CN113029854A - 一种检测水质悬浮物的装置及其方法 - Google Patents
一种检测水质悬浮物的装置及其方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113029854A CN113029854A CN202110257703.2A CN202110257703A CN113029854A CN 113029854 A CN113029854 A CN 113029854A CN 202110257703 A CN202110257703 A CN 202110257703A CN 113029854 A CN113029854 A CN 113029854A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- filter membrane
- crucible
- water
- balance
- detecting
- 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
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 91
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 50
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 144
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims abstract description 64
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 51
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 34
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 34
- 239000005388 borosilicate glass Substances 0.000 claims abstract description 24
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 60
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 19
- 238000007605 air drying Methods 0.000 claims description 10
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 claims description 10
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 3
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 3
- CYTYCFOTNPOANT-UHFFFAOYSA-N Perchloroethylene Chemical group ClC(Cl)=C(Cl)Cl CYTYCFOTNPOANT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229950011008 tetrachloroethylene Drugs 0.000 claims description 2
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 abstract description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N Alumina Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 1
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 abstract 1
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 abstract 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 33
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 31
- 230000008569 process Effects 0.000 description 28
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 12
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 11
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 9
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 7
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 6
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 6
- 230000002354 daily effect Effects 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011280 coal tar Substances 0.000 description 4
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 4
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 4
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000002351 wastewater Substances 0.000 description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical group [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 2
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 2
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 206010003497 Asphyxia Diseases 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 238000004939 coking Methods 0.000 description 1
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 description 1
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 description 1
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 1
- 239000003657 drainage water Substances 0.000 description 1
- 230000003203 everyday effect Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000009931 harmful effect Effects 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000007689 inspection Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000003303 reheating Methods 0.000 description 1
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 description 1
- 239000008237 rinsing water Substances 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 238000009628 steelmaking Methods 0.000 description 1
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 1
- 229940099259 vaseline Drugs 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N5/00—Analysing materials by weighing, e.g. weighing small particles separated from a gas or liquid
- G01N5/04—Analysing materials by weighing, e.g. weighing small particles separated from a gas or liquid by removing a component, e.g. by evaporation, and weighing the remainder
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Abstract
本发明公开了一种检测水质悬浮物的装置，其特征在于：包括加热腔、烘干机构、称重机构、用于过滤的滤膜和基架，所述加热腔固定连接在基架上，烘干机构和称重机构均设置在加热腔中，加热腔中为恒温，滤膜在烘干机构处烘干，在称重机构处进行称重。滤膜为硼硅酸盐玻璃纤维滤膜。加热腔的恒温温度为105‑107℃，加热腔的腔体采用三氧化铝、聚四氯乙烯和不锈钢板等耐高温复合材料制成，在加热的状态下，能将整个内腔始终保持在105℃，且对称量系统不产生干扰。本发明还提供了一种检测水质悬浮物的方法。
Description
技术领域
本发明属于工业用循环水和环境水质中杂质含量检测技术领域，具体涉及一种全自动检测水质中悬浮物含量的装置及方法。
背景技术
水质中的悬浮物是指水样通过孔径为0.45μm的滤膜，截留在滤膜上并于103～105℃烘干至恒重的固体物质。地表环境水质中存在悬浮物过多易使水体浑浊，降低透明度，影响水生生物的呼吸和代谢，甚至造成鱼类窒息死亡，再多时还可能造成河道阻塞。工业循环冷却水和锅炉用水质中悬浮物含量较多，易引起输水管道内径变窄，增加管路压力，减少输水量；在用水的未端易引起喷嘴堵塞，降低工艺冷却效果，最终影响产品质量。由于水质悬浮物的特殊有害作用，各环境监测机构及生产用水工艺流程，都将水质悬浮物作为必检和严格监控的指标。
测定水质悬浮物含量现今仅一个环境监测类方法，编号为GB11901-1989《水质悬浮物的测定重量法》，而工业循环冷却水和锅炉用水无国标方法，大多套用环境监测类方法。国标GB11901是一个经典分析方法，采用的是手工分析方法，在分析的过程中面临着滤膜初重不易达到恒重标准，过滤后的滤膜恒重过程非常繁琐，如在雨水较多的季节，有时需反复干燥四次以上才能恒重。由于过程复杂，检测一个样品近6小时左右。因此该法存在操作复杂、结果重复性差、耗时较长的缺点。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种检测水质悬浮物的装置，烘干和称量均在恒温的加热腔中进行，样品始终是在无水的干燥基状态下进行称量，整个过程始终保持了一致的干燥基含湿量状态，杜绝了检测过程因干燥基状态不一致所带来的数据误差；本发明还提供了一种检测水质悬浮物的方法。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种检测水质悬浮物的装置，其特征在于：包括加热腔、烘干机构、称重机构、用于过滤的滤膜和基架，所述加热腔固定连接在基架上，烘干机构和称重机构均设置在加热腔中，加热腔中为恒温，滤膜在烘干机构处烘干，在称重机构处进行称重。
进一步的，所述加热腔的恒温温度为105-107℃，加热腔的腔体采用三氧化二铝、聚四氯乙烯和不锈钢板耐高温复合材料制成，滤膜为硼硅酸盐玻璃纤维滤膜。
进一步的，所述烘干机构包括用于放置滤膜的坩埚、转盘和用于驱动转盘运动的驱动元件，坩埚放置在转盘上并随转盘转动，转盘的中间设有转轴，转轴与驱动元件的输出轴连接。
进一步的，所述烘干机构还包括用于加热和检测温度的热电偶，热电偶均匀分布在加热腔中，热电偶位于坩埚的上方。
进一步的，所述驱动元件包括旋转电机和安装支架，安装支架固定连接在基架上，旋转电机固定连接在安装支架上，旋转电机的输出轴与转盘上的转轴连接。
进一步的，所述转盘上设有用于放置坩埚的凹槽，凹槽的底部设有通孔，坩埚放置在凹槽中。
进一步的，所述称重机构为万分之一天平，称重机构包括电子天平、秤杆座和秤杆，电子天平连接在基架上，秤杆座连接在电子天平上，秤杆的一端连接在秤杆座上，秤杆的另一端可穿过凹槽底部的通孔将坩埚顶起进行称量。
进一步的，所述称重机构还包括用于驱动秤杆上下移动的电机，电机的正反转驱动秤杆上升和下降；称重机构还包括天平支板和天平底座，天平底座固定连接在基架上，电子天平通过天平支板连接在天平底座上。
基于上述一种检测水质悬浮物的装置，本发明还提供了一种检测水质悬浮物的方法，所述检测水质悬浮物的方法为：
步骤1.选择滤膜，滤膜为硼硅酸盐玻璃纤维滤膜；
步骤2.将干滤膜进行恒重，加热腔内温度始终保持在105℃，将干滤膜放置在坩埚中，坩埚均匀放置在转盘上，热电偶进行加热烘干；
步骤3.坩埚随转盘转动，当转到称量机构的位置时，电机驱动秤杆上移，秤杆穿过凹槽底部的通孔将坩埚顶起进行称量，干滤膜的重量记为W1；
步骤4.将恒重后的干滤膜取出，进行水质样品中的悬浮物过滤，将过滤后的湿滤膜放置在坩埚中，坩埚均匀放置在转盘上，热电偶进行加热烘干，湿滤膜烘干后进行步骤3的操作，湿滤膜烘干后的重量记为W2，W2-W1的差值再除以过滤水样的总体积即为水质样品中悬浮物的重量。
进一步的，所述干滤膜采用两折的方式对折，干滤膜烘干恒重时间为40分钟；湿滤膜采用四折的对折方式，湿滤膜的烘干恒重时间为60分钟，热电偶离坩埚的高度为2cm；加热腔内采用通氮气或空气干燥两种方式进行氛围保护。
采用本发明技术方案的优点为：
1、本发明烘干和称量均在恒温的加热腔中进行，样品始终是在无水的干燥基状态下进行称量，整个过程始终保持了一致的干燥基含湿量状态，杜绝了检测过程因干燥基状态不一致所带来的数据误差。
2、本发明采用了干基恒定的装置进行检测，由于不存在水质样品的烘干～取出～冷却～称量～下一个四步聚的恒重循环，而是直接在仪器内部实现了烘干～称量仅两个部骤的检测，因此样品万分之四毫克的恒重率达到100％，超过了国标方法在南方恒重率仅为80％左右的瓶颈，检测质量得到明显提升。
3、本发明通过系列条件实验，找到了干的和过滤水质悬浮物之后湿的硼硅酸盐玻璃纤维滤膜恒重所需的最佳时间，分别为干的滤膜为40分钟，湿的滤膜60分钟，通过烘干时间的有效控制可使检测效率大幅提高，单个样品的检测时间由以往的350分钟，缩短到现在100分钟，检测效率提高了300％。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
图1为本发明检测水质悬浮物的装置的主视示意图；
图2为本发明检测水质悬浮物的装置的结构示意图；
图3为本发明称重机构的结构示意图；
图4为现有检测方式中三种状态下干燥基含湿量分布图；
图5为使用硼硅酸盐玻璃纤维滤膜水样中悬浮物过滤时间图。
上述图中的标记分别为：1、加热腔；2、烘干机构；21、坩埚；22、转盘；23、转轴；24、热电偶；25、旋转电机；26、安装支架；3、称重机构；31、电子天平；32、秤杆座；33、秤杆；34、天平支板；35、天平底座；4、基架。
具体实施方式
在本发明中，需要理解的是，术语“长度”；“宽度”；“上”；“下”；“前”；“后”；“左”；“右”；“竖直”；“水平”；“顶”；“底”“内”；“外”；“顺时针”；“逆时针”；“轴向”；“平面方向”；“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位；以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
国标GB11901-1989《水质悬浮物的测定重量法》检测流程及时间构成。
1、概述：国标法测定水质悬浮物用的是CN-CA滤膜，在过滤水质悬浮物之前需先对干滤膜进行103～105℃烘干的初始恒重，此时记为重量W1。过滤水质悬浮物之后再将湿的滤膜置于103～105℃烘箱内进行烘干恒重，记为重量W2。两者的重量差再除以过滤水样的总体积，就得到该水质样品中的悬浮物含量，单位为mg/L。
2、现有国标法检测时间构成：首先在进行干滤膜初始恒重时，过程为滤膜放到103～105℃烘箱内烘30分钟，烘完后转移到干燥器中冷到室温，再转移到天平内进行称量，第一次称量完后还要再进行第二遍的烘干冷却称量等过程，两次的称量差在0.2mg以内，才算恒重完成。有时两次称量差不在0.2mg以内，视为恒重未达到，还需第三次烘干冷却称量等过程，也就是必须相邻的两次称量在0.2mg以内，才算干滤膜的初重完成，此时为干滤膜的重量W1。测算下来，滤膜初重耗时在2～2.5个小时。干滤膜恒重后，再进行水质样品中的悬浮物过滤；过滤后的烘干过程，由于是湿滤膜，烘干时间提高到1个小时，而湿滤膜有时恒重非常难以实现，湿滤膜烘干整个过程测算下来大约需耗时2.5～3个小时。因此检测一个样品，包括干滤膜的初始恒重和过水之后的湿滤膜烘干恒重，两个步骤总计耗时在5个多小时。
3、国标法结果影响因素分析
按国标法检测，检测结果的重复性较差。细分析原因是由于干滤膜和湿滤膜在烘干及称重的过程中，有时非常难达到规定的恒重质量要求，特别是在雨水季节，在0.4mg内的恒重比例仅在60％左右，有时为报出结果不得将恒重的范围放宽到1mg内，这也导致结果的重复性差。
再分析滤膜在初重过程中的恒重过程，其涉及到三个空气干燥基状态，第一个是烘箱103～105℃高温状态，第二个是干燥器中冷却到室温的密闭容器常温状态，第三个是从干燥器转移到天平内的常温半密闭状态；由于三种状态下空气干燥基含湿量不一致，这就导致了滤膜在三种状态下的转移中，会存在失水和吸水的现象，因此恒重难以达到，误差在6～8mg左右，远超过2mg的国标规定差。而在过滤完的湿滤膜恒重过程中，同样与滤膜初重的三个过程相一致，因此恒重误差有时在10mg以上，达不到国标规定的4mg误差。国标法三种状态下空气干燥基水分含湿量具体见图4。
从图4中可以看出：
烘箱：温度103～105℃，空气干燥基含湿量为0％。
干燥器：干燥皿处于室温状态，上下磨口处采用凡士林密封。密封效果好，与无水SiO2硅胶状态相一致，空气干燥基含湿量为10％；密封效果不好，与环境相同。南方地区梅雨季节，空气干燥基含湿量达90％以上。
天平：称量时，天平内仅放置一小瓶硅胶，脱水能力受限。故常温状态下，空气干燥基含湿量为40％，潮湿季节，空气干燥基含湿量达90％以上。
4、操作非常的繁琐，所有的设备及玻璃器皿较多：具体有(1)过滤干滤膜和湿滤膜用的温度为105℃的两台烘箱；(2)盛装滤膜用的直径为60mm的多个玻璃称量瓶；(3)盛装称量瓶用的直径为500mm和320mm多个干燥器。(4)称量滤膜用的分辨率为0.1mg的电子天平。
为解决上述问题，本发明提供了一种检测水质悬浮物的装置及方法。如图1至图3所示，一种检测水质悬浮物的装置，其特征在于：包括加热腔1、烘干机构2、称重机构3、用于过滤的滤膜和基架4，所述加热腔1固定连接在基架4上，烘干机构2和称重机构3均设置在加热腔1中，加热腔1中为恒温，滤膜在烘干机构2处烘干，在称重机构3处进行称重。
滤膜为硼硅酸盐玻璃纤维滤膜。加热腔1的恒温温度为105-107℃，加热腔1的腔体采用三氧化二铝、聚四氯乙烯和不锈钢板等耐高温复合材料制成，在加热的状态下，能将整个内腔始终保持在105℃，且对称量系统不产生干扰。
烘干机构2包括用于放置滤膜的坩埚21、转盘22和用于驱动转盘运动的驱动元件，坩埚21放置在转盘22上并随转盘转动，转盘22的中间设有转轴23，转轴23与驱动元件的输出轴连接。烘干机构2还包括用于加热和检测温度的热电偶24，热电偶24均匀分布在加热腔1中，热电偶24位于坩埚21的上方。
驱动元件包括旋转电机25和安装支架26，安装支架26固定连接在基架上，旋转电机25固定连接在安装支架26上，旋转电机25的输出轴与转盘22上的转轴连接。转盘22上设有用于放置坩埚21的凹槽，凹槽的底部设有通孔，坩埚21放置在凹槽中。
称重机构3为万分之一天平，称重机构3包括电子天平31、秤杆座32和秤杆33，电子天平31连接在基架上，秤杆座32连接在电子天平31上，秤杆33的一端连接在秤杆座32上，秤杆33的另一端可穿过凹槽底部的通孔将坩埚顶起进行称量。称重机构3还包括用于驱动秤杆33上下移动的电机，电机的正反转驱动秤杆33上升和下降；称重机构3还包括天平支板34和天平底座35，天平底座35固定连接在基架4上，电子天平31通过天平支板34连接在天平底座35上。
检测水质悬浮物的装置内置万分之一天平，可适时读取加热腔体内的样品重量，并在装置外部进行显示。不需等待样品冷却到室温下再称量，可在加热状态下直接进行称量。由于在105℃状态下，整个腔体温度一致，而天平又是在高温状态下进行称量，因此样品始终是在无水的干燥基状态下进行称量，整个过程始终保持了一致的干燥基含湿量状态，杜绝了检测过程因干燥基状态不一致所带来的数据误差。另外由于无须将样品取出冷却到室温后再进行称量，消除了样品取出、冷却、第一次称量，再加热、取出、冷却、第二称量等恒重的人工操过程。
检测水质悬浮物的装置采用电脑控制，自动烘干、称量并出检测数据，省去了人为操作的繁琐。电脑控制面板上可设置坩埚数量、称样方式、恒温时间及温度、恒重质量、干燥次数和时间等参数。如设定恒重范围，每隔3-5分钟称量一次，直到前后两次在误差范围内。各过程全部在仪器内自动完成，因此检测效率也得到极大提升。
加热腔1内置22个铝合金材质类坩埚，一次可放置22个水质样品的悬浮物样品进行烘干称重，检测能力比较大。
1、滤膜滤纸的差异化分析及滤膜类型的选择：
根据国标要求，滤膜的材质应择为CN-CA混纤滤膜，而在日常的检测中，选择国内几个厂家生产的混纤滤膜，随机抽取了21张，过水之后进行恒重实验，发现空白损失较多，且各张之间差异较大，最多的为-37mg/L，最小为-3mg/L。
基于混纤滤膜的波动，根据历史经验和相关资料查找，另外再选择了两种滤材进行过水之后的空白试验。一种为植物纤维类定量滤纸，另一种为硼硅酸盐玻璃纤维滤膜。各随机选择了20张滤纸和滤膜分别进行30分钟干燥恒重实验，具体的恒重数据见下表：
滤纸及滤膜30分钟过水之后的空白实验恒重
从表中可以清晰看出，经过30分钟后、滤纸和滤膜都达到了恒重，从20张滤纸差异化情况看，最大为-7mg，最小的为-3mg。比CN-CA型不同滤膜之间的差异明显偏小。
细分析植物纤维类定量滤纸，其型号总计为三类，分别为快速、中速、慢速，对应的最大孔径为20～25μm、15～20μm、10～15μm，远高于国标中所要求的滤膜的孔径应≤0.45μm的要求、因此植物纤维类定量滤纸虽然易恒重，但由于孔径明显偏大，最终会导致本因滤在滤纸上颗粒物全部会透过，使得结果明显偏低，不适用于水中悬浮物的测定。
硼硅酸盐玻璃纤维滤膜，一不吸水，二滤孔符合国标要求，三过后之后易恒重，非常适合水中悬浮物的过滤。
2、滤膜折叠方式的确定
按照国标采用滤膜的直径为60mm，而现有水份检测仪的坩埚内径为45.6mm，因此滤膜不能完整的放入到坩埚内。加热腔1内设有热电偶，热电偶离坩埚高仅为2cm。当滤膜折叠不好弹起易碰到热电偶而引起测量不准，而滤膜如折叠太小又会影响干燥恒重加长检测时间。通过摸索，对于空白滤膜采用两折法，滤膜折叠后的表面积较大易烘干；而两折后滤膜具有一定表面积，在放进坩埚的时候可利用滤膜的张力支撑在坩埚的周边，让滤膜在烘干高温状态下也弹不出坩埚外。过水之后的滤膜易折叠，为避免烘干后膨胀而弹出坩埚外，因此采用四折的方式。
3、硼硅酸盐玻璃纤维滤膜恒重时间的确定
选择22张硼硅酸盐玻璃纤维滤膜，进行干滤膜恒重实验，根据实验数据绘制饼状图。再选择22张硼硅酸盐玻璃纤维滤膜进行过水之后的自动称量恒重实验。干滤膜干燥20分钟之后，仅有64％的滤膜达到了恒重；干燥30分钟之后有86％达到了恒重；40分钟之后，全部达到了恒重。过水之后的湿滤膜干燥40分钟之后，仅有55％的滤膜达到了恒重；干燥50分钟之后有82％达到了恒重；60分钟之后，全部达到了恒重。根据上图所做的实验，得到硼硅酸盐玻璃纤维滤膜干滤膜的恒重时间为40分钟，过水之后的湿滤膜恒重时间为60分钟。
4、硼硅酸盐对检测水质样品的适应性
按照新钢公司检测中心环境监测室日常所检测的水质样品，选择了浊环水、RH炉浊环水、外排水、转炉浊环水、连铸浊环水、循环冷却水、二钢泵废出水、净环水、二冷水、脱硫废水总计十个水样，做了硼硅酸盐的过滤实验，所有水样过滤时间图绘成直方图，见图5。从实验结果可以看出所有水质样品都可以在60秒内过滤完全，说明硼硅酸盐对所有水样的过滤是有效的，而且过滤速度优于国标滤膜的过滤时间。
基于上述一种检测水质悬浮物的装置，本发明还提供了一种检测水质悬浮物的方法，检测水质悬浮物的方法为：
步骤1.选择滤膜，滤膜为硼硅酸盐玻璃纤维滤膜，加热腔1内采用通氮气或空气干燥两种方式进行氛围保护；
步骤2.将干滤膜进行恒重，加热腔1内温度始终保持在105℃，将干滤膜放置在坩埚中，坩埚均匀放置在转盘上，热电偶进行加热烘干，热电偶离坩埚的高度为2cm；干滤膜采用两折的方式对折，干滤膜烘干恒重时间为40分钟；
步骤3.坩埚随转盘转动，当转到称量机构的位置时，电机驱动秤杆33上移，秤杆33穿过凹槽底部的通孔将坩埚顶起进行称量，干滤膜的重量记为W1；
步骤4.将恒重后的干滤膜取出，进行水质样品中的悬浮物过滤，将过滤后的湿滤膜放置在坩埚中，坩埚均匀放置在转盘上，热电偶进行加热烘干；湿滤膜采用四折的对折方式，湿滤膜的烘干恒重时间为60分钟，湿滤膜烘干后进行步骤3的操作，湿滤膜烘干后的重量记为W2，W2-W1的差值再除以过滤水样的总体积即为水质样品中悬浮物的重量。
本发明适用于新钢公司检测中心环境监测室所分析的30多种类的水质样品。新钢公司现已具备了一千万吨钢的生产能力，是个钢铁冶炼全流程生产企业。现分析的水样涵盖了从原料到炼铁炼焦再到炼钢及轧制单位的生产用水及环保外排废水。根据新钢公司的生产工艺及现有检测的水样种类可推断出，由于本发明的检测对象为新钢公司现有生产用水及环保外排水质的检测，因此也适用于国内其他钢铁行业水质样品的检测。
本发明采用了干基恒定的装置进行检测，由于不存在水质样品的烘干～取出～冷却～称量～下一个四步聚的恒重循环，而是直接在仪器内部实现了烘干～称量仅两个部骤的检测，因此样品万分之四毫克的恒重率达到100％，超过了国标方法在南方恒重率仅为80％左右的瓶颈，检测质量得到明显提升。
由于采用了智能化的检测装置，整个过程不需要人员值守，不需要繁琐的操作流程，大幅减少了员工工作强度，检测效率得到明显提升，单个样品的检测时间由以往的350分钟，缩短到现在100分钟，检测效率提高了300％。
本发明采用硼硅酸盐玻璃纤维滤膜，市场采购价格为40元50片，与CN-CA国家标准相一致，不增加任何成本。检测用设备为自动煤焦水分检测仪，当期采购费用为九万元，国标方法中两台烘箱的采购费用为二万元，相比较贵7万元。但采用煤焦水分仪恒重进行实验，日节省分析时间4个小时，单台烘箱按3000W计算，煤焦水分仪为2500W，日总节省电38000W/h，根据工业用电收费标准，按0.6元/度计算，日节省电费22.8元。除去双休日，年节约电费22.8×261＝5950.8元。由于煤焦水分检测仪分析水质中的悬浮物仅需半天的时间，另外半天时间还可继续用来检测煤焦中分析基水分，仪器的利用效率更高。
实现了无人值守，职工在作业的同时，仅需要把样品摆放入仪器中，仪器自动出结果，每天可节约0.5个人的工时，年节约成本3.5万元。
本发明的检测装置在105℃高温下自动进行称量，确保了在整个检测过程中对滤膜称量的空气干燥基含湿量的恒定，保证了滤膜恒重率的100％；滤膜滤纸的差异化分析及滤膜类型的选择：比较了不同厂家生产的CN-CA混纤滤膜，发现该类滤膜存在过水之后失重太多的问题。对可恒重的植物纤维类定量滤纸和硼硅酸盐玻璃纤维滤膜的材质及孔径进行了对比，确定了硼硅酸盐玻璃纤维滤膜在水质悬浮物过滤中的适应性。
滤膜折叠方式的确定：根据全自动水分检测仪腔体内的坩埚直径，依据硼硅酸盐玻璃纤维滤膜的特性，找到了一个可靠的折叠方式，使大口径的滤膜通过折叠也可放入到小口径的坩埚中，可快速进行烘干和称量。
硼硅酸盐玻璃纤维滤膜恒重时间的确定：通过系列条件实验，找到了干的和过滤水质悬浮物之后湿的硼硅酸盐玻璃纤维滤膜恒重所需的最佳时间，分别为干的滤膜为40分钟，湿的滤膜60分钟。通过烘干时间的有效控制可使检测效率大幅提高。
以上结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种检测水质悬浮物的装置，其特征在于：包括加热腔(1)、烘干机构(2)、称重机构(3)、用于过滤的滤膜和基架(4)，所述加热腔(1)固定连接在基架(4)上，烘干机构(2)和称重机构(3)均设置在加热腔(1)中，加热腔(1)中为恒温，滤膜在烘干机构(2)处烘干，在称重机构(3)处进行称重。
2.如权利要求1所述的一种检测水质悬浮物的装置，其特征在于：所述加热腔(1)的恒温温度为105-107℃，加热腔(1)的腔体采用三氧化二铝、聚四氯乙烯和不锈钢板耐高温复合材料制成，滤膜为硼硅酸盐玻璃纤维滤膜。
3.如权利要求1或2所述的一种检测水质悬浮物的装置，其特征在于：所述烘干机构(2)包括用于放置滤膜的坩埚(21)、转盘(22)和用于驱动转盘运动的驱动元件，坩埚(21)放置在转盘(22)上并随转盘转动，转盘(22)的中间设有转轴(23)，转轴(23)与驱动元件的输出轴连接。
4.如权利要求3所述的一种检测水质悬浮物的装置，其特征在于：所述烘干机构(2)还包括用于加热和检测温度的热电偶(24)，热电偶(24)均匀分布在加热腔(1)中，热电偶(24)位于坩埚(21)的上方。
5.如权利要求4所述的一种检测水质悬浮物的装置，其特征在于：所述驱动元件包括旋转电机(25)和安装支架(26)，安装支架(26)固定连接在基架上，旋转电机(25)固定连接在安装支架(26)上，旋转电机(25)的输出轴与转盘(22)上的转轴连接。
6.如权利要求5所述的一种检测水质悬浮物的装置，其特征在于：所述转盘(22)上设有用于放置坩埚(21)的凹槽，凹槽的底部设有通孔，坩埚(21)放置在凹槽中。
7.如权利要求6所述的一种检测水质悬浮物的装置，其特征在于：所述称重机构(3)为万分之一天平，称重机构(3)包括电子天平(31)、秤杆座(32)和秤杆(33)，电子天平(31)连接在基架上，秤杆座(32)连接在电子天平(31)上，秤杆(33)的一端连接在秤杆座(32)上，秤杆(33)的另一端可穿过凹槽底部的通孔将坩埚顶起进行称量。
8.如权利要求7所述的一种检测水质悬浮物的装置，其特征在于：所述称重机构(3)还包括用于驱动秤杆(33)上下移动的电机，电机的正反转驱动秤杆(33)上升和下降；称重机构(3)还包括天平支板(34)和天平底座(35)，天平底座(35)固定连接在基架(4)上，电子天平(31)通过天平支板(34)连接在天平底座(35)上。
9.一种检测水质悬浮物的方法，其特征在于：基于权利要求1至8任意一项所述的一种检测水质悬浮物的装置，所述检测水质悬浮物的方法为：
步骤1.选择滤膜，滤膜为硼硅酸盐玻璃纤维滤膜；
步骤2.将干滤膜进行恒重，加热腔(1)内温度始终保持在105℃，将干滤膜放置在坩埚中，坩埚均匀放置在转盘上，热电偶进行加热烘干；
步骤3.坩埚随转盘转动，当转到称量机构的位置时，电机驱动秤杆(33)上移，秤杆(33)穿过凹槽底部的通孔将坩埚顶起进行称量，干滤膜的重量记为W1；
步骤4.将恒重后的干滤膜取出，进行水质样品中的悬浮物过滤，将过滤后的湿滤膜放置在坩埚中，坩埚均匀放置在转盘上，热电偶进行加热烘干，湿滤膜烘干后进行步骤3的操作，湿滤膜烘干后的重量记为W2，W2-W1的差值再除以过滤水样的总体积即为水质样品中悬浮物的重量。
10.如权利要求9所述的一种检测水质悬浮物的方法，其特征在于：所述干滤膜采用两折的方式对折，干滤膜烘干恒重时间为40分钟；湿滤膜采用四折的对折方式，湿滤膜的烘干恒重时间为60分钟，热电偶离坩埚的高度为2cm；加热腔(1)内采用通氮气或空气干燥两种方式进行氛围保护。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110257703.2A CN113029854A (zh) | 2021-03-09 | 2021-03-09 | 一种检测水质悬浮物的装置及其方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110257703.2A CN113029854A (zh) | 2021-03-09 | 2021-03-09 | 一种检测水质悬浮物的装置及其方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113029854A true CN113029854A (zh) | 2021-06-25 |
Family
ID=76468579
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110257703.2A Pending CN113029854A (zh) | 2021-03-09 | 2021-03-09 | 一种检测水质悬浮物的装置及其方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113029854A (zh) |
Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4890484A (en) * | 1988-01-28 | 1990-01-02 | Shell Oil Company | Automated method and apparatus for determining total suspended solids in liquids |
| CN1205908A (zh) * | 1996-12-29 | 1999-01-27 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 一种纤维素粉助滤剂的制备方法 |
| CN104833626A (zh) * | 2014-05-16 | 2015-08-12 | 麦君宇 | 用于生物分子分析的方法和装置 |
| CN106501122A (zh) * | 2016-11-10 | 2017-03-15 | 北京市环境保护监测中心 | 溶解性总固体含量的自动测量系统及方法 |
| CN107321112A (zh) * | 2017-08-16 | 2017-11-07 | 新乡市胜达过滤净化技术有限公司 | 空压机油雾过滤净化装置 |
| CN206671108U (zh) * | 2017-03-03 | 2017-11-24 | 云南坤发环境科技有限公司 | 一种环境水体悬浮物检测装置 |
| CN107764687A (zh) * | 2016-08-17 | 2018-03-06 | 黄鸣 | 一种能够准确对水质中悬浮物进行测定的方法 |
| CN207894765U (zh) * | 2017-12-06 | 2018-09-21 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种油田污水悬浮物含量快速测定装置 |
| CN108700583A (zh) * | 2015-12-22 | 2018-10-23 | 国立科学研究中心 | 用于检测神经毒素的装置及其制造方法 |
| CN208780579U (zh) * | 2018-08-23 | 2019-04-23 | 山东泰诺检测科技有限公司 | 一种基于称重法的水质悬浮物检测装置 |
| CN110006775A (zh) * | 2019-04-02 | 2019-07-12 | 湖南三德盈泰环保科技有限公司 | 一种热灼减率测试仪及测试方法 |
| CN111318176A (zh) * | 2020-03-02 | 2020-06-23 | 西南科技大学 | 一种石墨烯基导电滤膜及其制备方法 |
-
2021
- 2021-03-09 CN CN202110257703.2A patent/CN113029854A/zh active Pending
Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4890484A (en) * | 1988-01-28 | 1990-01-02 | Shell Oil Company | Automated method and apparatus for determining total suspended solids in liquids |
| CN1205908A (zh) * | 1996-12-29 | 1999-01-27 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 一种纤维素粉助滤剂的制备方法 |
| CN104833626A (zh) * | 2014-05-16 | 2015-08-12 | 麦君宇 | 用于生物分子分析的方法和装置 |
| CN108700583A (zh) * | 2015-12-22 | 2018-10-23 | 国立科学研究中心 | 用于检测神经毒素的装置及其制造方法 |
| CN107764687A (zh) * | 2016-08-17 | 2018-03-06 | 黄鸣 | 一种能够准确对水质中悬浮物进行测定的方法 |
| CN106501122A (zh) * | 2016-11-10 | 2017-03-15 | 北京市环境保护监测中心 | 溶解性总固体含量的自动测量系统及方法 |
| CN206671108U (zh) * | 2017-03-03 | 2017-11-24 | 云南坤发环境科技有限公司 | 一种环境水体悬浮物检测装置 |
| CN107321112A (zh) * | 2017-08-16 | 2017-11-07 | 新乡市胜达过滤净化技术有限公司 | 空压机油雾过滤净化装置 |
| CN207894765U (zh) * | 2017-12-06 | 2018-09-21 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种油田污水悬浮物含量快速测定装置 |
| CN208780579U (zh) * | 2018-08-23 | 2019-04-23 | 山东泰诺检测科技有限公司 | 一种基于称重法的水质悬浮物检测装置 |
| CN110006775A (zh) * | 2019-04-02 | 2019-07-12 | 湖南三德盈泰环保科技有限公司 | 一种热灼减率测试仪及测试方法 |
| CN111318176A (zh) * | 2020-03-02 | 2020-06-23 | 西南科技大学 | 一种石墨烯基导电滤膜及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106701563A (zh) | 全自动控制多功能固态发酵罐 | |
| CN106053280A (zh) | 一种可实现热态在线称重的微型固定床反应装置及方法 | |
| CN105547905A (zh) | 一种混凝土搅拌站废浆料含固量的测定装置及测定方法 | |
| CN113029854A (zh) | 一种检测水质悬浮物的装置及其方法 | |
| CN110987895A (zh) | 一种快速在线检测木薯固态发酵的生长过程的方法 | |
| CN104849166B (zh) | 一种碱纤中甲纤含量的检测方法 | |
| CN110237788A (zh) | 一种顺酐反应系统在线检测工艺及设备 | |
| CN106066198A (zh) | 一种测定集气袋中沼气体积的简易装置及测定方法 | |
| CN205981349U (zh) | 一种测定集气袋中沼气体积的简易装置 | |
| CN109297441A (zh) | 一种动态测量泥石流堆积厚度的设备及其方法 | |
| CN217180653U (zh) | 一种矿浆品位在线检测系统 | |
| CN108801838B (zh) | 一种基于重力传感器的粮食水分快速检测装置 | |
| CN214950377U (zh) | 一种立式热循环旋转水分干燥箱 | |
| CN109738319A (zh) | 一种模拟食品和食品机械摩擦磨损的一体式实验装置 | |
| CN208026579U (zh) | 一种用于水稻的湿度检测装置 | |
| CN113511747A (zh) | 一种nr-500废液低温处理装置及其使用方法 | |
| CN113551838A (zh) | 一种压力表检验方法 | |
| CN221764643U (zh) | 一种设有分流结构的定量称料装置 | |
| CN221148400U (zh) | 一种水分测定仪 | |
| CN207361891U (zh) | 一种缓蚀阻垢剂制备用反应釜 | |
| CN110857877B (zh) | 天然气标准流量计的校准方法 | |
| CN207280021U (zh) | 一种除湿机用双蒸发器 | |
| CN221148655U (zh) | 一种自动检测液体食品pH值的设备 | |
| CN113686636B (zh) | 土壤检测预处理系统及其方法 | |
| CN221649872U (zh) | 一种调温器检测设备 |
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 | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20210625 |