CN113514458A - 基于自动化滴定的在线检测装置和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了基于自动化滴定的在线检测装置和方法，所述在线检测装置包括滴定杯和输送单元，所述输送单元用于选择性地将样本、试剂和稀释液输送到所述滴定杯内；光源用于发出检测光，探测器用于接收穿过所述滴定杯内溶液的检测光；在不同工作阶段，所述输送单元向所述滴定杯内滴入不同的试剂；计算单元用于根据所述探测器传送来的电信号获得所述滴定杯内溶液在不同工作阶段的吸光度，以及用于根据滴入所述滴定杯内的试剂的量获得样本中待测物的浓度；判断单元用于判断在不同工作阶段的吸光度是否达到阈值，所述阈值至少为二个。本发明具有检测准确等优点。

Description

基于自动化滴定的在线检测装置和方法

技术领域

本发明涉及在线检测装置，特别涉及基于自动化滴定的在线检测装置和分析方法。

背景技术

目前，在湿法冶金、化工等行业生产过程中反应条件和中间产物成分进行在线监测，是高质量高效率的现代化生产的要求。在工艺参数的监测过程中，温度、压力、流速等比较容易实现在线监测，已在生产实际过程中得到普遍应用。但是物料成分在线监测过程复杂，影响因素多，尤其涉及复杂基底的样品，目前常用的分析方法是滴定，滴定过程中涉及多种颜色判断的过程，一般的光度滴定方法和电位滴定方法难以实现在线分析。

发明内容

为解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种基于自动化滴定的在线检测装置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

基于自动化滴定的在线检测装置，所述在线检测装置包括滴定杯和输送单元，所述输送单元用于选择性地将样本、试剂和稀释液输送到所述滴定杯内；所述在线检测装置还包括：

光源和探测器，所述光源用于发出检测光，所述探测器用于接收穿过所述滴定杯内溶液的检测光；在不同工作阶段，所述输送单元向所述滴定杯内滴入不同的试剂；

计算单元，所述计算单元用于根据所述探测器传送来的电信号获得所述滴定杯内溶液在不同工作阶段的吸光度，以及用于根据滴入所述滴定杯内的试剂的量获得样本中待测物的浓度；

判断单元，所述判断单元用于判断在不同工作阶段的吸光度是否达到阈值，所述阈值至少为二个；

若吸光度达到阈值，则停止向所述滴定杯内滴入试剂；

若吸光度未达到阈值，则继续向所述滴定杯内滴入试剂。

本发明的另一目的在于提供了应用上述基于自动化滴定的在线检测装置的基于自动化滴定的在线检测方法，该发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

基于自动化滴定的在线检测方法，所述基于自动化滴定的在线检测方法为：

在不同阶段中，光源分别发出与阶段对应波长的检测光，检测光穿过滴定杯内包含待测物的混合液，与阶段对应的试剂自动地滴入所述滴定杯内，探测器接收穿过所述滴定杯内溶液的检测光，输出的电信号送计算单元；

计算单元根据电信号获得与阶段对应的吸光度，并将吸光度送判断单元；

判断单元判断吸光度是否达到与阶段对应的阈值；

若吸光度达到阈值，停止滴入试剂；计算单元根据试剂的滴入量获得混合液中待测物的浓度；

若吸光度未达到阈值，继续滴入试剂。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：

1.检测准确；

对于复杂基底样品的检测，如稀土总量检测，加入不同试剂，利用不同波长的检测光获得不同阶段的吸光度，并根据不同阶段的吸光度要求设置吸光度阈值，从而准确地控制滴定过程，提高了检测准确度；

利用计算单元和判断单元自动化、准确地判断滴定终点，替代了人眼识别过程，减少个人色度识别的差异，实现了检测准确度；

2.自动化；

整个检测过程中，无需人工介入，利用计算单元和判断单元自动化、准确地判断滴定终点。

附图说明

参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：

图1是根据本发明实施例的基于自动化滴定的在线检测装置的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的滴定曲线示意图。

具体实施方式

图1-2和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了解释本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。

实施例1：

图1给出了本发明实施例的基于自动化滴定的在线检测装置的结构示意图，如图1所示，所述基于自动化滴定的在线检测装置包括：

滴定杯和输送单元，所述输送单元用于选择性地将样本、试剂和稀释液输送到所述滴定杯内；所述输送单元可采用顺序注射平台；

光源和探测器，所述光源用于发出检测光，所述探测器用于接收穿过所述滴定杯内溶液的检测光；在不同工作阶段，所述输送单元向所述滴定杯内滴入不同的试剂；

计算单元，所述计算单元用于根据所述探测器传送来的电信号获得所述滴定杯内溶液在不同工作阶段的吸光度，以及用于根据滴入所述滴定杯内的试剂的量获得样本中待测物的浓度；

判断单元，所述判断单元用于判断在不同工作阶段的吸光度是否达到阈值，所述阈值至少为二个；

若吸光度达到阈值，则停止向所述滴定杯内滴入试剂；

若吸光度未达到阈值，则继续向所述滴定杯内滴入试剂。

为了提高检测的准确度，进一步地，所述工作阶段包括：

第一阶段，向所述滴定杯内无色的混合液滴入六次甲基四胺溶液，直到吸光度达到第一阈值，所述混合液内具有样本、二甲酚指示剂和磺基水杨酸；

第二阶段，向所述滴定杯内样本混合液滴入EDTA溶液，直到吸光度达到第二阈值。

为了提高滴定的准确度，进一步地，所述工作阶段还包括：

第零阶段，向所述滴定杯内样本和磺基水杨酸的混合液滴入EDTA溶液，直到吸光度达到第三阈值，所述第三阈值与所述滴定杯内的溶液为无色对应。

为了提高滴定的准确度，进一步地，在所述第一阶段和第二阶段中，检测光的波长不同。

为了准确地确定滴定终点，进一步地，在第一阶段的吸光度检测中，以所述混合液为无色时探测器输出的电压信号为参考电压；在第二阶段的吸光度检测中，以第一阶段滴定终点时探测器输出的电压信号为参考电压。

本发明实施例的基于自动化滴定的在线检测方法，也即本实施例的在线检测装置的工作方法，所述基于自动化滴定的在线检测方法为：

在不同阶段中，光源分别发出与阶段对应波长的检测光，也即在不同阶段检测光的波长相同或不相同，检测光穿过滴定杯内包含待测物的混合液，与阶段对应的试剂自动地滴入所述滴定杯内，探测器接收穿过所述滴定杯内溶液的检测光，输出的电信号送计算单元；

计算单元根据电信号获得与阶段对应的吸光度，并将吸光度送判断单元；

判断单元判断吸光度是否达到与阶段对应的阈值；

若吸光度达到阈值，停止滴入试剂；计算单元根据试剂的滴入量获得混合液中待测物的浓度；

若吸光度未达到阈值，继续滴入试剂。

为了提高滴定的准确度，进一步地，在不同阶段的自动滴定中，当本阶段的吸光度达到阈值时，停止本阶段的滴定，并进入下一阶段；

当最后阶段的吸光度达到阈值时，停止本阶段的滴定，并将本阶段中试剂的滴入量送所述计算单元。

实施例2：

根据本发明实施例1的基于自动化滴定的在线检测装置及分析方法在稀土总量检测中的应用例。

在该应用例中，输送单元包括第一顺序注射平台和第二顺序注射平台，第一顺序注射平台用于将确定体积的样本加入到滴定杯内，第二顺序注射平台用于选择性地将纯水、试剂、标液等加入到滴定杯内；试剂之一的指示剂通过管道和泵进入所述滴定杯内；光源采用LED，发出不同波长的检测光，如波长525nm、590nm；采用磁力搅拌器混匀所述滴定杯的溶液。

本发明实施例的基于自动化滴定的在线检测方法，也即本实施例的在线检测装置的工作方法，所述基于自动化滴定的在线检测方法为：

利用第一顺序注射平台将确定体积的样本加入到滴定杯内，再利用第二顺序注射平台将确定体积的纯水以及磺基水杨酸加入到滴定杯内；

由于系统未知滴定杯内溶液的颜色，故需按照以下阶段进入自动化滴定；

第零阶段，向所述滴定杯内样本和磺基水杨酸的混合液滴入EDTA溶液；

光源发出的检测光波长为525nm，探测器接收穿过所述混合液的检测光，输出的电信号送计算单元，计算单元获得吸光度，其中参考电压为滴定杯内为纯水是探测器输出的电压信号；

判断单元实时判断计算单元输出的吸光度是否达到第三阈值，第三阈值取值范围在0.05到0.8之间，具体与所述滴定杯内的溶液为无色对应；

若吸光度达到第三阈值，停止滴入EDTA溶液，进入第一阶段；

若吸光度未达到第三阈值，继续滴入EDTA溶液；

第一阶段，利用管道和泵的组合，向滴定杯内加入二甲酚橙指示剂，光源发出的检测光波长为525nm，并利用第二顺序注射平台向所述滴定杯内无色的混合液滴入六次甲基四胺溶液，按照第零阶段中吸光度的获得和判断方式，以第零阶段终点的探测器输出的电压信号为参考电压，直到吸光度达到第一阈值，本阶段滴定结束，进入第二阶段；第一阈值取值范围在0.05到0.8之间，具体与滴定杯内溶液为紫色时对应；

第二阶段，利用第二顺序注射平台向所述滴定杯内样本混合液滴入EDTA溶液，光源发出的检测光波长为590nm，并按照第一阶段中吸光度的获得和判断方式，以第一阶段终点的探测器输出的电压信号为参考电压，直到吸光度达到第二阈值，滴定结束；第二阈值取值范围在0.05到0.8之间，具体与滴定杯内溶液为亮黄色时对应；

获得EDTA溶液的滴入量，从而获得稀土总量，计算方式是本领域的现有技术。

实施例3：

根据本发明实施例1的基于自动化滴定的在线检测装置及分析方法在Zn离子含量检测中的应用例。

在该应用例中，输送单元包括第一顺序注射平台和第二顺序注射平台，第一顺序注射平台用于将确定体积的样本加入到滴定杯内，第二顺序注射平台用于选择性地将纯水、试剂、标液等加入到滴定杯内；试剂之一的指示剂通过管道和泵进入所述滴定杯内；光源采用LED，发出波长450nm的检测光；采用磁力搅拌器混匀所述滴定杯的溶液。

本发明实施例的基于自动化滴定的在线检测方法，也即本实施例的在线检测装置的工作方法，所述基于自动化滴定的在线检测方法为：

利用第一顺序注射平台将确定体积的样本加入到滴定杯内，再利用第二顺序注射平台将确定体积的纯水以及乙酸-乙酸钠缓冲液加入到滴定杯内；

由于Zn离子滴定过程需要调节溶液的PH状态，故需按照以下阶段进入自动化滴定；

第一阶段，向所述滴定杯内样本和二甲酚橙指示剂的混合液滴入HCl溶液；

光源发出的检测光波长为450nm，探测器接收穿过所述混合液的检测光，输出的电信号送计算单元，计算单元获得吸光度，其中参考电压为滴定杯内纯水的电压信号；

判断单元实时判断计算单元输出的吸光度是否达到第一阈值，第一阈值取值范围在0.05到0.8之间，具体与所述滴定杯内的溶液为黄色对应；

若吸光度达到第一阈值，停止滴入HCl溶液，进入第一阶段；

若吸光度未达到第一阈值，继续滴入HCL溶液；

第二阶段，利用第二顺序注射平台向所述滴定杯内样本混合液加入20ml乙酸-乙酸钠溶液，后继续利用第二顺序平台滴入EDTA溶液，光源发出的检测光波长为450nm，按照第一阶段中吸光度的获得和判断方式，以第一阶段终点的探测器输出的电压信号为参考电压，直到吸光度达到第二阈值，滴定结束；第二阈值取值范围在0.05到0.8之间，具体与滴定杯内溶液为亮黄色时对应；

获得EDTA溶液的滴入量，从而获得Zn离子含量。

Claims (10)

1.基于自动化滴定的在线检测装置，所述在线检测装置包括滴定杯和输送单元，所述输送单元用于选择性地将样本、试剂和稀释液输送到所述滴定杯内；其特征在于，所述在线检测装置还包括：

光源和探测器，所述光源用于发射检测光，所述探测器用于接收穿过所述滴定杯内溶液的检测光；在不同工作阶段，所述输送单元向所述滴定杯内滴入不同的试剂；

计算单元，所述计算单元用于根据所述探测器传送来的电信号获得所述滴定杯内溶液在不同工作阶段的吸光度，以及用于根据滴入所述滴定杯内的试剂的量获得样本中待测物的浓度；

判断单元，所述判断单元用于判断在不同工作阶段的吸光度是否达到阈值，所述阈值至少为二个；

若吸光度达到阈值，则停止向所述滴定杯内滴入试剂；

若吸光度未达到阈值，则继续向所述滴定杯内滴入试剂。

2.根据权利要求1所述的基于自动化滴定的在线检测装置，其特征在于，所述待测物是稀土总量，试剂为磺基水杨酸、EDTA溶液、二甲酚橙指示剂和六次甲基四胺溶液。

3.根据权利要求2所述的基于自动化滴定的在线检测装置，其特征在于，所述工作阶段包括：

第一阶段，向所述滴定杯内无色的混合液滴入六次甲基四胺溶液，直到吸光度达到第一阈值，所述混合液内具有样本、二甲酚指示剂和磺基水杨酸；

第二阶段，向所述滴定杯内样本混合液滴入EDTA溶液，直到吸光度达到第二阈值。

4.根据权利要求3所述的基于自动化滴定的在线检测装置，其特征在于，所述工作阶段还包括：

第零阶段，向所述滴定杯内样本和磺基水杨酸的混合液滴入EDTA溶液，直到吸光度达到第三阈值，所述第三阈值与所述滴定杯内的溶液为无色对应。

5.根据权利要求1所述的基于自动化滴定的在线检测装置，其特征在于，在所述不同工作阶段中，检测光的波长相同或不同。

6.根据权利要求3所述的基于自动化滴定的在线检测装置，其特征在于，在第一阶段的吸光度检测中，以所述混合液为无色时探测器输出的电压信号为参考电压；在第二阶段的吸光度检测中，以第一阶段滴定终点时探测器输出的电压信号为参考电压。

7.根据权利要求1所述的基于自动化滴定的在线检测装置，其特征在于，所述输送单元采用顺序注射平台。

8.根据权利要求1所述的基于自动化滴定的在线检测装置，其特征在于，所述待测物是锌离子，所述试剂是盐酸、EDTA溶液、二甲酚橙指示剂和乙酸-乙酸钠溶液。

9.基于自动化滴定的在线检测方法，所述基于自动化滴定的在线检测方法为：

在不同阶段中，光源分别发出与阶段对应波长的检测光，检测光穿过滴定杯内包含待测物的混合液，与阶段对应的试剂自动地滴入所述滴定杯内，探测器接收穿过所述滴定杯内溶液的检测光，输出的电信号送计算单元；

计算单元根据电信号获得与阶段对应的吸光度，并将吸光度送判断单元；

判断单元判断吸光度是否达到与阶段对应的阈值；

若吸光度达到阈值，停止滴入试剂；计算单元根据试剂的滴入量获得混合液中待测物的浓度；

若吸光度未达到阈值，继续滴入试剂。

10.根据权利要求9所述的基于自动化滴定的在线检测方法，其特征在于，在不同阶段的自动滴定中，当本阶段的吸光度达到阈值时，停止本阶段的滴定，并进入下一阶段；

当最后阶段的吸光度达到阈值时，停止本阶段的滴定，并将本阶段中试剂的滴入量送所述计算单元。

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