上设置上盖位置传感器(14)，所述的上盖位置传感器(14)的引线通过所述的上护筒(13)的引线孔(131)进入下暗盒(2)的盒腔，与所述的主控板(9)电连接。

5.根据权利要求1所述的一种光电COD快速检测仪，其特征在于所述的光电倍增管(3)具有倍增管底座(31)，所述的倍增管底座(31)安装在下护筒(21)的下端面，用于支承光电倍增管(3)。

6.根据权利要求1所述的一种光电COD快速检测仪，其特征在于所述的硼硅玻璃(122)的厚度为0.8mm～1.2mm。

7.根据权利要求1所述的一种光电COD快速检测仪，其特征在于所述的下暗盒(2)在底部设有开口，并在所述的开口上配设底盖(24)。