CN112378871A - 一种同时测亚硝酸盐氮、硝酸盐氮和总氮的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种同时测亚硝酸盐氮、硝酸盐氮和总氮的水路系统，包括进样系统、流通池和消解系统。进样系统的进液端连接有若干进液管和若干药剂管，出液端连接有第一出液管和第二出液管，第一出液管与流通池的进液端相连，第二出液管与消解系统的进液端相连。流通池的内部设有第一检测水路和第二检测水路，第一检测水路和第二检测水路上分别设有第一吸光度检测装置，第一检测水路和第二检测水路的一端与第一出液管相连，另一端连接排液管。消解系统的内部设有消解水路，消解水路上设有第二吸光度检测装置。本发明还公开了一种同时测亚硝酸盐氮、硝酸盐氮和总氮的方法。本发明可以同时测量亚硝酸盐氮、硝酸盐氮和总氮，三个参数的测量互不干扰。
Description
技术领域
本发明涉及水质在线监测设备技术领域，特别涉及一种同时测亚硝酸盐氮、硝酸盐氮和总氮的系统及方法。
背景技术
水质在线分析仪适用于水源地监测、环保监测站、市政水处理过程、市政管网水质监督、农村自来水监控、循环冷却水、泳池水运行管理、工业水源循环利用、工厂化水产养殖等领域。当前的水质在线分析仪多为单参数分析，至多可同时运行两个参数，且现有的能够同时运行两个参数的设备均采用双流路水路系统，生产成本高。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的在于提供一种同时测亚硝酸盐氮、硝酸盐氮和总氮的系统及方法，可做到一个水路同时测量三个参数，节约生产成本。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种同时测亚硝酸盐氮、硝酸盐氮和总氮的系统，包括进样系统、流通池和消解系统。所述进样系统的进液端连接有若干进液管和若干药剂管，出液端连接有第一出液管和第二出液管，所述第一出液管与所述流通池的进液端相连，所述第二出液管与所述消解系统的进液端相连。所述流通池的内部设有第一检测水路和第二检测水路，第一检测水路和第二检测水路上分别设有第一吸光度检测装置，第一检测水路和第二检测水路的一端与所述第一出液管相连，另一端连接排液管。所述消解系统的内部设有消解水路，所述的消解水路上设有第二吸光度检测装置。
进一步地，所述的进样系统包括依次相连的进料管路、蠕动泵和输料管路，所述的进料管路和输料管路分别包括若干三通阀，所述的三通阀包括公共端、常开端和常闭端。
其中，所述的进料管路包括三通阀Q1～Q9。三通阀Q1的常闭端连接空气管，公共端连接三通阀Q2的常开端，常闭端连接纯水管。三通阀Q2的常闭端连接取样管，公共端连接三通阀Q3的常开端。三通阀Q3的常闭端连接标液管，公共端连接三通阀Q5的常闭端。三通阀Q4的常闭端连接废液管，常开端连接三通阀Q5的常开端。三通阀Q5的公共端连接三通阀Q6的常开端。三通阀Q6的常闭端连接第一药剂管，公共端连接三通阀Q7的常开端。三通阀Q7的常闭端连接第二药剂管，公共端连接三通阀Q8的常开端。三通阀Q8的常闭端连接第三药剂管，公共端连接三通阀Q9的常开端。三通阀Q9的常闭端连接废液管，公共端连接蠕动泵。
进一步地，所述流通池的后端设有三通阀QE，三通阀QE的公共端连接三通阀Q4的公共端，常闭端与第一检测水路的出液端相连，常开端与第二检测水路的出液端相连。
其中，所述的输料管路包括三通阀QA～QD。三通阀QA的公共端连接蠕动泵，常闭端连接三通阀QB的常闭端，常开端连接三通阀QB的常开端。三通阀QB的公共端连接三通阀QC的公共端。三通阀QC的常闭端连接三通阀QD的公共端，常开端连接排空管。三通阀QD的常闭端与流通池的进液端管道相连，常开端与消解系统的进液端管道相连。
进一步地，所述的流通池包括壳体，所述第一检测水路的出液端设在壳体顶部，第二检测水路的出液端设在壳体底部，所述的第一吸光度检测装置包括分别设在壳体相对侧的LED光源和检测器。
进一步地，所述的消解系统包括外壳和设在外壳内部的消解室，所述的第二吸光度检测装置包括设在外壳上并分别位于消解室两侧的氙灯光源和光谱仪。
其中，所述消解室的底部连接有消解阀，顶部连接有压力阀，所述压力阀的末端与大气相连通。
进一步地，所述消解室的外壁面上缠绕设置有加热丝，所述的外壳上安装有冷却风扇。
本发明还公开了一种同时测亚硝酸盐氮、硝酸盐氮和总氮的方法，包括如下步骤：
S1、排空：排空流通池和消解系统；
S2、润洗：采用待测水样对进样系统的水路进行润洗，润洗液排出系统；
S3、取样：对消解系统、流通池的第一检测水路和第二检测水路分别进行取样，多余水样排出系统；
S4、测量：
硝酸盐氮测量：在消解系统中读取硝酸盐氮的空白吸光度值，完成硝酸盐氮的测量过程；
亚硝酸盐氮测量：在流通池中读取亚硝酸盐氮的空白吸光度值，抽取亚硝酸盐氮的显色剂打入流通池中，在流通池中混合显色并读取吸光度值，由空白吸光度值和显色后吸光度值计算亚硝酸盐氮的浓度值，完成亚硝酸盐氮的测量过程，测量结束后对流通池进行排空并抽取纯水清洗；
总氮测量：抽取总氮氧化剂打入消解系统，在消解系统中加热消解，消解完成后抽取纯水对进样系统的水路进行清洗，清洗液排出系统，总氮完成消解后，在消解系统中冷却到设定温度，抽取缓冲剂打入消解系统进行混合，在消解系统中读取总氮的吸光度值，完成总氮的测量过程，测量结束后对消解系统进行排空并抽取纯水清洗。
本发明具有如下有益效果：
1、将常规水路和反应釜流路整合为同一流路，节约生产成本，解决一个水路同时测量亚硝酸盐氮、硝酸盐氮和总氮，节约了三个参数的测量时间；
2、取一次样品即可完成三个参数测量，减少了取样量和废液量，三个参数的同时测量互不影响；
3、硝酸盐氮和总氮的测量采用国标紫外法，实现海水和淡水中硝酸盐氮和总氮的长期稳定测量；
4、硝酸盐氮无需药剂就可完成测量过程，亚硝酸盐氮测量仅需一个药剂，总氮测量仅需两个药剂，节约了药剂成本。
附图说明
图1为本发明的系统结构示意图。
主要组件符号说明：101、第一出液管；102、第二出液管；103、空气管；104、纯水管；105、取样管；106、标液管；107、废液管；108、第一药剂管；109、第二药剂管；110、第三药剂管；111、排空管；2、流通池；20、排液管；201、第一检测水路；202、第二检测水路；203、LED光源；204、检测器；21、壳体；3、消解系统；301、氙灯光源；302、光谱仪；31、外壳；310、冷却风扇；32、消解室；320、加热丝；321、消解阀；322、压力阀；Q1～Q9：进料管路三通阀；QA～QD：输料管路三通阀；COM：三通阀公共端；NC：三通阀常闭端；NO：三通阀常开端。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本发明做进一步说明。
如图1所示，一种同时测亚硝酸盐氮、硝酸盐氮和总氮的系统，包括进样系统、流通池2和消解系统3。进样系统的进液端连接有若干进液管和若干药剂管，出液端连接有第一出液管101和第二出液管102，第一出液管101与流通池2的进液端相连，第二出液管102与消解系统3的进液端相连。流通池2的内部设有第一检测水路201和第二检测水路202，第一检测水路201和第二检测水路202上分别设有第一吸光度检测装置，第一检测水路201和第二检测水路202的一端与第一出液管101相连，另一端连接排液管20。消解系统3的内部设有消解水路，消解水路上设有第二吸光度检测装置。
进样系统包括依次相连的进料管路11、蠕动泵12和输料管路13，进料管路11和输料管路13分别包括若干三通阀，三通阀包括公共端COM、常开端NO和常闭端NC。
进料管路11包括三通阀Q1～Q9。三通阀Q1的常闭端连接空气管103，公共端连接三通阀Q2的常开端，常闭端连接纯水管104。三通阀Q2的常闭端连接取样管105，公共端连接三通阀Q3的常开端。三通阀Q3的常闭端连接标液管106，公共端连接三通阀Q5的常闭端。三通阀Q4的常闭端连接废液管107，常开端连接三通阀Q5的常开端。三通阀Q5的公共端连接三通阀Q6的常开端。三通阀Q6的常闭端连接第一药剂管108，公共端连接三通阀Q7的常开端。三通阀Q7的常闭端连接第二药剂管109，公共端连接三通阀Q8的常开端。三通阀Q8的常闭端连接第三药剂管110，公共端连接三通阀Q9的常开端。三通阀Q9的常闭端连接废液管107，公共端连接蠕动泵12。
流通池2的后端设有三通阀QE，三通阀QE的公共端连接三通阀Q4的公共端，常闭端与第一检测水路201的出液端相连，常开端与第二检测水路202的出液端相连。
输料管路13包括三通阀QA～QD。三通阀QA的公共端连接蠕动泵12，常闭端连接三通阀QB的常闭端，常开端连接三通阀QB的常开端。三通阀QB的公共端连接三通阀QC的公共端。三通阀QC的常闭端连接三通阀QD的公共端，常开端连接排空管111。三通阀QD的常闭端与流通池2的进液端管道相连，常开端与消解系统3的进液端管道相连。
流通池2包括壳体21，第一检测水路201的出液端设在壳体21顶部，第二检测水路202的出液端设在壳体21底部，第一吸光度检测装置包括分别设在壳体21相对侧的LED光源203和检测器204。
消解系统3包括外壳31和设在外壳31内部的消解室32，第二吸光度检测装置包括设在外壳31上并分别位于消解室32两侧的氙灯光源301和光谱仪302。消解室32的底部连接有消解阀321，顶部连接有压力阀322，压力阀322的末端与大气相连通。消解室32的外壁面上缠绕设置有加热丝320，外壳31上安装有冷却风扇310。
上述系统的测量方法，包括如下步骤：
排空消解系统3和流通池2：蠕动泵12反转先从压力阀322进空气，将消解系统3中的液体排出，液体经消解阀321流向QD阀门的常开端，再由QD阀门的公共端流向QC阀门的常闭端，再由QC阀门的公共端流向非稀释端的阀门QB的常开端，再流向非稀释端阀门QA的常开端，再由QA阀门的公共端流向蠕动泵12，蠕动泵12流出后到达Q9阀门的常闭端，流经三通接头从废液管107排出；排空流通池2时则是蠕动泵12正转从空气管103处抽取空气，由Q1公共端一路向下经蠕动泵12和稀释端(QA和QB的常闭端连接的小特氟龙管即为稀释端)流向QC的公共端，再由QC常闭端流向QD的公共端，最后由QD的常闭端流向流通池2，上清洗时从流通池2上方出口流向QE阀门的常闭端，下清洗时从流通池2的下方出口流向QE阀门的常开端，再从QE阀门的公共端流向Q4阀门的公共端，最后由Q4阀门的常闭端经三通接头从排出。
取样过程：取样前先进行水路润洗，从取样管105取样一路向下经蠕动泵12流向QA的公共端，选择走非稀释端，最后从QC阀门的排空管111排出；消解系统3取样时则是从取样管105取样，一路向下经蠕动泵12和非稀释端最终流向QD阀门的公共端，再由QD阀门的常开端流向消解系统3，完成消解系统3取样过程；流通池2取样时则是从取样管105取样，同消解系统3取样一样的流路到QD阀门的公共端，再由QD阀门的常闭端流向流通池2，先进行上取样从流通池2上方出口将液体从废液管107排出，再进行下取样将多余液体从流通池2下方出口从废液管107排出(液体从流通池2排出流路同上排空过程的流路)。
硝酸盐氮的读取吸光度过程和亚硝酸盐氮的读取空白吸光度过程：直接在消解系统3中读取硝酸盐氮的吸光度，完成硝酸盐氮的测量过程；直接在流通池2中读取亚硝酸盐氮的空白吸光度值。
总氮消解过程：从第一药剂管108抽取总氮氧化剂，一路向下最终打入消解系统3，在消解系统3中加热消解。加入总氮氧化剂后进行高温密闭消解，把水样中的氮氧化成硝氮。
清洗管路：从纯水管104抽取纯水，一路向下最终从排空管111排出。
总氮消解过程中进行亚硝酸盐氮的测量：从第三药剂管110抽取亚硝酸盐氮的显色剂一路向下最终打入流通池2，在流通池2中混合显色并且读取吸光度值，最终由空白吸光度值和显色后吸光度值计算亚硝酸盐氮的浓度值，完成亚硝酸盐氮的测量过程。
清洗管路和流通池2：从空气管103抽取空气，一路向下经流通池2上方出口从废液管107排出为上排空，经流通池2下方出口从废液管107排出为下排空；排空之后从纯水管104抽取纯水对流通池2进行上清洗和下清洗，确保管路无残留药剂。
冷却消解系统：总氮完成消解过程后，在消解系统3中一并完成冷却过程，冷却到设置温度。
加药剂R2到消解系统：从第二药剂管109抽取缓冲剂打入消解系统3，混合，并且在消解系统3中完成总氮的吸光度读取过程，完成总氮的测量过程。
排空消解系统3并清洗：排空消解系统3过程与最开始的排空过程一致，清洗过程则是从纯水管104抽取纯水打入消解系统3，再从消解系统3将液体排出。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种同时测亚硝酸盐氮、硝酸盐氮和总氮的系统，其特征在于：包括进样系统、流通池和消解系统，所述进样系统的进液端连接有若干进液管和若干药剂管，出液端连接有第一出液管和第二出液管，所述第一出液管与所述流通池的进液端相连，所述第二出液管与所述消解系统的进液端相连，所述流通池的内部设有第一检测水路和第二检测水路，第一检测水路和第二检测水路上分别设有第一吸光度检测装置，第一检测水路和第二检测水路的一端与所述第一出液管相连，另一端连接排液管，所述消解系统的内部设有消解水路，所述的消解水路上设有第二吸光度检测装置。
2.如权利要求1所述的一种同时测亚硝酸盐氮、硝酸盐氮和总氮的系统，其特征在于：所述的进样系统包括依次相连的进料管路、蠕动泵和输料管路，所述的进料管路和输料管路分别包括若干三通阀，所述的三通阀包括公共端、常开端和常闭端。
3.如权利要求2所述的一种同时测亚硝酸盐氮、硝酸盐氮和总氮的系统，其特征在于：所述的进料管路包括三通阀Q1～Q9，三通阀Q1的常闭端连接空气管，公共端连接三通阀Q2的常开端，常闭端连接纯水管，三通阀Q2的常闭端连接取样管，公共端连接三通阀Q3的常开端，三通阀Q3的常闭端连接标液管，公共端连接三通阀Q5的常闭端，三通阀Q4的常闭端连接废液管，常开端连接三通阀Q5的常开端，三通阀Q5的公共端连接三通阀Q6的常开端，三通阀Q6的常闭端连接第一药剂管，公共端连接三通阀Q7的常开端，三通阀Q7的常闭端连接第二药剂管，公共端连接三通阀Q8的常开端，三通阀Q8的常闭端连接第三药剂管，公共端连接三通阀Q9的常开端，三通阀Q9的常闭端连接废液管，公共端连接蠕动泵。
4.如权利要求3所述的一种同时测亚硝酸盐氮、硝酸盐氮和总氮的系统，其特征在于：所述流通池的后端设有三通阀QE，三通阀QE的公共端连接三通阀Q4的公共端，常闭端与第一检测水路的出液端相连，常开端与第二检测水路的出液端相连。
5.如权利要求2所述的一种同时测亚硝酸盐氮、硝酸盐氮和总氮的系统，其特征在于：所述的输料管路包括三通阀QA～QD，三通阀QA的公共端连接蠕动泵，常闭端连接三通阀QB的常闭端，常开端连接三通阀QB的常开端，三通阀QB的公共端连接三通阀QC的公共端，三通阀QC的常闭端连接三通阀QD的公共端，常开端连接排空管，三通阀QD的常闭端与流通池的进液端管道相连，常开端与消解系统的进液端管道相连。
6.如权利要求1所述的一种同时测亚硝酸盐氮、硝酸盐氮和总氮的系统，其特征在于：所述的流通池包括壳体，所述第一检测水路的出液端设在壳体顶部，第二检测水路的出液端设在壳体底部，所述的第一吸光度检测装置包括分别设在壳体相对侧的LED光源和检测器。
7.如权利要求1所述的一种同时测亚硝酸盐氮、硝酸盐氮和总氮的系统，其特征在于：所述的消解系统包括外壳和设在外壳内部的消解室，所述的第二吸光度检测装置包括设在外壳上并分别位于消解室两侧的氙灯光源和光谱仪。
8.如权利要求7所述的一种同时测亚硝酸盐氮、硝酸盐氮和总氮的系统，其特征在于：所述消解室的底部连接有消解阀，顶部连接有压力阀，所述压力阀的末端与大气相连通。
9.如权利要求7所述的一种同时测亚硝酸盐氮、硝酸盐氮和总氮的系统，其特征在于：所述消解室的外壁面上缠绕设置有加热丝，所述的外壳上安装有冷却风扇。
10.一种同时测亚硝酸盐氮、硝酸盐氮和总氮的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、排空：排空流通池和消解系统；
S2、润洗：采用待测水样对进样系统的水路进行润洗，润洗液排出系统；
S3、取样：对消解系统、流通池的第一检测水路和第二检测水路分别进行取样，多余水样排出系统；
S4、测量：
硝酸盐氮测量：在消解系统中读取硝酸盐氮的空白吸光度值，完成硝酸盐氮的测量过程；
亚硝酸盐氮测量：在流通池中读取亚硝酸盐氮的空白吸光度值，抽取亚硝酸盐氮的显色剂打入流通池中，在流通池中混合显色并读取吸光度值，由空白吸光度值和显色后吸光度值计算亚硝酸盐氮的浓度值，完成亚硝酸盐氮的测量过程，测量结束后对流通池进行排空并抽取纯水清洗；
总氮测量：抽取总氮氧化剂打入消解系统，在消解系统中加热消解，消解完成后抽取纯水对进样系统的水路进行清洗，清洗液排出系统，总氮完成消解后，在消解系统中冷却到设定温度，抽取缓冲剂打入消解系统进行混合，在消解系统中读取总氮的吸光度值，完成总氮的测量过程，测量结束后对消解系统进行排空并抽取纯水清洗。
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