CN110658139A - 一种高锰酸盐指数分析系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高锰酸盐指数分析系统，包括气液驱动系统及化学反应系统；气液驱动系统包括自动进样装置、采样针、蠕动泵及泵管；化学反应系统包括反应流路；自动进样装置通过采样针与蠕动泵连接，蠕动泵与反应流路连接；反应流路包括依次连接的第一在线排气装置、气泡注入装置、第一在线混合圈、第二在线混合圈、第一在线加热装置、第二在线加热装置、第三在线混合圈、第二在线排气装置；第一在线排气装置上端出口通过泵管与废液瓶连接；气泡注入装置通过泵管引入空气；第一在线混合圈通过泵管引入高锰酸钾溶液试剂；第二在线排气装置上端出口与废液瓶连接。本发明可批量检测样品、分析速度快、准确度高、重复性好、检出限低，试剂和样品消耗量少。

Description

一种高锰酸盐指数分析系统
技术领域
本发明涉及水体中高锰酸盐指数测定技术领域，尤其涉及一种高锰酸盐指数分析系统。
背景技术
高锰酸盐指数，也称为化学需氧量(锰法)，是在一定的条件下，采用强氧化剂高锰酸钾处理水样时，所消耗的高锰酸钾量。它是表示水中还原性物质多少的一个指标。水中的还原性物质有各种有机物、亚硝酸盐、硫化物、亚铁盐等，但主要的是有机物，有机物可沉积，对水生生物造成持久的毒害作用，并通过食物链进入人体，这些毒物常有致癌、致畸形、致突变的作用，对人极其危险。另外，若以受污染的水进行灌溉，则植物、农作物也会受到影响，也严重影响人体健康。所以该指标也作为有机物相对含量的综合指标之一。
高锰酸盐指数越大，说明水体受有机物的污染越严重。掌握水体中有机物的含量、监控其分布状况及主要来源，对控制水体污染、改善水质具有十分重要的意义。
目前，高锰酸盐指数的测定主要有手工操作、程序控制器、流动注射分析和连续流动分析四种方法。
手工操作与程序控制器采用的是国家标准方法GB11892-1989，样品中加入高锰酸钾和硫酸，沸水浴加热30分钟，用过量的草酸钠溶液滴定反应剩余的高锰酸钾，再用高锰酸钾标准溶液回滴过量的草酸钠，最后手动计算样品中高锰酸盐指数。上述标准方法存在操作过程繁琐、分析速度慢、样品和试剂消耗量大、试剂频繁操作对人体伤害大等问题。
仪器法的测定有流动注射法和连续流动法两类，均是自动化程度高的仪器分析方法，目前市场上采用流动注射技术的仪器是反应在非平衡状态下检测，由于其技术原理的局限性，反应管路细，容易堵塞，试剂对PTFE材质的反应管路损害较大，仪器设计更为复杂，对测试中的反应条件要求严格，测试所用试剂需脱气处理，极大地增加了工作量。
发明内容
本发明的目的是提供一种高锰酸盐指数分析系统，以解决现有化学分析法操作过程繁琐、分析速度慢、工作时间长、样品和试剂消耗量大的问题，同时，可以克服流动注射技术分析方式管路易堵、对反应条件要求严格、试剂需过滤和脱气等弊端。
本发明提供了一种高锰酸盐指数分析系统，包括气液驱动系统及化学反应系统；所述气液驱动系统包括自动进样装置、采样针、蠕动泵及泵管；所述化学反应系统包括反应流路；
所述自动进样装置通过所述采样针与所述蠕动泵连接，所述蠕动泵与所述反应流路连接；
所述反应流路包括依次连接的第一在线排气装置、气泡注入装置、第一在线混合圈、第二在线混合圈、第一在线加热装置、第二在线加热装置、第三在线混合圈、第二在线排气装置；所述第一在线排气装置上端出口通过所述蠕动泵上的泵管与废液瓶连接；所述气泡注入装置通过所述蠕动泵上的泵管引入空气，使引入的空气进入液体管路形成气泡，用以隔开样品及试剂；所述第一在线混合圈通过所述蠕动泵上的泵管引入高锰酸钾溶液试剂；所述第二在线排气装置上端出口与废液瓶连接。
进一步地，该高锰酸盐指数分析系统还包括光学检测系统，所述光学检测系统包括流通池，所述流通池两端分别连接有光源及检测器，所述流通池的进口端与所述第二在线排气装置连接，所述流通池的出口端通过所述蠕动泵上的泵管与废液瓶连接。
进一步地，该高锰酸盐指数分析系统还包括：
数据处理系统，用于处理所述检测器的数据；
电路控制系统，用于所述高锰酸盐指数分析系统的电路控制。
进一步地，所述第一在线混合圈、第二在线混合圈、第三在线混合圈的管内径为1.8～2.0mm。
进一步地，所述第一在线混合圈、第二在线混合圈、第三在线混合圈为玻璃材质。
借由上述方案，通过高锰酸盐指数分析系统，可批量检测、分析速度快、准确度高、重复性好、检出限低，试剂和样品消耗量少、可完全替代传统化学分析方法的高锰酸盐指数分析系统。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚地了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1为本发明一种高锰酸盐指数分析系统的结构框图；
图2为本发明一种高锰酸盐指数分析系统的原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
参图1所示，该高锰酸盐指数分析系统由气液驱动系统、化学反应系统、光学检测系统、数据处理系统、电路控制系统构成，参图2所示，其中：
气液驱动系统包括：自动进样装置1、采样针2、蠕动泵3、泵管(401～405)；
化学反应系统包括：第一在线排气装置5、气泡注入装置6、第一在线混合圈7、第二在线混合圈8、第一在线加热装置9、第二在线加热装置10、第三在线混合圈11、第二在线排气装置12。
W1、W2、W3为废液，最后均流入废液瓶。16为试剂瓶，装有试剂R，即酸性高锰酸钾溶液。
光学检测系统包括：流通池13(待测样品从中经过)、光源14、检测器15(用于接收待测样品吸收光后产生的信号)。
数据处理系统：用于检测器数据信号的处理。
电路控制系统：用于分析系统的电路控制。
本系统反应管路共有一个分支。
自动进样装置1的采样针2通过管线依次串接蠕动泵3上的泵管403、第一在线排气装置5、气泡注入装置6、第一在线混合圈7、第二在线混合圈8、第一在线加热装置9、第二在线加热装置10、第三在线混合圈11、第二在线排气装置12和流通池；
第一在线排气装置5上端出口通过蠕动泵3的泵管402将废气液W1排至废液瓶。通过泵管401与气泡注入装置6连接来引入空气G。试剂R高锰酸钾溶液通过泵管404引入流路，泵管404一端通过管线与试剂R试剂瓶16连接，另一端与第一在线混合圈7连接。第二在线排气装置12一端连接废液瓶，一端连接流通池13入口，流通池13出口端通过泵管405与废液瓶连接。
在流通池13两端分别连接有光源14和与检测器15。
本系统通过自动进样装置1的采样针2采集样品S，样品S与试剂R通过泵管4在蠕动泵3的推动下进入化学反应系统，在密闭的管路中连续流动，并发生褪色反应。其中：蠕动泵3上泵管401引入空气，空气进入液体管路形成气泡，形成样品S和试剂R被空气气泡按一定间隔规律地隔开的反应流路。
反应管路中的反应原理为：水样和酸性高锰酸钾溶液混匀，加热到97℃左右，样品经反应后在波长520nm测量吸光度。吸光度的消减值与高锰酸盐指数成正比。在本实施例中，由采样针2带入的样品S中的气泡通过第一在线排气装置5排出，样品S中有机物与泵管404引入的酸性高锰酸钾溶液反应，通过第一在线混合圈7、第二在线混合圈8、第一在线加热装置9、第二在线加热装置10和第三在线混合圈11，使反应完全，样品S中有机物全部被氧化，反应产物通过流通池13，在光源14作用下，在波长520nm处有最大吸收，采用检测器15测定生成物的吸光度，由数据处理系统处理数据，即可得出样品的高锰酸盐指数。
本系统采用连续流动分析技术，是反应在平衡状态下检测，即物理混合和化学反应均发生完全的状态，该技术在反应系统中注入气泡，使反应更充分，可达最大的灵敏度，样品浓度亦达到持续最大值，并可减少样品残留，反应环境的微小变化不会影响测试结果，测试准确度高、重复性好、检出限低，由于其管径设计大，适用范围更为广泛。
通过该高锰酸盐指数分析系统可批量检测样品、分析速度快、准确度高、重复性好、检出限低，试剂和样品消耗量少、可完全替代传统化学分析方法的高锰酸盐指数分析系统，具体包括如下技术效果：
1、本系统采用气泡注入技术，气泡的存在可使样品完全反应，可以显著减少管道中的样品残留，可以避免不同样品的相互干扰；
2、本系统采用的是在全稳态检测(即完全反应)，准确度高，可靠性强；
3、完全在线的高锰酸盐指数样品处理工作，功能全面，涵盖在线加样、混合、加热等功能；
4、本系统中的反应混合圈采用了大管径(内径为1.8～2.0mm)的玻璃材质，具有很好的通过性和化学惰性，管路截面积是流动注射技术应用管路的3～5倍，管路截面积大不易堵塞，对于污水类的样品有很好的通过性，使用中更容易维护；
5、本反应系统采用的元件体积小巧轻便、整个反应系统的结构紧凑、布局安排合理、便于日常维护和观察。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种高锰酸盐指数分析系统，其特征在于，包括气液驱动系统及化学反应系统；所述气液驱动系统包括自动进样装置、采样针、蠕动泵及泵管；所述化学反应系统包括反应流路；
所述自动进样装置通过所述采样针与所述蠕动泵连接，所述蠕动泵与所述反应流路连接；
所述反应流路包括依次连接的第一在线排气装置、气泡注入装置、第一在线混合圈、第二在线混合圈、第一在线加热装置、第二在线加热装置、第三在线混合圈、第二在线排气装置；所述第一在线排气装置上端出口通过所述蠕动泵上的泵管与废液瓶连接；所述气泡注入装置通过所述蠕动泵上的泵管引入空气，使引入的空气进入液体管路形成气泡，用以隔开样品及试剂；所述第一在线混合圈通过所述蠕动泵上的泵管引入高锰酸钾溶液试剂；所述第二在线排气装置上端出口与废液瓶连接。
2.根据权利要求1所述的高锰酸盐指数分析系统，其特征在于，还包括光学检测系统，所述光学检测系统包括流通池，所述流通池两端分别连接有光源及检测器，所述流通池的进口端与所述第二在线排气装置连接，所述流通池的出口端通过所述蠕动泵上的泵管与废液瓶连接。
3.根据权利要求2所述的高锰酸盐指数分析系统，其特征在于，还包括：
数据处理系统，用于处理所述检测器的数据；
电路控制系统，用于所述高锰酸盐指数分析系统的电路控制。
4.根据权利要求1所述的高锰酸盐指数分析系统，其特征在于，所述第一在线混合圈、第二在线混合圈、第三在线混合圈的管内径为1.8～2.0mm。
5.根据权利要求4所述的高锰酸盐指数分析系统，其特征在于，所述第一在线混合圈、第二在线混合圈、第三在线混合圈为玻璃材质。
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