CN111570454A - 一种适用于光谱分析仪器的自动清洗系统及方法 - Google Patents

一种适用于光谱分析仪器的自动清洗系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种适用于光谱分析仪器的自动清洗系统，管路，与比色皿相连，为比色皿的流量通道；蠕动泵，设置在比色皿入口处的管路上，将清洗液泵入比色皿内；夹管阀，设置在比色皿入口处的管路上，控制该管路上的流量通断；检测单元，对比色皿进行检测；控制模块，与检测单元、夹管阀、蠕动泵电气线路连接，实现对检测单元、夹管阀、蠕动泵之间的联动控制；清洗时，调节清洗液雷诺数Re来提高水利剪切强度，使清洗液在比色皿内呈紊流状态，改善清洗效果。采用聚四氟乙烯软管可以很大程度避免样品中物质粘附吸附导致后续增加清洗难度。

Description

一种适用于光谱分析仪器的自动清洗系统及方法
技术领域
本发明涉及比色皿清洗技术领域，尤其涉及一种适用于光谱分析仪器的自动清洗系统。
背景技术
比色皿是一种用于光谱分析的装备仪器。现有的光谱分析仪器如紫外分光光度计和荧光分光光度计等测试分析后需要手动清洗比色皿。但手动清洗比色皿效果缺乏稳定性，过程比较繁琐，效率低。
目前液相色谱等仪器中具有紫外和荧光等检测单元，其比色皿采用自动清洗方式，通过使用较高比例的甲醇、乙腈等有机溶剂通过不断流动冲洗。但在液相色谱中比色皿的自动清洗需要使用有毒有机溶剂。
发明内容
为克服上述缺点，本发明的目的在于提供一种适用于光谱分析仪器的自动清洗系统，能自动清洗比色皿，同时避免使用有机溶剂溶解的清洗方式，清洗效果好。
为了达到以上目的，本发明采用的技术方案是：一种适用于光谱分析仪器的自动清洗系统，包括比色皿，其特征在于包括：
管路，与比色皿相连，为比色皿的流量通道；
蠕动泵，设置在比色皿入口处的管路上，将清洗液泵入比色皿内；
夹管阀，设置在比色皿入口处的管路上，控制该管路上的流量通断；
检测单元，对比色皿进行检测；
控制模块，与检测单元、夹管阀、蠕动泵电气线路连接，实现对检测单元、夹管阀、蠕动泵之间的联动控制；清洗时，调节清洗液雷诺数Re来提高水利剪切强度，使清洗液在比色皿内呈紊流状态。
所述管路为聚四氟乙烯软管，其内径为2～5mm。
所述比色皿为石英材质，所述比色皿长度为20～40mm，内部横截面为正方形，边长为5～10mm。
所述清洗液为水、两性表面活性剂溶液、非离子表面活性剂溶液。
控制模块包括电源模块和可编程控制模块，电源模块提供夹管阀、蠕动泵、检测单元的电力供应。可编程模块可以设置清洗程序。
采用聚四氟乙烯软管可以很大程度避免样品中物质粘附吸附导致后续增加清洗难度，调节清洗液雷诺数提高水利剪切强度。
一种适用于光谱分析仪器的自动清洗方法，包括如下步骤：
步骤1、夹管阀打开，蠕动泵运转并将比色皿内的样品排空；
步骤2、夹管阀打开，蠕动泵运转引入清洗液进入比色皿内，并调整比色皿内清洗液雷诺数Re来强化水利剪切清洗；当Re＞4000时，清洗液在比色皿内呈紊流状态进行清洗；
雷诺数Re＝ρvd/μ，其中：v、ρ、μ分别为清洗液的流速、清洗液的密度与清洗液的的黏性系数，d为管道截面当量直径，单位为国际单位制基本单位；
步骤3、当清洗液清洗结束后，夹管阀打开，运转引入纯水进行清洗，并调整纯水雷诺数Re＜2300，使其处于层流状态去除清洗液；
步骤4、纯水对比色皿的清洗结束后，蠕动泵停转，夹管阀关闭；
步骤5、启动检测单元，对比色皿内的水样进行检测，若达到清洗要求则达到清洗要求，执行步骤6；若未达到清洗要求，则执行步骤2；
步骤6、清洗完成。
进一步来说，步骤2中清洗时间t≧(50＊比色皿的体积)/流量。
进一步来说，步骤3中清洗时间t≧(50＊比色皿的体积)/流量。
在步骤2、步骤3清洗过程中，需要满足(流量＊清洗时间)/比色皿的体积≧50的计算公式，其中流量和清洗时间为现场调节的变量值，比色皿的体积为固定的定量值。
与现有技术相比，本发明通过选择适当材料降低样品中物质粘附吸附和强化清洗液水利剪切的清洗方式在保证清洗效果的同时避免使用有毒有机溶剂溶解污染物的清洗方式。
附图说明
图1为本发明实施例1、2的结构示意图；
图2为本发明实施例1、2的清洗周期的流程框图。
图3为本发明实施例1中空白(纯水)、苯酚溶液(5mg/L)、清洗后比色皿中水样的紫外光谱。
图4为本发明实施例2中空白(纯水)、β－萘磺酸钠(10μg/L)和清洗后比色皿中水样的三维荧光光谱。
图中：
1－夹管阀；2－蠕动泵；3－比色皿；4－检测单元；5－控制模块；B1－第一管路；B2－第二管路；C1－电气线路。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
实施例1
参见附图1、图2所示，本实施例中的一种适用于光谱分析仪器的自动清洗系统，适用于紫外－可见光分光光度计的自动清洗系统，含有管路、夹管阀1、蠕动泵2、比色皿3、检测单元4、控制模块5。
夹管阀1与蠕动泵2通过第一管路B1相连，蠕动泵2与比色皿3通过第二管路B2相连，清洗液通过第一管路B1、第二管路B2进入比色皿3。比色皿3位于检测单元4的光路中(第一管路B1、第二管路B2统称为管路)。检测单元4、夹管阀1、蠕动泵2与控制模块5之间通过电气线路C1相连，实现检测单元4、夹管阀1、蠕动泵2三者之间的联动控制。本实施例中的检测单元4可以为光学检测装置，控制模块5可以为单片机控制系统，为本行业的常规技术，参见申请号为2013101280908。
本实施例中管路为聚四氟乙烯软管，内径为2mm，比色皿为石英材质，比色皿长度为20mm，内部截面为正方形，边长为5mm，测试样品5mg/L苯酚溶液。清洗液为非离子型表面活性剂稀溶液，温度为20℃。
本实施例的清洗流程如下：
S1：夹管阀1打开，蠕动泵2以90mL/min流量运转排空样品；
S2：夹管阀1打开，蠕动泵2以1500mL/min流量引入清洗液，持续5秒，非离子型表面活性剂稀溶液密度约为1000kg/m3，粘度系数约为0.0012Pa·s，管道截面当量直径为0.005m，比色皿中清洗液流速v＝1m/s，此时雷诺数
Figure BDA0002512573750000041
清洗液处于紊流状态；
S3：夹管阀1打开，蠕动泵2以60mL/min流量运转引入纯水，持续25秒，比色皿中纯水流速为0.04m/s，水的密度为998.203kg/m3，粘度系数约为0.0010087Pa·s，雷诺数
Figure BDA0002512573750000042
清洗纯水处于层流状态；
S4：蠕动泵2停转，夹管阀1关闭；
S5：检测单元启动，本实施例中的检测结果如图3所示，270nm处吸光度＜0.001，达到清洗要求；
S6：清洗完成。
实施例2
参见附图1、图2所示，本实施例中的一种适用于光谱分析仪器的自动清洗系统，适用于荧光分光光度计的自动清洗系统，含有管路、夹管阀1、蠕动泵2、比色皿3、检测单元4、控制模块5。
夹管阀1与蠕动泵2通过第一管路B1相连，蠕动泵2与比色皿3通过第二管路B2相连，清洗液通过第一管路B1、第二管路B2进入比色皿3。比色皿3位于检测单元4的光路中(第一管路B1、第二管路B2统称为管路)。检测单元4、夹管阀1、蠕动泵2与控制模块5之间通过电气线路C1相连，实现检测单元4、夹管阀1、蠕动泵2三者之间的联动控制。本实施例中的检测单元4可以为光学检测装置，控制模块5可以为单片机控制系统，为本行业的常规技术，参见申请号为2013101280908。
管路为聚四氟乙烯软管，内径为5mm，比色池为石英材质，比色池长度为40mm，内部截面为正方形，边长为10mm，测试样品10μg/Lβ－萘磺酸钠溶液。
清洗液为水，温度为20℃。
本实施例的清洗流程如下：
S1：夹管阀1打开，蠕动泵2以90mL/min流量运转排空样品；
S2：夹管阀1打开，蠕动泵2以3000mL/min流量引入纯水清洗，持续5秒，水的密度为998.203kg/m3，粘度系数约为0.0010087Pa·s，管道截面当量直径为0.01m，比色皿中水的流速v＝0.5m/s，此时雷诺数
Figure BDA0002512573750000051
清洗纯水处于紊流状态；
S3：夹管阀1打开，蠕动泵2以180mL/min流量运转引入纯水，持续67秒，比色皿中纯水流速为0.03m/s，水的密度为998.203kg/m3，粘度系数约为0.0010087Pa·s，雷诺数
Figure BDA0002512573750000061
清洗纯水处于层流状态；
S4：蠕动泵2停转，夹管阀1关闭；
S5：检测单元启动，本实施例中的检测结果如图4所示，三维荧光光谱中230/340nm处荧光强度低于0.01R.U.(三维荧光光谱拉曼校正后的拉曼单位)，达到清洗要求；
S6：清洗完成。
以上实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种适用于光谱分析仪器的自动清洗系统，包括比色皿，其特征在于包括：
管路，与比色皿相连，为比色皿的流量通道；
蠕动泵，设置在比色皿入口处的管路上，控制清洗液流速，将清洗液泵入比色皿内；
夹管阀，设置在比色皿入口处的管路上，控制清洗液流动；
检测单元，对比色皿进行检测；
控制模块，与检测单元、夹管阀、蠕动泵电气线路连接，实现对检测单元、夹管阀、蠕动泵之间的联动控制；清洗时，调节清洗液雷诺数Re来提高水利剪切强度，使清洗液在比色皿内呈紊流状态。
2.根据权利要求1所述的自动清洗系统，其特征在于：所述管路为聚四氟乙烯软管，其内径为2～5mm。
3.根据权利要求1所述的自动清洗系统，其特征在于：所述比色皿为石英材质，所述比色皿长度为20～40mm，所述比色皿的内部横截面为正方形，边长为5～10mm。
4.根据权利要求1所述的自动清洗系统，其特征在于：所述清洗液为水、两性表面活性剂溶液、非离子表面活性剂溶液。
5.一种适用于光谱分析仪器的自动清洗方法，采用权利要求1～4的自动清洗系统，其特征在于包括如下步骤：
步骤1、夹管阀打开，蠕动泵运转并将比色皿内的样品排空；
步骤2、夹管阀打开，蠕动泵运转引入清洗液进入比色皿内，并调整比色皿内清洗液雷诺数Re来强化水利剪切清洗；当Re＞4000时，清洗液在比色皿内呈紊流状态进行清洗；
雷诺数Re＝ρvd/μ，其中：v、ρ、μ分别为清洗液的流速、清洗液的密度与清洗液的的黏性系数，d为管道截面当量直径，单位为国际单位制基本单位；
步骤3、当清洗液清洗结束后，夹管阀打开，运转引入纯水进行清洗，并调整纯水雷诺数Re＜2300，使其处于层流状态去除清洗液；
步骤4、纯水对比色皿的清洗结束后，蠕动泵停转，夹管阀关闭；
步骤5、启动检测单元，对比色皿内的水样进行检测，若达到清洗要求则达到清洗要求，执行步骤6；若未达到清洗要求，则执行步骤2；
步骤6、清洗完成。
6.根据权利要求5所述的自动清洗系统，其特征在于：步骤2中清洗时间t≧(50＊比色皿的体积)/流量。
7.根据权利要求5所述的自动清洗系统，其特征在于：步骤3中清洗时间t≧(50＊比色皿的体积)/流量。
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