CN111551609A - 一种基于多参数补偿的抗干扰型氨氮传感器 - Google Patents
一种基于多参数补偿的抗干扰型氨氮传感器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111551609A CN111551609A CN201910110543.1A CN201910110543A CN111551609A CN 111551609 A CN111551609 A CN 111551609A CN 201910110543 A CN201910110543 A CN 201910110543A CN 111551609 A CN111551609 A CN 111551609A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- electrode
- ammonia nitrogen
- concentration
- sensor
- water
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N ammonia nh3 Chemical compound N.N XKMRRTOUMJRJIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 33
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 36
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- NPYPAHLBTDXSSS-UHFFFAOYSA-N Potassium ion Chemical compound [K+] NPYPAHLBTDXSSS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 229910001414 potassium ion Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O Ammonium Chemical compound [NH4+] QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-O 0.000 claims abstract description 18
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 12
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 10
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 238000009360 aquaculture Methods 0.000 claims abstract 2
- 244000144974 aquaculture Species 0.000 claims abstract 2
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 10
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 claims 1
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 11
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 abstract description 4
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 abstract description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 abstract description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 abstract 1
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract 1
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 abstract 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 abstract 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 abstract 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 abstract 1
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 abstract 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 3
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 3
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000002798 spectrophotometry method Methods 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/28—Electrolytic cell components
- G01N27/30—Electrodes, e.g. test electrodes; Half-cells
- G01N27/333—Ion-selective electrodes or membranes
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Abstract
本发明提供了一种基于离子选择电极法测试水体中氨氮浓度的复合传感器，用于水质处理、水产养殖等行业水环境中氨氮浓度、铵离子浓度、非离子氨浓度、钾离子浓度、pH、温度、盐度等多个参数的在线监测。该传感器包括传感器套筒，铵离子选择电极，钾离子选择电极，pH电极，温度电极，盐度电极，清洗喷嘴，电极保护罩等部分。其中，传感器套筒由不锈钢或聚四氟材料制成，防水等级IP68，可长时间在水下工作。本传感器相对于传统氨氮分析仪具有简单可靠，免试剂，免维护，可实时在线监测，输出参数多，无二次污染等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于水环境氨氮浓度实时在线监测的装置，具体是涉及一种集氨氮浓度、铵离子浓度、非离子氨浓度、钾离子浓度、pH、温度、盐度等参数经测试、补偿、输出相应校正值、实时数据的装置，并可实现免维护、免试剂消耗、自动清洗等功能。
背景技术
目前业内的氨氮分析仪主要采用分光光度法制成的柜式仪器及氨气敏电极法。分光光度法需对水样进行前期处理，同时测试过程中还需加入其它化学试剂，会造成环境的二次污染，测试需化学显色反应后才能进行，测试速度较慢，不适合做在线检测。氨气敏电极法在国外应用广泛，受国内水质影响，该类仪器的气敏膜易被颗粒物、悬浮物堵塞沾污，另外氨气敏电极法测试时需将水样pH调整到强碱性，使水中氨氮绝大多数以氨气的形式释放出来，以保证测试的准确性，因此从严格意义来讲，氨气敏电极法也没有完全实现氨氮的在线式检测。
本发明集成铵离子选择电极、钾离子选择电极 、pH电极、温度电极、盐度电极等五参数电极，传感器与监测系统的集成化程度高，采用多参数干扰校正补偿技术，快速得到校正后水中氨氮浓度、铵离子浓度、非离子氨浓度、钾离子浓度、pH、温度、盐度等参数的实时数据。该传感器体积小巧、安装方便，可实时在线监测，且不会对水体产生二次污染，极大满足了各行业检测相关参数的需求。
发明内容
本发明的目的，在于提供一种结构简单紧凑，性能稳定，维护方便，能够同时快速、准确测量各类水体中氨氮浓度、铵离子浓度、非离子氨浓度、钾离子浓度、pH、温度、盐度等参数的复合式传感器装置。该装置与相配套开发的二次仪表及数据分析软件配套使用，使用过程中将该装置投入到待测水体中，各参数电极经短时间活化后即可进行相应参数的测量，测量值反馈至二次仪表，根据所测温度，对该温度下的pH值进行相应补偿；根据温度和校正后的pH值，对该条件下的钾离子浓度进行补偿校正；根据温度、盐度、校正后的pH值和校正后的钾离子浓度，对该条件下的铵离子浓度进行校正，校正过程中计算非离子氨浓度及氨氮浓度。最终，仪表输出上述各项测试值、补偿校正值及计算值，对所测水体环境进行评价。测试过程中，无任何化学试剂的添加，不会对所测水体产生影响，相当传统的柜式氨氮对分析仪，该类氨氮传感器完全实现了在线监测和实时监测，对水体实现了零排放零污染，使用简单，极大减少了工作量，降低了人工成本。
附图说明
图1是本发明一种基于多参数补偿的抗干扰型氨氮传感器的整体外观。
图2是本发明一种基于多参数补偿的抗干扰型氨氮传感器的各参数电极探头安装结构图。
图3是一种基于多参数补偿的抗干扰型氨氮传感器的清洗喷嘴部分的结构图。
图1注释： 1.电极护套2.清洗喷嘴3.电极安装结构4.电极主体5.快插接头6.气路快速接头7.挂锁固定件
图2注释： 1.盐度电极2.铵离子选择电极3.PH及温度电极4.钾离子选择电极
图3注释：1.清洗喷嘴2.气路快速接头
具体实施方式
实施例1
如图1和图2及图3所示，本发明一种基于多参数补偿的抗干扰型氨氮传感器，整体结构如图1整体外观图。图2为电极探头部分安装结构图，图3为清洗喷嘴结构图。 在103电极插孔部位将201盐度电极、202铵离子选择电极、203pH及温度电极、204钾离子选择电极分别插入电极孔中，其贴合处有防水密封垫密封，使水不能进入104电极主体，将101电极护套旋入电极主体头部的螺纹结构，使电极护套能有效保护102清洗喷嘴及各电极探头。使用105快插接头连接二次仪表，使用106气路快速接头连接外部压缩气体，传感器组装完成，即可投放到待测水体中进行活化测试。在传感器使用过程中，可定期通过102清洗喷嘴对其周围的电极探头进行清洗，清洗喷嘴为圆柱形中空结构，可通过传感器后置的106气路快速接头连接外部压缩气体，工作时通过圆柱面上的多个301小孔喷出高压气体，驱动周围的水形成水流达到清洗效果，以保证良好的测试效果。基于多参数补偿的抗干扰型氨氮传感器连接好二次仪表后，将传感器投入到待测水体中，启动仪器，此时水将传感器完全包围，各参数电极探头浸没于水中，电极进入活化状态，约2小时后，电极活化完成，可开始从仪表上读取数据。此时，各参数电极测试获得相应的参数数据，传输至二次仪表中，根据203 pH及温度电极测得的温度和pH数据，对该温度下的pH值进行补偿修正；根据204钾离子选择电极测得的钾离子浓度及前述的温度值和修正后pH值，对该温度和pH条件下的钾离子浓度进行修正；根据202铵离子选择电极测得的铵离子浓度、201盐度电极测得的盐度及前述的温度值和修正后的pH值、修正后的钾离子浓度值，对该温度、pH、盐度条件下的铵离子浓度进行修正，同时，根据该温度和pH条件下的非离子氨浓度和氨氮浓度进行补偿计算，最终将处理后的各项参数数据输出到二次仪表显示器上。
Claims (9)
1.基于多参数补偿的抗干扰型氨氮传感器，包括传感器主体、铵离子选择电极、钾离子选择电极 、pH电极、温度电极、盐度电极、清洗喷嘴、电极护套等部分。
2.权利1所述的多参数补偿的抗干扰氨氮传感器，其特征在于，所述多参数补偿，是指传感器输出的氨氮浓度值不是单一铵离子选择电极测得的铵离子浓度值，而是通过钾离子选择电极、pH电极、温度电极、盐度电极测得的下述干扰因素：待测水体钾离子浓度、待测水体pH值、待测水体温度、待测水体盐度等参数，经过相应程序、算法的补偿并修正后的氨氮浓度。
3.权利2所述的待测水体pH值，其特征在于：所测得的待测水体pH值,是通过温度电极补偿并校正后的pH值。
4.权利2所述的待测水体钾离子浓度，其特征在于：所测得的钾离子浓度是通过温度电极和pH电极补偿并修正后的钾离子浓度。
5.权利1所述的多参数补偿的抗干扰氨氮传感器，其特征在于，通过2、3、4所述的电极测试参数相互补偿并修正，输出的氨氮浓度是比使用单一铵离子选择电极测得的氨氮浓度更为准确并接近真实值的浓度值。
6.权利1所述的多参数补偿的抗干扰型氨氮传感器，其特征在于，所述的多个电极和清洗喷嘴整合封闭在传感器主体中，实现整体结构的IP68等级防水，传感器可在一定深度的水环境中长期稳定工作，实现在线监测。
7.权利1所述的清洗喷嘴，其特征在于清洗喷嘴位于传感器探头部分各参数电极环绕的中心位置，清洗喷嘴为中空的圆柱形结构，圆柱的侧面上有多个小孔，可喷射出高压空气，从而驱动清洗喷嘴周围的水形成高速水流，达到对清洗喷嘴周围各参数电极进行清洗的目的。
8.头的位置，且护套高度高于任一电极探头的高度，在水环境中能有效保护各电极探头不受水中异物的碰撞、摩擦等伤害。
9.权利2所述的输出的多参数补偿并修正后的氨氮浓度，具体而言是指铵离子浓度、非离子氨浓度及二者的加和氨氮浓度，三种参数均通过校准补偿计算后得到，氨氮浓度可反映普通水质监测氨氮参数，非离子氨可应用于水产养殖水生生物环境质量的监测。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910110543.1A CN111551609A (zh) | 2019-02-11 | 2019-02-11 | 一种基于多参数补偿的抗干扰型氨氮传感器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910110543.1A CN111551609A (zh) | 2019-02-11 | 2019-02-11 | 一种基于多参数补偿的抗干扰型氨氮传感器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111551609A true CN111551609A (zh) | 2020-08-18 |
Family
ID=72002874
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910110543.1A Pending CN111551609A (zh) | 2019-02-11 | 2019-02-11 | 一种基于多参数补偿的抗干扰型氨氮传感器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111551609A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114113250A (zh) * | 2021-12-24 | 2022-03-01 | 中国科学院空天信息创新研究院 | 多参数传感器集成芯片及其制备方法 |
| CN115486389A (zh) * | 2021-06-18 | 2022-12-20 | 艾滴科技股份有限公司 | 一种智能养殖系统 |
| CN115704801A (zh) * | 2021-08-06 | 2023-02-17 | 中国石油化工股份有限公司 | 水质多参数在线监测方法及系统 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010054525A (ko) * | 1999-12-07 | 2001-07-02 | 김태진 | 삼중 복합 이온 선택성 전극을 이용한 이온 농도 측정시스템과 측정 방법 |
| CN101782567A (zh) * | 2010-02-11 | 2010-07-21 | 中国农业大学 | 氨氮智能变送系统及氨氮原位高频检测方法 |
| KR20110084052A (ko) * | 2010-01-15 | 2011-07-21 | 김화중 | 하수 모니터링 시스템의 센서 유닛 |
| CN102445476A (zh) * | 2010-09-28 | 2012-05-09 | 恩德莱斯和豪瑟尔测量及调节技术分析仪表两合公司 | 用于操作具有至少一个探针的测量装置的方法,该探针具有至少一个离子选择性电极 |
| JP2017192934A (ja) * | 2016-04-19 | 2017-10-26 | 水ｉｎｇ株式会社 | 廃水処理方法 |
| CN109507265A (zh) * | 2019-01-08 | 2019-03-22 | 武汉新烽光电股份有限公司 | 投入式氨氮水质传感器 |
-
2019
- 2019-02-11 CN CN201910110543.1A patent/CN111551609A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010054525A (ko) * | 1999-12-07 | 2001-07-02 | 김태진 | 삼중 복합 이온 선택성 전극을 이용한 이온 농도 측정시스템과 측정 방법 |
| KR20110084052A (ko) * | 2010-01-15 | 2011-07-21 | 김화중 | 하수 모니터링 시스템의 센서 유닛 |
| CN101782567A (zh) * | 2010-02-11 | 2010-07-21 | 中国农业大学 | 氨氮智能变送系统及氨氮原位高频检测方法 |
| CN102445476A (zh) * | 2010-09-28 | 2012-05-09 | 恩德莱斯和豪瑟尔测量及调节技术分析仪表两合公司 | 用于操作具有至少一个探针的测量装置的方法,该探针具有至少一个离子选择性电极 |
| JP2017192934A (ja) * | 2016-04-19 | 2017-10-26 | 水ｉｎｇ株式会社 | 廃水処理方法 |
| CN109507265A (zh) * | 2019-01-08 | 2019-03-22 | 武汉新烽光电股份有限公司 | 投入式氨氮水质传感器 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115486389A (zh) * | 2021-06-18 | 2022-12-20 | 艾滴科技股份有限公司 | 一种智能养殖系统 |
| CN115704801A (zh) * | 2021-08-06 | 2023-02-17 | 中国石油化工股份有限公司 | 水质多参数在线监测方法及系统 |
| CN115704801B (zh) * | 2021-08-06 | 2023-12-01 | 中国石油化工股份有限公司 | 水质多参数在线监测方法及系统 |
| CN114113250A (zh) * | 2021-12-24 | 2022-03-01 | 中国科学院空天信息创新研究院 | 多参数传感器集成芯片及其制备方法 |
| CN114113250B (zh) * | 2021-12-24 | 2024-01-09 | 中国科学院空天信息创新研究院 | 多参数传感器集成芯片及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111551609A (zh) | 一种基于多参数补偿的抗干扰型氨氮传感器 | |
| KR101009741B1 (ko) | 밸브 유체누설 모의시험장치 | |
| US20100300175A1 (en) | Exhaust gas analyzer and probe unit | |
| CN106525709B (zh) | 一种腐蚀电化学测试装置及其使用方法 | |
| CN104849422A (zh) | 一种氨氮在线监测系统及方法 | |
| CN103267807B (zh) | 一种超声波检测设备中的探头标定方法和装置 | |
| CN102809544A (zh) | 总铅在线自动监测仪 | |
| CN205426890U (zh) | 一种气体分析仪检定配套装置 | |
| CN110441241A (zh) | 一种光声光谱多组分气体分析仪器的性能评价装置及方法 | |
| CN101813662B (zh) | 一种检测水中氨氮含量的方法及其专用装置 | |
| CN206248652U (zh) | 实时原位水质监测仪 | |
| Roshan et al. | Non-destructive testing by liquid penetrant testing and ultrasonic testing—A review | |
| CN114486889A (zh) | 一种复材壁板微小阵列孔通孔率检测系统及方法 | |
| CN109884263B (zh) | 一种溶解氧传感器试验装置及其试验方法 | |
| CN205719955U (zh) | 非甲烷总烃的连续监测装置 | |
| Frenzel | Potential of modified reverse flow injection analysis for continuous monitoring and process control | |
| CN112903947A (zh) | 一种水质在线监测分析系统及方法 | |
| CN105651739B (zh) | 基于溶出伏安的多种重金属离子纳米光学检测装置及方法 | |
| CN207540860U (zh) | 一种气体分析仪恒压恒流的保护装置 | |
| CN217237797U (zh) | 一种薄板结构裂缝贯通性检测结构 | |
| CN108732226A (zh) | 硫醚类气体检测装置及方法 | |
| CN103472022A (zh) | 一种在线检测水质中硫化物浓度的光纤传感器装置及检测方法 | |
| CN2935136Y (zh) | 一种可置换的化学发光光纤传感器探头 | |
| CN108152467A (zh) | 一种工业污水检测装置 | |
| CN209624484U (zh) | 超声臭氧浓度分析仪 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20200818 |