CN116087301B - 一种用于检测过氧化氢与亚铁离子反应终点的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于检测过氧化氢与亚铁离子反应终点的装置，涉及到反应测试装置技术领域，包括容器，所述容器中设置有正极柱和负极柱，所述正极柱的一端连接有电流检测设备，所述负极柱的一端也与电流检测设备连接，容器中注入含有亚铁离子的水溶液，行成原电池。本发明中设置的原电池可判断过氧化氢与亚铁离子反应的终点；原电池产生的电流可向电流检测设备输出，方便检测，整体的结构简单，可小型化设计，且可避免过氧化氢过量投加，造成浪费物料、对后续工艺造成不良影响等现象，实用性强。
Description
技术领域
本发明涉及反应测试装置技术领域，特别涉及一种用于检测过氧化氢与亚铁离子反应终点的装置。
背景技术
在一些行业中需要使用过氧化氢氧化亚铁离子，如污水处理、氯化锌生产除杂、热镀锌行业的助剂再生等。
判断液体氧化还原电极电位：液体中常有其他物质，如锌离子、有机物、氢离子等，使用ORP电极无法判断亚铁离子被氧化的终点；
判断亚铁离子含量或有无：亚铁离子选择电极有相关研究报道，但尚无市场化的设备；
判断过氧化氢浓度或有无：过氧化氢的在线检测基于折光原理，对溶液色度、浊度等要求高，应用场景有限；
所以，通常为以投加过量的过氧化氢使亚铁离子完全被氧化。尚无可靠的在线检测亚铁离子被完全氧化的方法。
因此，提出一种用于检测过氧化氢与亚铁离子反应终点的装置来解决上述问题很有必要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于检测过氧化氢与亚铁离子反应终点的装置，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于检测过氧化氢与亚铁离子反应终点的装置，包括容器，所述容器中设置有正极柱和负极柱，所述正极柱的一端连接有电流检测设备，所述负极柱的一端也与电流检测设备连接，容器中注入含有亚铁离子的水溶液，行成原电池，搅拌容器中的水溶液，开始向容器中投加过氧化氢，随着过氧化氢的投加，原电池产生电流，电流持续增加，电流达到最高值后随即开始下降，下降到一定数值后开始稳定，并不再随着过氧化氢的投加上升或下降，利用电流检测设备持续监测水溶液中亚铁离子的浓度，当电流达到最高值时，亚铁离子浓度为零，根据此显现判断过氧化氢与亚铁离子反应终点。
优选的，所述容器中设置有搅拌机构，搅拌机构包括电机、电机轴和搅拌杆，所述容器的上端固定安装有支架，所述支架设置有两个，两个支架关于电机轴对称分布，支架的两端通过螺钉固定连接在容器的侧面，所述电机支撑板支撑在电机的底部，电机支撑板的下端通过螺钉固定安装在支架的上表面，所述电机轴传动连接在电机的下端，所述搅拌杆固定安装在电机轴的外圈处，搅拌杆设置有多个，多个搅拌杆沿着电机轴的高度方向上下等距离分布，电机启动时通过电机轴带动搅拌杆转动对容器中的水溶液进行搅拌。
优选的，所述搅拌机构上设置有向容器中均匀投入过氧化氢的投入组件，投入组件包括转动连接件、添加管、第二腔室、第一腔室和喷射孔，所述第一腔室设置于电机轴的内部，所述第二腔室设置于搅拌杆的内部，所述第二腔室与第一腔室连通，所述喷射孔设置于搅拌杆上，所述喷射孔一端与第二腔室连通，喷射孔的另一端与搅拌杆的外部连通，所述喷射孔设置有多个，多个喷射孔沿着搅拌杆的长度方向呈等距离分布，所述转动连接件包括转动环、限位环、环形腔室、连通孔，所述限位环固定焊接在电机轴的外圈处，限位环设置有两个，两个限位环上下分布，所述转动环呈圆环状壳体结构，转动环围绕在电机轴的外圈处，所述转动环的上端转动套设在上方一个限位环上，转动环的下端转动套设在下方一个限位环上，所述环形腔室位于两个限位环与转动环之间，所述连通孔连通在环形腔室与第一腔室之间，所述连通孔设置在电机轴上，所述添加管固定设置在转动环的外圈处，所述添加管与环形腔室的内部连通，所述转动环与限位环接触的位置保持密封，过氧化氢从添加管处投入，过氧化氢依次经过环形腔室、第一腔室、第二腔室后从喷射孔排入容器的内部，由于喷射孔在容器内部分布有多个且喷射孔的位置不同，使得过氧化氢能够均匀投入容器的内部并与容器内部的水溶液快速混合。
优选的，所述喷射孔中设置有导向件，导向件的一端伸出至喷射孔的外部，导向件的另一端固定在第二腔室的内壁上，所述导向件呈螺旋状结构，螺旋状结构伸出至喷射孔外部的一端直径逐渐变大。
优选的，所述正极柱和负极柱均通过连接组件安装在容器的内壁位置，所述连接组件包括套设环、导电柱、限位凸起、连接板、卡块、滑块和滑槽，所述滑槽呈水平方向沿着容器的内壁分布，所述滑槽沿着容器高度方向的竖向截面呈梯形槽结构，所述滑块滑动设置于滑槽中，滑块的端部伸出至容器的内部，所述连接板通过螺钉固定连接在滑块伸出至容器内部的一端上表面，所述套设环固定连接在连接板上，所述导电柱卡合在套设环中，所述限位凸起固定焊接在导电柱的上端，限位凸起活动贴合在套设环的上表面，所述卡块固定连接在导电柱的下端，对应的正极柱或负极柱的上端卡合固定在卡块上。
优选的，所述滑块靠近滑槽内壁的面固定设置有第二磁性片，所述滑槽的内壁固定设置有第一磁性片，所述第一磁性片与第二磁性片之间相斥远离。
优选的，所述正极柱和负极柱均呈矩形条状结构。
优选的，所述正极柱、负极柱均与容器内壁之间留有距离。
优选的，所述容器的侧面设置有正极连接片和负极连接片，所述正极连接片和负极连接片相邻分布，所述容器的上表面设置有第一连接槽和第二连接槽，所述第一连接槽和第二连接槽的底部均活动设置有贴合板，所述贴合板的底部通过弹簧支撑在对应的第一连接槽或第二连接槽中，所述连接板的上表面固定设置有金属片，所述金属片呈凹字形结构，金属片远离连接板的一端滑动设置于对应的第一连接槽或第二连接槽中，所述金属片的端部与对应的贴合板上表面之间贴合，所述正极连接片、负极连接片分别与对应的贴合板之间通过导线连接。
优选的，所述支架远离电机的一端设置有向上凸起的凸起段，所述凸起段与容器上表面之间留有供金属片通过的滑动距离。
本发明的技术效果和优点：
本发明中设置的原电池可判断过氧化氢与亚铁离子反应的终点；原电池产生的电流可向电流检测设备输出，方便检测，整体的结构简单，可小型化设计，且可避免过氧化氢过量投加，造成浪费物料、对后续工艺造成不良影响等现象，实用性强。
附图说明
图1为本发明用于检测过氧化氢与亚铁离子反应终点的装置结构示意图。
图2为本发明容器一视角结构示意图。
图3为本发明容器另一视角结构示意图。
图4为本发明容器剖视图。
图5为本发明图3中A处结构放大示意图。
图6为本发明图4中B处结构放大示意图。
图7为本发明图4中C处结构放大示意图。
图8为本发明图7中D处结构放大示意图。
图中：容器1、正极柱2、负极柱3、电流检测设备4、正极连接片5、负极连接片6、电机轴7、搅拌杆8、喷射孔9、电机10、转动连接件11、电机支撑板12、支架13、凸起段14、添加管15、第二腔室16、第一腔室17、导向件18、转动环19、限位环20、环形腔室21、连通孔22、导电柱23、限位凸起24、套设环25、卡块26、金属片27、连接板28、滑块29、滑槽30、第一连接槽31、第二连接槽32、贴合板33、弹簧34、第一磁性片35、第二磁性片36。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了如图1-图8所示的一种用于检测过氧化氢与亚铁离子反应终点的装置，包括容器1，本发明为了检测亚铁离子被完全氧化，在容器1中设置有正极柱2和负极柱3，正极柱2的一端连接有电流检测设备4，负极柱3的一端也与电流检测设备4连接，容器1中注入含有亚铁离子的水溶液，行成原电池，搅拌容器1中的水溶液，开始向容器1中投加过氧化氢，随着过氧化氢的投加，原电池产生电流，电流持续增加，电流达到最高值后随即开始下降，下降到一定数值后开始稳定，并不再随着过氧化氢的投加上升或下降，利用电流检测设备4持续监测水溶液中亚铁离子的浓度，当电流达到最高值时，亚铁离子浓度为零，根据此显现判断过氧化氢与亚铁离子反应终点。
需要说明的是，电流检测设备4可使用电流表，正极柱2可使用石墨或铂电极，负极柱3可使用哈氏合金或钛合金等与双氧水微弱反应的金属或合金；正极柱2与负极柱3形成原电池的两极，正极柱2与负极柱3分别通过导线与电流表连接。
本发明中设置的原电池可判断过氧化氢与亚铁离子反应的终点；原电池产生的电流可向电流检测设备4输出，方便检测，整体的结构简单，可小型化设计，且可避免过氧化氢过量投加，造成浪费物料、对后续工艺造成不良影响等现象，实用性强。
考虑到向容器1中添加过氧化氢时需要进行搅拌，因此，在容器1中设置有搅拌机构，搅拌机构包括电机10、电机轴7和搅拌杆8，容器1的上端固定安装有支架13，支架13设置有两个，两个支架13关于电机轴7对称分布，支架13的两端通过螺钉固定连接在容器1的侧面，电机支撑板12支撑在电机10的底部，电机支撑板12的下端通过螺钉固定安装在支架13的上表面，电机轴7传动连接在电机10的下端，搅拌杆8固定安装在电机轴7的外圈处，搅拌杆8设置有多个，多个搅拌杆8沿着电机轴7的高度方向上下等距离分布，电机10启动时通过电机轴7带动搅拌杆8转动对容器1中的水溶液进行搅拌，通过搅拌，使得过氧化氢与亚铁离子反应迅速，无延时。
进一步的，为了提高过氧化氢投入到水溶液中的均匀度，在搅拌机构上设置有向容器1中均匀投入过氧化氢的投入组件，投入组件包括转动连接件11、添加管15、第二腔室16、第一腔室17和喷射孔9，第一腔室17设置于电机轴7的内部，第二腔室16设置于搅拌杆8的内部，第二腔室16与第一腔室17连通，喷射孔9设置于搅拌杆8上，喷射孔9一端与第二腔室16连通，喷射孔9的另一端与搅拌杆8的外部连通，喷射孔9设置有多个，多个喷射孔9沿着搅拌杆8的长度方向呈等距离分布，转动连接件11包括转动环19、限位环20、环形腔室21、连通孔22，限位环20固定焊接在电机轴7的外圈处，限位环20设置有两个，两个限位环20上下分布，转动环19呈圆环状壳体结构，转动环19围绕在电机轴7的外圈处，转动环19的上端转动套设在上方一个限位环20上，转动环19的下端转动套设在下方一个限位环20上，环形腔室21位于两个限位环20与转动环19之间，连通孔22连通在环形腔室21与第一腔室17之间，连通孔22设置在电机轴7上，添加管15固定设置在转动环19的外圈处，添加管15与环形腔室21的内部连通，转动环19与限位环20接触的位置保持密封，过氧化氢从添加管15处投入，添加管15连接外部的水泵等，水泵在图中未示出，过氧化氢依次经过环形腔室21、第一腔室17、第二腔室16后从喷射孔9排入容器1的内部，由于喷射孔9在容器1内部分布有多个且喷射孔9的位置不同，使得过氧化氢能够均匀投入容器1的内部并与容器1内部的水溶液快速混合，基于过氧化氢投入水溶液中即与水溶液快速混合，使得电流检测设备4测量的电流数据更加稳定，无延时，避免了过氧化氢的过量投加。
在实际使用时为了进一步的增加过氧化氢向水溶液中添加时的均匀性，在喷射孔9中设置有导向件18，导向件18的一端伸出至喷射孔9的外部，导向件18的另一端固定在第二腔室16的内壁上，导向件18呈螺旋状结构，从喷射孔9中流出的过氧化氢能够通过螺旋结构向容器1的内部呈螺旋轨迹喷射，从而使得过氧化氢更快的到达更远位置的水溶液中，由于螺旋状结构伸出至喷射孔9外部的一端直径逐渐变大，使得过氧化氢呈螺旋轨迹喷射时扩散度会逐渐的增大，配合搅拌机构，从而使得过氧化氢与水溶液之间快速的混合。
宏观上，哈氏合金与亚铁溶液、过氧化氢不反应，所以可认为电极几乎不消耗，可长久使用，而在实际中，负极柱3依旧存在一定程度的消耗，而正极柱2的消耗程度大于负极柱3，为了方便更换正极柱2和负极柱3，在正极柱2和负极柱3均通过连接组件安装在容器1的内壁位置，连接组件包括套设环25、导电柱23、限位凸起24、连接板28、卡块26、滑块29和滑槽30，滑槽30呈水平方向沿着容器1的内壁分布，滑槽30沿着容器1高度方向的竖向截面呈梯形槽结构，滑块29滑动设置于滑槽30中，滑块29的端部伸出至容器1的内部，连接板28通过螺钉固定连接在滑块29伸出至容器1内部的一端上表面，套设环25固定连接在连接板28上，导电柱23卡合在套设环25中，限位凸起24固定焊接在导电柱23的上端，限位凸起24活动贴合在套设环25的上表面，卡块26固定连接在导电柱23的下端，对应的正极柱2或负极柱3的上端卡合固定在卡块26上，方便拆装和更换。
进一步的，基于搅拌机构的设置，当水溶液呈涡旋流动时会推动正极柱2和负极柱3相应的在容器1中移动，正极柱2和负极柱3移动时，滑块29在滑槽30中滑动进行导向，实现了正极柱2和负极柱3在容器1中位置移动的目的，从而使得正极柱2、负极柱3与水溶液的接触程度有所提高，也提高了电流检测设备4数据的稳定性。
为了避免滑块29在滑槽30中滑动时出现的磨损，在滑块29靠近滑槽30内壁的面固定设置有第二磁性片36，滑槽30的内壁固定设置有第一磁性片35，第一磁性片35与第二磁性片36之间相斥远离，使得滑块29能够悬浮在滑槽30中，当滑块29在滑槽30中滑动时磨损程度较低。
为了保证正极柱2和负极柱3能够沿着容器1内部移动，将正极柱2和负极柱3均设置为矩形条状结构，方便流动的水溶液推动正极柱2和负极柱3移动。
在正极柱2、负极柱3均与容器1内壁之间留有距离，保证了水溶液充分的通过正极柱2和负极柱3的外周，使得正极柱2和负极柱3损耗时保持均匀损耗，增加了正极柱2和负极柱3的使用寿命，避免了正极柱2和负极柱3从一面开始不均匀损耗后出现断裂无法利用的现象。
为了方便接线，正极连接片5和负极连接片6设置在容器1的同一侧面，正极连接片5和负极连接片6相邻分布。
考虑到正极柱2和负极柱3需要沿着容器1内壁方向移动，因此，在容器1的上表面设置有第一连接槽31和第二连接槽32，第一连接槽31和第二连接槽32的底部均活动设置有贴合板33，贴合板33的底部通过弹簧34支撑在对应的第一连接槽31或第二连接槽32中，连接板28的上表面固定设置有金属片27，金属片27呈凹字形结构，金属片27远离连接板28的一端滑动设置于对应的第一连接槽31或第二连接槽32中，金属片27的端部与对应的贴合板33上表面之间贴合，正极连接片5、负极连接片6分别与对应的贴合板33之间通过导线连接；连接板28、套设环25、导电柱23、卡块26、金属片27和贴合板33均为导电金属结构，电流检测设备4上的正负极接线接在对应的正极连接片5或负极连接片6上，电流依次通过对应的贴合板33、对应的金属片27、连接板28、套设环25、导电柱23、卡块26和负极柱3，实现了给在容器1运动过程中的负极柱3通电的目的。
考虑到正极柱2和负极柱3沿着容器1内壁移动时金属片27在对应的第一连接槽31或第二连接槽32上滑动，因此，在支架13远离电机10的一端设置有向上凸起的凸起段14，凸起段14与容器1上表面之间留有供金属片27通过的滑动距离，避免金属片27被阻挡，装置中弹簧34起到推动贴合板33与金属片27之间接触的目的。
Claims (7)
1.一种用于检测过氧化氢与亚铁离子反应终点的装置，包括容器（1），其特征在于：所述容器（1）中设置有正极柱（2）和负极柱（3），所述正极柱（2）的一端连接有电流检测设备（4），所述负极柱（3）的一端也与电流检测设备（4）连接，容器（1）中注入含有亚铁离子的水溶液，行成原电池，搅拌容器（1）中的水溶液，开始向容器（1）中投加过氧化氢，随着过氧化氢的投加，原电池产生电流，电流持续增加，电流达到最高值后随即开始下降，下降到一定数值后开始稳定，并不再随着过氧化氢的投加上升或下降，利用电流检测设备（4）持续监测水溶液中亚铁离子的浓度，当电流达到最高值时，亚铁离子浓度为零，根据此显现判断过氧化氢与亚铁离子反应终点；
所述容器（1）中设置有搅拌机构，搅拌机构包括电机（10）、电机轴（7）和搅拌杆（8），所述容器（1）的上端固定安装有支架（13），所述支架（13）设置有两个，两个支架（13）关于电机轴（7）对称分布，支架（13）的两端通过螺钉固定连接在容器（1）的侧面，所述电机（10）的底部通过电机支撑板（12）进行支撑，电机支撑板（12）的下端通过螺钉固定安装在支架（13）的上表面，所述电机轴（7）传动连接在电机（10）的下端，所述搅拌杆（8）固定安装在电机轴（7）的外圈处，搅拌杆（8）设置有多个，多个搅拌杆（8）沿着电机轴（7）的高度方向上下等距离分布，电机（10）启动时通过电机轴（7）带动搅拌杆（8）转动对容器（1）中的水溶液进行搅拌；
所述搅拌机构上设置有向容器（1）中均匀投入过氧化氢的投入组件，投入组件包括转动连接件（11）、添加管（15）、第二腔室（16）、第一腔室（17）和喷射孔（9），所述第一腔室（17）设置于电机轴（7）的内部，所述第二腔室（16）设置于搅拌杆（8）的内部，所述第二腔室（16）与第一腔室（17）连通，所述喷射孔（9）设置于搅拌杆（8）上，所述喷射孔（9）一端与第二腔室（16）连通，喷射孔（9）的另一端与搅拌杆（8）的外部连通，所述喷射孔（9）设置有多个，多个喷射孔（9）沿着搅拌杆（8）的长度方向呈等距离分布，所述转动连接件（11）包括转动环（19）、限位环（20）、环形腔室（21）、连通孔（22），所述限位环（20）固定焊接在电机轴（7）的外圈处，限位环（20）设置有两个，两个限位环（20）上下分布，所述转动环（19）呈圆环状壳体结构，转动环（19）围绕在电机轴（7）的外圈处，所述转动环（19）的上端转动套设在上方一个限位环（20）上，转动环（19）的下端转动套设在下方一个限位环（20）上，所述环形腔室（21）位于两个限位环（20）与转动环（19）之间，所述连通孔（22）连通在环形腔室（21）与第一腔室（17）之间，所述连通孔（22）设置在电机轴（7）上，所述添加管（15）固定设置在转动环（19）的外圈处，所述添加管（15）与环形腔室（21）的内部连通，所述转动环（19）与限位环（20）接触的位置保持密封，过氧化氢从添加管（15）处投入，过氧化氢依次经过环形腔室（21）、第一腔室（17）、第二腔室（16）后从喷射孔（9）排入容器（1）的内部，由于喷射孔（9）在容器（1）内部分布有多个且喷射孔（9）的位置不同，使得过氧化氢能够均匀投入容器（1）的内部并与容器（1）内部的水溶液快速混合；
所述喷射孔（9）中设置有导向件（18），导向件（18）的一端伸出至喷射孔（9）的外部，导向件（18）的另一端固定在第二腔室（16）的内壁上，所述导向件（18）呈螺旋状结构，螺旋状结构伸出至喷射孔（9）外部的一端直径逐渐变大。
2.根据权利要求1所述的一种用于检测过氧化氢与亚铁离子反应终点的装置，其特征在于：所述正极柱（2）和负极柱（3）均通过连接组件安装在容器（1）的内壁位置，所述连接组件包括套设环（25）、导电柱（23）、限位凸起（24）、连接板（28）、卡块（26）、滑块（29）和滑槽（30），所述滑槽（30）呈水平方向沿着容器（1）的内壁分布，所述滑槽（30）沿着容器（1）高度方向的竖向截面呈梯形槽结构，所述滑块（29）滑动设置于滑槽（30）中，滑块（29）的端部伸出至容器（1）的内部，所述连接板（28）通过螺钉固定连接在滑块（29）伸出至容器（1）内部的一端上表面，所述套设环（25）固定连接在连接板（28）上，所述导电柱（23）卡合在套设环（25）中，所述限位凸起（24）固定焊接在导电柱（23）的上端，限位凸起（24）活动贴合在套设环（25）的上表面，所述卡块（26）固定连接在导电柱（23）的下端，对应的正极柱（2）或负极柱（3）的上端卡合固定在卡块（26）上。
3.根据权利要求2所述的一种用于检测过氧化氢与亚铁离子反应终点的装置，其特征在于：所述滑块（29）靠近滑槽（30）内壁的面固定设置有第二磁性片（36），所述滑槽（30）的内壁固定设置有第一磁性片（35），所述第一磁性片（35）与第二磁性片（36）之间相斥远离。
4.根据权利要求1所述的一种用于检测过氧化氢与亚铁离子反应终点的装置，其特征在于：所述正极柱（2）和负极柱（3）均呈矩形条状结构。
5.根据权利要求1所述的一种用于检测过氧化氢与亚铁离子反应终点的装置，其特征在于：所述正极柱（2）、负极柱（3）均与容器（1）内壁之间留有距离。
6.根据权利要求2所述的一种用于检测过氧化氢与亚铁离子反应终点的装置，其特征在于：所述容器（1）的侧面设置有正极连接片（5）和负极连接片（6），所述正极连接片（5）和负极连接片（6）相邻分布，所述容器（1）的上表面设置有第一连接槽（31）和第二连接槽（32），所述第一连接槽（31）和第二连接槽（32）的底部均活动设置有贴合板（33），所述贴合板（33）的底部通过弹簧（34）支撑在对应的第一连接槽（31）或第二连接槽（32）中，所述连接板（28）的上表面固定设置有金属片（27），所述金属片（27）呈凹字形结构，金属片（27）远离连接板（28）的一端滑动设置于对应的第一连接槽（31）或第二连接槽（32）中，所述金属片（27）的端部与对应的贴合板（33）上表面之间贴合，所述正极连接片（5）、负极连接片（6）分别与对应的贴合板（33）之间通过导线连接。
7.根据权利要求6所述的一种用于检测过氧化氢与亚铁离子反应终点的装置，其特征在于：所述支架（13）远离电机（10）的一端设置有向上凸起的凸起段（14），所述凸起段（14）与容器（1）上表面之间留有供金属片（27）通过的滑动距离。
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Denomination of invention: A device for detecting the endpoint of the reaction between hydrogen peroxide and ferrous ions Granted publication date: 20231020 Pledgee: Bank of Jiangsu Co.,Ltd. Xuzhou Branch Pledgor: Xuzhou Ruima Intelligent Technology Co.,Ltd. Registration number: Y2024980003513 |
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