CN113218865A - 一种用于总有机碳分析仪的消解反应系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及水质检测技术领域，尤其涉及一种用于总有机碳分析仪的消解反应系统，通过将设有紫外灯的反应管设置于一反应箱体内，并于该反应箱体上分别设置有与反应管均相连通的五个穿板接头，且该五个穿板接头分别通过管路连接样品容器或清洗液容器、载气瓶、催化剂容器、测试气体检测装置和废液容器，从而能够直接把多种功能模块利用反应箱体的穿板接头汇总到反应管一起进行测试，这样就简化了各个功能模块结构及管路系统，并能缩小仪器的整体尺寸；并通过设置样品容器或清洗液容器通过进液管路与穿板接头相连通以向反应管中输入样品溶液或清洗液，从而在样品测试后，能够将清洗液容器连接到进液管路上以对反应瓶进行清洗。
Description
技术领域
本发明涉及水质检测技术领域，更具体地说，是一种用于总有机碳分析仪的消解反应系统。
背景技术
总有机碳(TOC)，由专门的仪器——总有机碳分析仪(以下简称TOC分析仪)来测定，TOC分析仪具有流程简单、重现性好、灵敏度高、稳定可靠、测定过程一般不消耗化学药品、基本上不产生二次污染、氧化完全等优点。
有机碳湿法总碳测试原理：待测试样中的TC(总碳)经过硫酸盐氧化和紫外氧化分解成为二氧化碳，检测器把二氧化碳含量测算出来以后反推出原来待测水样中的有机物含量。
然而，现有有机碳湿法测试时各功能模块均以独立模块的方式分散在仪器内部，每个功能模块均含有承载气体或流体的器皿、管路、阀泵装置，最终通过泵抽压到反应管里进行化学反应，由于上述原因，会造成仪器内部空间浪费、仪器体积庞大、管路复杂不便维护、制作成本高等缺陷；此外，在消解过程中还需要用到除卤素模块和测试气体检测装置，现有的除卤素模块一方面具有整体宽度方向尺寸过大，制作成本高的问题。另一方面由于目前的玻璃质除卤素管装配结构是使用带两个半圆形凹槽的压块及底座挡块并利用螺钉把除卤素管压紧的方式进行紧固，在更换时需要用工具拆卸多颗螺钉，装配便携性差；另外，现有的测试气体检测装置在气室一侧均使用散射型红外光源，在待测气室内部是利用其表面镀银的方式进行光线的反射，从而弥补红外光在气室内部传播的过程中的损耗，这样在气室另一侧的红外探测模块才不会因为光耗而造成最终测试结果的不精确，但是检测装置中的气室表面镀层会因为氧化腐蚀逐步变成黑色，这样通过镀层的反射光量就会减少，最终影响测试结果。
因此，如何优化总有机碳分析仪的消解反应系统已经成为本领域技术人员致力于研究的方向。
发明内容
由于现有技术存在上述缺陷，本申请提出了一种用于总有机碳分析仪的消解反应系统，其中，包括：反应箱体、反应管、样品容器或清洗液容器、载气瓶、催化剂容器、测试气体检测装置和废液容器；
所述反应管设置于所述反应箱体内，且所述反应管内设置有紫外灯；
所述反应箱体上分别设置有第一穿板接头、第二穿板接头、第三穿板接头、第四穿板接头和第五穿板接头，且所述第一穿板接头、第二穿板接头、第三穿板接头、第四穿板接头和第五穿板接头均与所述反应管相连通；
所述样品容器或清洗液容器通过进液管路与所述第一穿板接头相连通以向所述反应管中输入样品溶液或清洗液，所述载气瓶通过载气输入管路与所述第二穿板接头相连通以向所述反应管内输入载气，所述催化剂容器通过催化剂进料管路与所述第三穿板接头相连通以向所述反应管内输入催化剂，所述第四穿板接头通过测试管路与所述测试气体检测器相连通以将所述反应管内的测试气体输送至所述测试气体检测装置，所述第五穿板接头通过废液排出管路与所述废液容器相连通以将所述反应管内的废液输送至所述废液容器。
优选的，所述测试管路在管路内的气体流动方向上依次设置有水气过滤器和除卤素模块；
所述水气过滤器用于过滤测试气体中的水分；
所述除卤素模块用于清除所述测试气体中的卤素。
优选的，所述除卤素模块包括除卤素灯管、除卤素灯夹块和底部挡块；
所述除卤素灯管呈U形结构，所述除卤素灯夹块的两端均开设有通孔，所述除卤素灯管的两端分别穿过两个所述通孔并与所述通孔形成过盈配合；
所述底部挡块内开设有与所述除卤素灯管的底部相适配的凹槽，所述除卤素灯管的底部设置于所述底部挡块中。
优选的，所述测试气体检测装置包括：气体检测筒体、光发生组件和光接收组件；
所述气体检测筒体内设置有气体吸收腔体；所述光发生组件和所述光接收组件分别设置在所述气体吸收腔体的两侧且将所述气体吸收腔体予以密封；
所述光发生组件用于产生红外平行光，所述光接收组件用于接收所述红外平行光，所述气体检测筒体上设置有进气口和出气口，且所述进气口和所述出气口均与所述气体吸收腔体相连通。
优选的，所述光发生组件包括第一凸透镜、第一密封板和位于所述第一凸透镜焦点上的红外点光源，且所述红外点光源设置于所述第一密封板上。
优选的，所述光发生组件包括第二凸透镜、第二密封板和位于所述第二凸透镜焦点上的红外接收模块，且所述红外接收模块设置于所述第二密封板上。
优选的，所述进液管路在进液管路内液体流动方向上依次设置有柱塞泵和电磁阀。
优选的，所述催化剂进料管路上设置有第一蠕动泵。
优选的，所述载气管路在载气管路内气体流向方向上依次设置有单向阀、电磁阀和气体稳流模块。
优选的，所述废液管路上设置有第二蠕动泵。
与现有技术相比，上述发明具有如下优点或者有益效果：
一、通过将设有紫外照射装置的反应管设置于一反应箱体内，并于该反应箱体上分别设置有与反应管均相连通的五个穿板接头，且该五个穿板接头分别通过管路连接样品容器/清洗液容器、载气瓶、催化剂容器、测试气体检测装置和废液容器，从而能够直接把载气、催化剂、样品、废液等多种功能模块利用反应箱体设置的穿板接头汇总到反应管一起进行测试，这样就简化了各个功能模块结构及管路系统，能有效降低仪器制作成本并能缩小仪器的整体尺寸，进而大幅提升了仪器后续的维护性。
二、通过设置样品容器或清洗液容器通过进液管路与所述第一穿板接头相连通以向反应管中输入样品溶液或清洗液，从而在样品测试后，能够将清洗液容器连接到进液管路上以对反应瓶进行清洗。
三、通过设置U形结构的除卤素灯管，从而能够缩短除卤素灯管长度方向的尺寸并利用高度方向进行补偿，使除卤素模块整体尺寸的纵横比更为合理，减少了单向空间的浪费；通过于除卤素灯夹块的两端分别开设有通孔，且除卤素灯管的两端穿过通孔并与通孔形成过盈配合，即可实现除卤素灯管与除卤素灯夹块的固定连接，且除卤素灯夹块和底部挡块均通过手拧螺钉固定在安装板上，从而提高了除卤素模块装配的便携性。
四、通过于气体检测筒体的进口端设置包括第一凸透镜和位于第一凸透镜焦点上的红外点光源的光发生组件，于气体检测筒体内出口端设置包括第二凸透镜和位于所述第二凸透镜焦点上的红外接收器的光接收组件，从而使得从光发生组件发射出来的光为平行光，进而使得吸收腔体内的红外光为平行光，然后通过光接收组件把平行光转换为一个焦点光源由红外接收器接收，从而能够提高气体检测的准确性。
附图说明
图1为本申请实施例中用于总有机碳分析仪的消解反应系统的结构示意图；
图2为本申请实施例中除卤素模块的结构示意图；
图3为本申请实施例中测试气体检测装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的说明，但是不作为本发明的限定。
如图1所示，本发明公开了一种用于总有机碳分析仪的消解反应系统，具体的，该消解反应系统包括：反应箱体、反应管5、样品容器10或清洗液容器(该清洗液容器图中未示出)、载气瓶1、催化剂容器14、测试气体检测装置9和废液容器19；该反应管5设置于反应箱体内，且该反应管5内设置有紫外照射装置20(具体的，该紫外照射装置20为紫外灯)，该反应箱体上分别设置有第一穿板接头13、第二穿板接头4、第三穿板接头16、第四穿板接头6和第五穿板接头17，且第一穿板接头13、第二穿板接头4、第三穿板接头16、第四穿板接头6和第五穿板接头17均与反应管5相连通；该样品容器10或清洗液容器通过进液管路与第一穿板接头13相连通以向反应管5中输入样品溶液或清洗液，载气瓶1通过载气输入管路与第二穿板接头4相连通以向反应管5内输入载气，催化剂容器14通过催化剂进料管路与第三穿板接头16相连通以向反应管5内输入催化剂，第四穿板接头6通过测试管路与测试气体检测器相连通以将反应管5内的测试气体输送至测试气体检测装置9，第五穿板接头17通过废液排出管路与废液容器19相连通以将反应管5内的废液输送至废液容器19。
具体的，上述测试管路在管路内的气体流动方向上依次设置有水气过滤器7和除卤素模块8；该水气过滤器7用于过滤测试气体中的水分；该除卤素模块8用于清除测试气体中的卤素，从而能够提高测试结果的准确性。
在本发明的一个优选的实施例中，如图2所示，上述除卤素模块8包括：除卤素灯管82、除卤素灯夹块81、底部挡块84、安装板83和密封盖7；该除卤素灯管82呈U形结构，该除卤素灯夹块81的两端分别开设有通孔811，该除卤素灯管82的两端穿过该通孔811内并与该通孔811形成过盈配合；该底部挡块84内开设有与除卤素灯管82的底部相适配的凹槽，该除卤素灯管82的底部设置于底部挡块84中。
在本发明的一个优选的实施例中，上述除卤素灯夹块81为复合塑胶材料；上述通孔811的倾斜角度为0.45～0.55°(例如0.485°、0.45°、0.5°和0.55°等)，上述通孔811口径较大的一端的直径与通孔口径较小的一端直径之差为0.45～0.55mm(例如0.45mm、0.48mm、0.5mm和0.55mm等,其中通孔811口径较大的一端的直径ΦD，通孔811口径较小的一端的直径Φd)，且上述除卤素灯管82的外径与通孔811口径较大的一端直径相同，通孔811从大径往倾角延伸时，尺寸会逐步变小，所以当除卤素灯管82与其配合插入时利用除卤素灯夹块81本身的材料变形，能够越压越紧，直至半紧固的状态。
在本发明的一个优选的实施例中，上述安装板83上设置有分别对应除卤素灯夹块81、除卤素灯管82和底部挡块84的槽道，除卤素灯夹块81、除卤素灯管82和底部挡块84分别安装在对应的槽道内，且除卤素灯夹块81和底部挡块84均通过手拧螺钉固定在安装板83上。
具体的，上述除卤素模块8的安装方法为：首先,在除卤素灯夹块81两侧通孔处插入除卤素灯管82，因为除卤素灯夹块81的两侧内部通孔带斜度，所以除卤素灯管82在其内部能越压越紧，基本属于半紧固的状态，之后把除卤素灯管82的底部固定的底部挡块84内，随后把底部挡块84、除卤素灯夹块81和除卤素灯管82三者一同从安装板83侧面卡入其槽道，到位后除卤素灯夹块81和底部挡块84分别用手拧螺钉紧固(除卤素灯夹块81采用手拧螺钉85紧固，底部挡块84采用手拧螺钉紧固)，此时除卤素模块8已全部紧固，最后在其内部放入除卤素材料并用带内螺纹的密封盖旋合在带外螺纹的除卤素灯管82的两侧头部，锁紧即完成了除卤素模块8的安装。
在本发明的一个优选的实施例中，如图3所示，上述测试气体检测装置9包括：气体检测筒体91、光发生组件和光接收组件；该气体检测筒体91内设置有气体吸收腔体，该光发生组件和光接收组件分别设置在气体吸收腔体的两侧且将气体吸收腔体予以密封；该光发生组件用于产生红外平行光，该光接收组件用于接收红外平行光，气体检测筒体91上设置有进气口98和出气口99，且进气口98和出气口99均与气体吸收腔体相连通。
在本发明的一个优选的实施例中，上述气体检测筒体的两端分别为进口端和出口端，上述光发生组件设置于气体检测筒体91的进口端，光接收组件设置于检测筒体的出口端；该光发生组件包括第一凸透镜93、第一密封板96和位于第一凸透镜93焦点上并设置于第一密封板96上的红外点光源92；该光接收组件包括第二凸透镜94、第二密封板97和位于第二凸透镜94焦点上并设置于第二密封板96上的的红外接收器95；从而能够通过第一凸透镜93把位于第一凸透镜93焦点处红外点光源92发出的散射光线转换为平行光，之后平行光在经过第二凸透镜94以后会聚集到位于第二凸透镜94焦点上的红外接收器95上。
在本发明的一个优选的实施例中，上述第一凸透镜93和第一密封板96均可拆卸地安装在气体检测筒体91上，第二凸透镜94和第二密封板97均可拆卸地安装在气体检测筒体91上，从而便于拆卸。
具体的，上述气体检测装置9用于检测CO2气体中的C的含量，且利用该气体检测装置9检测CO92气体的具体过程如下：
首先，红外点光源92发射出散射的红外光经过第一凸透镜93把所有光线转换为平行的红外光，再经过第二凸透镜94把平行光汇聚到焦点，并由该焦点处设置的红外接收器95进行接收，与此同时，待测的CO92气体从进气口98进入到气体吸收腔体并把气体吸收腔体内部的4.26um的红外光吸收掉，然后从出气口99流出，这样红外接收模块会把不含4.26um的红外光收集起来，将光信号转换为相应的电信号，形成峰的形状，用数据处理测量峰的面积，由于峰面积与试样中的碳含量成比例，用外标法先求出碳标准液中碳含量与峰面积的关系(校准曲线)，就可计算出试样中的碳含量。
在本发明的一个优选的实施例中，上述进液管路在进液管路内液体流动方向上依次设置有柱塞泵11和电磁阀12以将样品溶液或清洗输送至反应管内，具体的，该电磁阀12为两通电磁阀。
在本发明的一个优选的实施例中，上述催化剂进料管路上设置有第一蠕动泵15以未将催化剂输送至反应管内提供动力。
在本发明的一个优选的实施例中，上述载气管路在载气管路内气体流向方向上依次设置单向阀、电磁阀2(两通电磁阀)和气体稳流模块3，该气体稳流模块3能够向反应管5内提供具有流量稳定的载气。
在本发明的一个优选的实施例中，上述废液管路上设置有第二蠕动泵18以将反应管5内的废液输送至废液容器中。
具体的，下面对本申请中各功能模块的流露进行具体的描述：
载气流路：反应载气从载气瓶1经单向阀和两通电磁阀2后进入气流稳流模块3，再经气流稳流模块3达到气流稳定后经第二穿板接头4和反应管5的载气输入口51到达反应管5内部腔体。
样品进样流路/清洗液流路：样品或清洗液经过柱塞泵11和两通电磁阀12到达第一穿板接头13，之后经过反应管5样品输入口52到达反应管5内部腔体。
催化剂(例如酸类催化剂过硫酸盐)流路：催化剂从催化剂容器14内经第一蠕动泵15到达第三穿板接头16和催化剂进样输入口54到达反应管5内部腔体。
废液排出流路：反应管5腔体内的废液从废液出口55和第五穿板接头17经第二蠕动泵18进入废液容器19中。
测试流路：待测样品由过硫酸盐及紫外灯照射后产生的二氧化碳从气体输出接口53到达第四穿板接头6，之后经过水气过滤器7和除卤素模块8到达测试气体检测装置9进行检测。
本领域技术人员应该理解，本领域技术人员在结合现有技术以及上述实施例可以实现变化例，在此不做赘述。这样的变化例并不影响本发明的实质内容，在此不予赘述。
以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。
Claims (10)
1.一种用于总有机碳分析仪的消解反应系统，其特征在于，包括：反应箱体、反应管、样品容器或清洗液容器、载气瓶、催化剂容器、测试气体检测装置和废液容器；
所述反应管设置于所述反应箱体内，且所述反应管内设置有紫外照射装置；
所述反应箱体上分别设置有第一穿板接头、第二穿板接头、第三穿板接头、第四穿板接头和第五穿板接头，且所述第一穿板接头、第二穿板接头、第三穿板接头、第四穿板接头和第五穿板接头均与所述反应管相连通；
所述样品容器或清洗液容器通过进液管路与所述第一穿板接头相连通以向所述反应管中输入样品溶液或清洗液，所述载气瓶通过载气输入管路与所述第二穿板接头相连通以向所述反应管内输入载气，所述催化剂容器通过催化剂进料管路与所述第三穿板接头相连通以向所述反应管内输入催化剂，所述第四穿板接头通过测试管路与所述测试气体检测器相连通以将所述反应管内的测试气体输送至所述测试气体检测装置，所述第五穿板接头通过废液排出管路与所述废液容器相连通以将所述反应管内的废液输送至所述废液容器。
2.如权利要求1所述的用于总有机碳分析仪的消解反应系统，其特征在于，所述测试管路在管路内的气体流动方向上依次设置有水气过滤器和除卤素模块；
所述水气过滤器用于过滤测试气体中的水分；
所述除卤素模块用于清除所述测试气体中的卤素。
3.如权利要求2所述的用于总有机碳分析仪的消解反应系统，其特征在于，所述除卤素模块包括除卤素灯管、除卤素灯夹块和底部挡块；
所述除卤素灯管呈U形结构，所述除卤素灯夹块的两端均开设有通孔，所述除卤素灯管的两端分别穿过两个所述通孔并与所述通孔形成过盈配合；
所述底部挡块内开设有与所述除卤素灯管的底部相适配的凹槽，所述除卤素灯管的底部设置于所述底部挡块中。
4.如权利要求1所述的用于总有机碳分析仪的消解反应系统，其特征在于，所述测试气体检测装置包括：气体检测筒体、光发生组件和光接收组件；
所述气体检测筒体内设置有气体吸收腔体；所述光发生组件和所述光接收组件分别设置在所述气体吸收腔体的两侧且将所述气体吸收腔体予以密封；
所述光发生组件用于产生红外平行光，所述光接收组件用于接收所述红外平行光，所述气体检测筒体上设置有进气口和出气口，且所述进气口和所述出气口均与所述气体吸收腔体相连通。
5.如权利要求4所述的用于总有机碳分析仪的消解反应系统，其特征在于，所述光发生组件包括第一凸透镜、第一密封板和位于所述第一凸透镜焦点上的红外点光源，且所述红外点光源设置于所述第一密封板上。
6.如权利要求4所述的用于总有机碳分析仪的消解反应系统，其特征在于，所述光发生组件包括第二凸透镜、第二密封板和位于所述第二凸透镜焦点上的红外接收模块，且所述红外接收模块设置于所述第二密封板上。
7.如权利要求4所述的用于总有机碳分析仪的消解反应系统，其特征在于，所述进液管路在进液管路内液体流动方向上依次设置有柱塞泵和电磁阀。
8.如权利要求1所述的用于总有机碳分析仪的消解反应系统，其特征在于，所述催化剂进料管路上设置有第一蠕动泵。
9.如权利要求1所述的用于总有机碳分析仪的消解反应系统，其特征在于，所述载气管路在载气管路内气体流向方向上依次设置有单向阀、电磁阀和气体稳流模块。
10.如权利要求1所述的用于总有机碳分析仪的消解反应系统，其特征在于，所述废液管路上设置有第二蠕动泵。
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