CN111521644A - 一种超纯水ph检测设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超纯水PH检测设备，包括进水电磁阀、排水电磁阀、KCl加药电磁阀、PH检测仪、KCl溶解槽、样品检测池、设有开孔的设备外壳。有效的填补了超纯水领域中PH检测仪的空白的技术问题，通过向超纯水中添加中性的KCl溶液，提高水样中的离子含量，同时尽可能的保证超纯水在检测过程中样品检测池的封闭，极大的减少了超纯水在检测过程中与空气接触产生所产生巨大误差。在检测过程中可以实现自动进水、自动排水、自动检测、自动清洗等，极大的降低了人力资源成本，同时产品还具备外观整洁，内部结构排列紧凑占地面积小等诸多优点。
Description
技术领域
本发明专利属于水质量检测领域，具体涉及一种超纯水PH检测设备。
背景技术
目前现有的PH计的工作原理是将PH计的两个电极一起放入同一溶液中，就构成了一个原电池，而这个原电池的电位，就是玻璃电极和参比电极电位的代数和。PH计的参比电极电位稳定，那么在温度保持稳定的情况下，溶液和电极所组成的原电池的电位变化，只和玻璃电极的电位有关，而玻璃电极的电位取决于待测溶液的PH值，因此通过测量两个电极间的电位差，就可以得出 PH溶液的PH值。
而超纯水的电阻率大约为18.25MΩ·cm，其水中的离子含量较少，导致PH 检测仪探头的两个电极间无法形成电位差，或者形成较弱的电位差而低于PH 检测仪的检出限。所以，根据PH检测仪的原理，市面上常见的PH检测仪无法准确的检测超纯水的PH值。在实际应用中总会出现使用者不了解PH检测仪的原理，不能及时发现PH检测仪检测的数值不准确这一事实，不仅影响使用单位的检修时间，影响使用单位的生产，而且会加长超纯水设备厂家的售后时间，提高售后维修的成本。同时空气中含有CO2、细菌、尘埃等杂质，而超纯水为纯的溶剂，对这些杂质的溶解能力很强，一旦超纯水与空气接触，就会使其电阻率迅速下降，实践证明15MΩ.cm以上的超纯水暴露在空气中1分钟后水质就会下降至3-4MΩ.cm，3分钟以后就会下降到2MΩ.cm左右。其中CO2的溶解会引起超纯水PH值降低，使得PH的检测数值偏离真实数值。目前市场上针对超纯水PH的检测仪表较少，能使超纯水在密闭环境中检测的仪表更少。
发明内容
为了克服现有技术存在的缺点，本发明提出了一种超纯水PH检测设备，具有结构紧凑，占地面积小，自动化程度高等优点，在相对封闭的样品检测池进行超纯水的PH检测得出较准确的超纯水的PH值。
本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
一种超纯水PH检测设备，包括进水电磁阀、排水电磁阀、KCl加药电磁阀、控制模块、PH检测仪、KCl溶解槽、样品检测池和设备外壳；
通过卡槽固定在所述设备外壳内的进水电磁阀、排水电磁阀、KCl加药电磁阀分别与控制模块连接；
所述KCL溶解槽固定于设有开孔的所述设备外壳上表面；
所述样品检测池和PH检测仪分别置于所述设备外壳内部和外部；所述样品检测池与所述PH检测仪螺纹连接；
所述样品检测池构成密闭空间，用于隔绝外部空气。
优选的，所述设备外壳包括设置在所述设备外壳底部的进水管预留口，以及对称设于设备外壳一侧，位于底部和中部位置的排水管预留口和电磁阀连接线预留口。
优选的，所述样品检测池包括连通于样品检测池一端的三个进样口；
所述进样口包括检测水池进水口、检测水池排水口和检测水池加药进水口；
所述KCL溶解槽包括KCL溶解槽出药口。
进一步地，所述检测水池进水口通过PE管连通所述进水电磁阀的出水口；
所述进水电磁阀的进水口通过穿过所述进水管预留口的PE管与所述设备外壳外部连通。
进一步地，所述排水电磁阀的进水口和所述检测水池排水口通过PE管连通；
所述排水电磁阀的出水口通过穿过所述排水管预留口的PE管与所述设备外壳外部连通。
进一步地，所述KCl加药电磁阀的进水口和所述KCL溶解槽出药口通过PE 管连通；
所述KCl加药电磁阀的出水口和所述检测水池加药进水口通过PE管连通。
进一步地，所述控制模块通过穿过所述电磁阀连接线预留口的连接线和电源连通，用于控制各个所述电磁阀的通断。
进一步地，所述KCL溶解槽位于设置于外壳上方，使得所述KCL溶解槽的 KCL溶解槽出药口高度高于检测水池进水口，与所述水池进水口的垂直高度差为15mm；
所述KCl加药电磁阀在重力作用下向所述样品检测池添加KCl溶液。
进一步地，所述检测水池加药进水口和检测水池进水口分别对称设置于所述样品检测池侧面的顶部位置；
所述检测水池排水口设置在所述样品检测池底面中心位置，通过开启排水电磁阀进行排水。
进一步地，所述控制模块，用于控制所述超纯水PH检测设备的各个工作阶段；
所述工作阶段包括：开始/结束阶段、冲洗样品检测池阶段、水样和KCl 溶液添加阶段、测试阶段和排放阶段；
当所述PH检测设备处于开始/结束阶段所述控制模块分别控制所述进水电磁阀、排水电磁阀、KCl加药电磁阀停止工作；
当所述PH检测设备处于冲洗样品检测池阶段，所述控制模块分别控制所述进水电磁阀和排水电磁阀通电工作，所述KCl加药电磁阀停止工作；
当所述PH检测设备处于水样和KCl溶液添加阶段，所述控制模块分别控制所述进水电磁阀和KCl加药电磁阀通电工作，所述KCl加药电磁阀停止工作；
当所述PH检测设备处于测试阶段，所述控制模块分别控制所述进水电磁阀、排水电磁阀、KCl加药电磁阀停止工作；
当所述PH检测设备处于排放阶段所述控制模块分别控制所述进水电磁阀和排水电磁阀通电工作，所述KCl加药电磁阀停止工作。
与现有的技术相比此发明具有以下优点：
本发明提供一种超纯水PH检测设备，通过控制模块对超纯水PH检测设备的各个电磁阀进行控制，实现相对的自动化，大幅度的降低了超纯水PH检测过程中人力资源的消耗。在相对封闭的样品检测水池中进行超纯水的PH检测，有效地防止了超纯水与空气中的CO2、细菌、尘埃等杂质的接触，提高了超纯水PH检测的准确性。添加的中性KCl溶液在提高超纯水内离子含量的同时并不会对超纯水的PH产生影响，实现了在不影响超纯水PH的前提下，使PH检测设备的正负极形成电位差，进而实现准确的超纯水的PH检测。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1(a)、图1(b)和图1(c)分别为本发明提供的不同角度的超纯水PH 检测设备结构示意图；
图2是本发明提供的超纯水PH检测设备的工作原理示意图。
其中，1-进水电磁阀、2-排水电磁阀、3-KCl加药电磁阀、4-PH检测仪、 5-KCl溶解槽、6-样品检测池、7-进水管预留口、8-KCL溶解槽出药口、9-排水管预留口、10-电磁阀连接线预留口、11-检测水池进水口、12-检测水池排水口、13-检测水池加药进水口、14-设备外壳。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1(a)、图1(b)和图1(c)所示，本发明针对现有技术的缺陷，提出一种超纯水PH检测设备，包括：
进水电磁阀1、排水电磁阀2、KCl加药电磁阀3、控制模块、PH检测仪4、 KCl溶解槽5、样品检测池6和设备外壳14；
设置的进水电磁阀1和排水电磁阀2，分别用于自动进水和排水；加药电磁阀3的设置，可以自动向水样中添加KCl；
通过卡槽固定在设备外壳14内的进水电磁阀1、排水电磁阀2、KCl加药电磁阀3分别与控制模块连接；
KCL溶解槽5固定于设有开孔的所述设备外壳14上表面；KCL溶解槽5包括KCL溶解槽出药口8；
如图2所示，样品检测池6和PH检测仪4分别置于所述设备外壳14内部和外部；所述样品检测池6与所述PH检测仪4螺纹连接；PH检测仪4的螺纹形式为NTP 3/4-14；PH检测仪4和设备外壳14螺纹连接的连接方式安装拆卸方便，同时在位置的安排上，为PH检测仪表4预留了足够的检修空间；
样品检测池6构成密闭空间，样品检测水池6整体不设置通气孔，尽量减少水样与空气的接触，隔绝外部空气。通过减少超纯水与空气的接触，使超纯水的PH检测成为可能，填补了超纯水领域中PH检测仪的空白；避免水样接触空气后PH减小的情况，从而保证设备测得的数值的准确。
其中，进水电磁阀1、排水电磁阀2、KCl加药电磁阀3并列排列，与样品检测水池6共同放置于设备外壳14中。样品检测水池6与上述3个电磁阀紧密排布，同时设置PVC外壳，减少设备整体空间的同时还美化设备外观；
超纯水PH检测设备检测完水样后，通过设置进水电磁阀1、排水电磁阀2 的开和关，可以对样品检测水池6进行自动冲洗。
设备外壳14包括设置在所述设备外壳14底部的进水管预留口7，以及对称设于设备外壳14一侧，位于底部和中部位置的排水管预留口9和电磁阀连接线预留口10。
样品检测池6包括连通于样品检测池6一端的三个进样口；所述进样口包括检测水池进水口11、检测水池排水口12和检测水池加药进水口13；
检测水池进水口11通过PE管连通进水电磁阀1的出水口；
进水电磁阀1的进水口通过穿过进水管预留口7的PE管与设备外壳14外部连通。
排水电磁阀2的进水口和所述检测水池排水口12通过PE管连通；
排水电磁阀2的出水口通过穿过所述排水管预留口9的PE管与所述设备外壳14外部连通；
KCl加药电磁阀3的进水口和KCL溶解槽出药口8通过PE管连通；
所述KCl加药电磁阀3的出水口和检测水池加药进水口13通过PE管连通。
KCL溶解槽5位于设置于外壳上方，使得所述KCL溶解槽5的KCL溶解槽出药口8高度高于检测水池进水口11，与水池进水口的垂直高度差为15mm； KCl加药电磁阀3在重力作用下向所述样品检测池6添加KCl溶液。向检测水样中投加KCl，增加PH检测仪两极间的电位差，使其达到PH检测仪的正常测量范围；
检测水池加药进水口13和检测水池进水口11分别对称设置于所述样品检测池6侧面的顶部位置；检测水池排水口12设置在所述样品检测池6底面中心位置，通过开启排水电磁阀2进行排水。
控制模块通过穿过所述电磁阀连接线预留口10的连接线和电源连通，用于控制各个所述电磁阀的通断。采用电磁阀，并且紧密排布，在保证设备自动运行的条件下，尽量减少设备的占地面积。
控制模块，用于控制所述超纯水PH检测设备的各个工作阶段；所述工作阶段具体包括：开始/结束阶段、冲洗样品检测池6阶段、水样和KCl溶液添加阶段、测试阶段和排放阶段。
当所述PH检测设备处于开始/结束阶段所述控制模块分别控制所述进水电磁阀1、排水电磁阀2、KCl加药电磁阀3停止工作；
当所述PH检测设备处于冲洗样品检测池6阶段所述控制模块分别控制所述进水电磁阀1和排水电磁阀2通电工作，所述KCl加药电磁阀3停止工作；
当所述PH检测设备处于水样和KCl溶液添加阶段所述控制模块分别控制所述进水电磁阀1和KCl加药电磁阀3通电工作，所述KCl加药电磁阀3停止工作；
当所述PH检测设备处于测试阶段所述控制模块分别控制所述进水电磁阀1、排水电磁阀2、KCl加药电磁阀3停止工作；
当所述PH检测设备处于排放阶段所述控制模块分别控制所述进水电磁阀1 和排水电磁阀2通电工作，所述KCl加药电磁阀3停止工作。
实施例1：
根据上述具体实施方式技术方案的构思，本发明实施例1提出一款超纯水 PH检测设备，包括原水自动进水装置、自动排水装置、自动KCl加药装置、 KCl溶解装置、PH检测仪表。
向检测水样中投加KCl，增加PH检测仪两极间的电位差，使其达到PH检测仪的正常测量范围；设置样品检测水池，设置配套的自动进水、排水、加药系统，实现设备自动进样检测的功能；对于系统组件采用紧凑的布局，设置塑料外壳，提高设备外形的美观程度；将KCl溶解槽至于设备外壳上方，使KCl 溶解槽出药口高于检测水池加药进水口，保证KCl溶液可以通过自身重力作用流入检测水池；样品检测水池和PH检测仪表间的连接方式为螺纹连接，连接方式简单，而且设备外形的设计考虑到仪表检修的空间，安装维修方便；将水样检测水池设计成一个相对密闭的环境，减少水样与空气的接触，提高检测数值的准确性；在检测仪表检测水样PH的前后，可以对水样检测水池进行自动冲洗，保证检测时的水样处于新鲜状态。
进一步的，将KCl溶解槽注满0.1％的KCl溶液，KCl溶解槽的体积约为960ml，水样检测水池的进水和加药同时进行，流量大致相同，混合后水样检测水池中的溶液为质量浓度约为0.05％的KCl溶液，即水样中KCl的含量为500mg/L，则溶液中的TDS数值约为500mg/L，此时PH检测仪两极间的电位差可以达到仪表可以测定的范围内。水样检测水池的体积约为35ml，加满一次KCl溶解槽可以供27次检测使用，若实际使用中一天检测3次，本实施例中可供使用者使用9天。
进一步的，设置进水电磁阀、排水电磁阀、KCl加药电磁阀，通过对系统的逻辑控制，实现系统的自动进样检测，系统的逻辑控制详情见表1-系统逻辑控制表。
表1-系统逻辑控制表
进一步的，将进水电磁阀、排水电磁阀、KCl加药电磁阀、样品检测水池紧密排列，添加白色塑料外壳，设备组件与塑料外壳之间用卡槽连接，在设备外壳开进水管预留口(Φ15mm半圆孔)、KCl溶解槽出药口(Φ10mm圆孔)、排水管预留口(Φ15mm半圆孔)、电磁阀接线预留口(长×宽＝20×10mm)。
进一步的，将KCl溶解槽至于设备外壳上方，使其与检测水池加药进水口在垂直方向上相差15mm，形成高度差，这样KCl就可以利用自身的重力流入样品检测水池。
进一步的，样品检测水池和PH检测仪表间的连接方式为NTP 3/4-14螺纹连接，同时设备外壳在设计时做出了PH检测仪表检修空间的预留。
进一步的，水样检测水池和PH检测仪表连接完毕之后，水样检测水池中空气的唯一来源就是螺纹之间的缝隙，水样检测水池本身不设置空气流通孔，尽量减少水样和空气的接触，尽量保证水样PH检测值的准确性。水样检测水池中水的流通是通过同时开启进水电磁阀和产水电磁阀实现的。
进一步的，在PH检测仪表检测前后均设置水样检测水池的冲洗程序，这一点可以通过简单的逻辑控制实现，其对应的逻辑控制见表1，在PH仪表检测后设置的冲洗可以冲洗掉样品检测水池中的残余水样，在PH仪表检测前设置的冲洗可以冲洗掉上一次残余的冲洗液。
综上，通过上述具体实施方式及实施例能够带来以下有益效果：
本发明专利设置自动电磁阀组，通过简单的逻辑控制就可实现仪表自动进水样、自动加药、自动检测、自动冲洗，仪表在使用时无需投入人工费用。
通过向检测水样中添加KCl的方式，增加检测水样的离子含量，进而增大 PH检测仪两极间的电位差至普通PH检测仪可以测量的范围，实现超纯水PH 检测的可能。
本发明专利通过合理的摆放，使得KCl加药无需外加动力，即减少了检测水样时的资源消耗，又减少了设备整体的空间。
本发明专利设置自动冲洗程序，使PH检测仪表的检测数值更加准确。
本发明专利填补了超纯水领域中PH检测仪表的空白。
实施例2：
根据如图1(a)、图1(b)和图1(c)所示的超纯水PH检测设备包括的进水电磁阀1、排水电磁阀2、KCl加药电磁阀3、PH检测仪4、KCl溶解槽5、样品检测水池6、进水管预留口7、KCl溶解槽出药口8、排水管预留口9、电磁阀接线预留口10、检测水池进水口11、检测水池排水口12、检测水池加药进水口13、设备外壳14。
如图2所示，其发明整体的工作原理如下：
在检测超纯水PH时，通过向水样中投加KCl溶液，提高水样的离子含量，从而增大PH检测仪表两极间的电位差，使得超纯水PH的检测成为可能；
a.本发明实施例设置进水电磁阀1、排水电磁阀2、KCl加药电磁阀3，通过控制逻辑控制系统自动进样、自动检测以及自动冲洗，减少设备使用时投入的人工成本，详细的逻辑控制描述见表1-系统逻辑控制表；
b.本发明专利将进水电磁阀1、排水电磁阀2、KCl加药电磁阀3集中摆放在设备一角，通过电磁阀自带的快接接头与进水管道、排水管道、加药管道相连，使用设备外壳14将电磁阀组以及样品检测水池6连接成一个整体，设备布局紧凑，所占空间较小；
c.本发明专利将KCl溶解槽5置于设备外壳14上方，在KCl溶解槽5底部开直径为10mm的圆孔，即KCl溶解槽出药口8，将测水池加药进水口13设置在KCl溶解槽出药口8下方，这样KCl溶液就可以通过重力作用自流至样品检测水池6中；
d.PH检测仪4与电磁阀组紧密P排布，与样品检测水池6之间采用NTP 3/4-14的形式连接，安装方便，在KCl溶解槽5和PH检测仪4外缘之间预留了25mm的距离，同时PH检测仪4远离KCl溶解槽5的一面没有任何阻碍物，给PH检测仪表的维修预留了很大的空间。PH检测仪表与样品检测水池6之间的连接方式可以根据不同的PH仪表调整；
e.样品检测水池6不设置通气孔，PH检测仪表与样品检测水池6之间通过螺纹连接后，样品检测水池6基本上与空气隔绝，当进水电磁阀1打开时，排水电磁阀2、KCl加药电磁阀3也打开，由于进水流量大于排水流量，混有 KCl的水样就可以在不接触空气的情况下进入样品检测水池6，三个电磁阀同时打开2S后，排水电磁阀2关闭，整个进水过程中样品检测水池6没有空气进入，可以一直保证水样的新鲜程度，提高PH检测仪4检测数值的准确性；
f.在样品进入检测程序后60S，同时开启进水电磁阀1和排水电磁阀2，将样品检测水池6的已检测水样排走，并且可以实现用超纯水冲洗样品检测水池6的目的，冲洗时长为15S；考虑到若长时间停用设备，残留在样品检测水池6中的已变质的超纯水会影响检测结果，本发明在进水之前，设置冲洗程序，冲洗时间为10S。
最后应说明的几点是：首先，在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变；
其次：本发明公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本发明同一实施例及不同实施例可以相互组合；
最后：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种超纯水PH检测设备，其特征在于：包括进水电磁阀(1)、排水电磁阀(2)、KCl加药电磁阀(3)、控制模块、PH检测仪(4)、KCl溶解槽(5)、样品检测池(6)和设备外壳(14)；
通过卡槽固定在所述设备外壳(14)内的进水电磁阀(1)、排水电磁阀(2)、KCl加药电磁阀(3)分别与控制模块连接；
所述KCL溶解槽(5)固定于设有开孔的所述设备外壳(14)上表面；
所述样品检测池(6)和PH检测仪(4)分别置于所述设备外壳(14)内部和外部；所述样品检测池(6)与所述PH检测仪(4)螺纹连接；
所述样品检测池(6)构成密闭空间，用于隔绝外部空气。
2.根据权利要求1所述的一种超纯水PH检测设备，其特征在于：所述设备外壳(14)包括设置在所述设备外壳(14)底部的进水管预留口(7)，以及对称设于设备外壳(14)一侧，位于底部和中部位置的排水管预留口(9)和电磁阀连接线预留口(10)。
3.根据权利要求1所述的一种超纯水PH检测设备，其特征在于：所述样品检测池(6)包括连通于样品检测池(6)一端的三个进样口；
所述进样口包括检测水池进水口(11)、检测水池排水口(12)和检测水池加药进水口(13)；
所述KCL溶解槽(5)包括KCL溶解槽出药口(8)。
4.根据权利要求3所述的一种超纯水PH检测设备，其特征在于：所述检测水池进水口(11)通过PE管连通所述进水电磁阀(1)的出水口；
所述进水电磁阀(1)的进水口通过穿过所述进水管预留口(7)的PE管与所述设备外壳(14)外部连通。
5.根据权利要求3所述的一种超纯水PH检测设备，其特征在于：所述排水电磁阀(2)的进水口和所述检测水池排水口(12)通过PE管连通；
所述排水电磁阀(2)的出水口通过穿过所述排水管预留口(9)的PE管与所述设备外壳(14)外部连通。
6.根据权利要求3所述的一种超纯水PH检测设备，其特征在于：所述KCl加药电磁阀(3)的进水口和所述KCL溶解槽出药口(8)通过PE管连通；
所述KCl加药电磁阀(3)的出水口和所述检测水池加药进水口(13)通过PE管连通。
7.根据权利要求2所述的一种超纯水PH检测设备，其特征在于：所述控制模块通过穿过所述电磁阀连接线预留口(10)的连接线和电源连通，用于控制各个所述电磁阀的通断。
8.根据权利要求3所述的一种超纯水PH检测设备，其特征在于：所述KCL溶解槽(5)位于设置于外壳上方，使得所述KCL溶解槽(5)的KCL溶解槽出药口(8)高度高于检测水池进水口(11)，与所述水池进水口的垂直高度差为15mm；
所述KCl加药电磁阀(3)在重力作用下向所述样品检测池(6)添加KCl溶液。
9.根据权利要求3所述的一种超纯水PH检测设备，其特征在于：所述检测水池加药进水口(13)和检测水池进水口(11)分别对称设置于所述样品检测池(6)侧面的顶部位置；
所述检测水池排水口(12)设置在所述样品检测池(6)底面中心位置，通过开启排水电磁阀(2)进行排水。
10.根据权利要求7所述的一种超纯水PH检测设备，其特征在于：所述控制模块，用于控制所述超纯水PH检测设备的各个工作阶段；
所述工作阶段包括：开始/结束阶段、冲洗样品检测池(6)阶段、水样和KCl溶液添加阶段、测试阶段和排放阶段；
当所述PH检测设备处于开始/结束阶段所述控制模块分别控制所述进水电磁阀(1)、排水电磁阀(2)、KCl加药电磁阀(3)停止工作；
当所述PH检测设备处于冲洗样品检测池(6)阶段所述控制模块分别控制所述进水电磁阀(1)和排水电磁阀(2)通电工作，所述KCl加药电磁阀(3)停止工作；
当所述PH检测设备处于水样和KCl溶液添加阶段所述控制模块分别控制所述进水电磁阀(1)和KCl加药电磁阀(3)通电工作，所述KCl加药电磁阀(3)停止工作；
当所述PH检测设备处于测试阶段所述控制模块分别控制所述进水电磁阀(1)、排水电磁阀(2)、KCl加药电磁阀(3)停止工作；
当所述PH检测设备处于排放阶段所述控制模块分别控制所述进水电磁阀(1)和排水电磁阀(2)通电工作，所述KCl加药电磁阀(3)停止工作。
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