CN201145668Y - 一种测定水中氯消毒剂的便携式比色仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种测定水中氯消毒剂的便携式比色仪。包括仪器的外壳，在外壳上开设有显示屏窗口、安装有操作面板，外壳体内装有电路板、显示屏主体，而比色仪上开设有容纳透明的样本杯的比色孔、且还活动配合有防止外部光线进入样本杯和比色孔的遮光罩，电路板上包括显示屏电路、操作面板电路、发光二极管及其发光驱动电路、光电管及其光电信号接收电路、中心处理电路，发光二极管与光电管互相面对地分设在比色孔的两侧；发光二极管的发光波长为500－580纳米之间。本实用新型便于携带、配合样本杯和固体分装试剂包组合，能够适应于现场采样后即时/快速检测水中余氯、总氯、化合性氯、二氧化氯、以及亚氯酸盐共5个项目。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种化学分析仪器，更具体地说，本实用新型涉及一种检测水质消毒和控制的仪器设备。
背景技术
目前，在生活饮用水、矿泉水、纯净水、直饮水消毒、以及废水处理等领域，传统的氯气消毒剂及新兴的二氧化氯消毒剂都普遍采用作为消毒剂或水处理剂，相应地，监测控制水质指标中余氯、总氯、化合性氯-二氧化氯及亚氯酸盐是最重要也是最广泛检测的项目。上述5个指标项目在实际应用中既需要进行区分，同时各成分之间又是相互联系的，一些指标(如余氯、总氯、二氧化氯和亚氯酸盐等)通常需要一并得到结果以便更好地进行生产或消毒控制。并且有关技术规范规定：这5个项目都需要在现场采样后即时检测以免测量指标变化而导致测量失真。
目前国内外测定上述5个项目主要有以下几种方式：
1、目视比色：即配置一系列已知浓度的标准溶液，用未知水样与之对比以确定含量。此方法的缺点是标准溶液配置烦琐，且不易保存，使用携带不便，结果精度不高，受人的主观因素影响较大。并且只能用于余氯、总氯、化合性氯的检测。
2、分光光度法：配置系列标准溶液，然后在分光光度计上测得吸光度并绘制标准曲线，再把未知水样在同等条件下进行吸光度测量，然后通过标准曲线可查知结果。此方法测量精度比目视法高，但步骤烦琐，需要配置大量试剂和标准溶液，检测过程费时较长，检测后的数据处理计算复杂，对操作人员的专业技能要求比较高，一般只能在实验室里完成而并不适应现场采样后即时检测。
3、滴定法：配置并标定标准滴定液，再通过对样品先进行一系列处理，然后在样品中依次加入试剂和指示剂后，用标准滴定液滴定，再根据滴定数据经过一系列计算最后得到各项目浓度结果。此方法处理过程费时长，且使用器材多，甚至需要用到高纯氮气瓶等；也同样需要配置大量试剂，对操作人员的专业技能要求非常高。此外该方法的另一个缺点是最低检测限较高，对于低浓度范围内的样品检测不灵敏，不太适用于饮用水等低浓度水样的检测。
4、采用进口的便携式单项比色计及配套试剂测定，但现有的便携式单项比色计要么只能检测余氯、总氯、化合性氯；要么只能检测二氧化氯，也就是说至少需要购买2台不同的单项比色计来分别检测余氯、总氯、化合性氯以及二氧化氯这4个项目，但即使2台不同的单项比色计都投入使用却仍然不能检测亚氯酸盐。
发明内容
针对现有技术的上述缺点，本实用新型的目的是要提供一种测定水中氯消毒剂的便携式比色仪，其具有如下优点：便于携带、配合样本杯和固体分装试剂包组合，能够适应于现场采样后即时/快速检测水中余氯、总氯、化合性氯、二氧化氯、以及亚氯酸盐共5个项目。
为此，本实用新型的技术解决方案是一种测定水中氯消毒剂的便携式比色仪，该比色仪包括仪器的外壳，在外壳上开设有显示屏窗口、安装有操作面板，外壳体内装有电路板、显示屏主体，而所述比色仪上开设有容纳透明的样本杯的比色孔、且还活动配合有防止外部光线进入所述样本杯和比色孔的遮光罩，所述电路板上包括显示屏电路、操作面板电路、发光二极管及其发光驱动电路、光电管及其光电信号接收电路、中心处理电路，该中心处理电路通过其多个输出/输入端口分别与所述显示屏电路、操作面板电路、发光驱动电路、光电信号接收电路相耦连，所述发光二极管与光电管互相面对地分设在所述比色孔的两侧；所述发光二极管的发光波长为500-580纳米之间。
本实用新型采取在便携式比色仪壳体上开设能容纳透明样本杯的比色孔结构，采用便携式可活动配合在比色孔上的遮光罩，使得在现场样本杯采样后能即时/快速检测水中化学显色反应的强度，从而保证现场即时/快速检测化学成分成为可能；而且本实用新型比色仪采用处理能力强大的中心处理电路，在其中储存显色深度与各种氯浓度的对应关系函数和曲线，在配套的500-580纳米波长的发光二极管和外围电路：显示屏电路、操作面板电路等的配合下，本实用新型比色仪就能够及时将实测得到的显色深度换算显示为各种氯剂浓度，从而允许利用便携量的5种试剂包分别测得余氯、总氯、化合性氯、二氧化氯、以及亚氯酸盐共5个项目。
试用证实：本实用新型基于分光光度法的基本原理，在保持分析精度和最低检测限的情况下，带来的效果改进主要有：
1、绝对显著地缩短了分析检测的时间，
2、完全避免分析前的试剂配制以及分析后的器皿清洗，
3、基本不用进行数据再计算就可以直接获得结果，
4、极大地降低了对操作人员的技能要求，
5、使整个5个氯项目的结果可以在10分钟内获得，使这5个项目的现场或野外即时分析检测成为可能。
6、把目前饮水、用水、废水等消毒处理中最广泛使用的两种消毒处理剂——氯气(或漂白粉等氯系消毒剂)及二氧化氯的残留量指标以及消毒处理副产物等主要指标项目一并区分检测，具有高度集成，给实际工作带来极大方便。
本实用新型还包括如下具体改进：
为保证外壳体内电路、内件不受到水样或其它外部杂质可能的侵害、保证外壳体内外具有光路但互相隔绝物质渗漏，所述比色孔内衬有容纳所述样本杯的一体式透明杯座，所述发光二极管与光电管互相面对地分设在所述杯座的对径两侧。
为便于携带并保有自带电源，所述比色仪还包括内置电池盒、以及开设在外壳上的电池门和电池盖。
为了获得强大的比色数据处理、操作、显示功能，所述中心处理电路包括单片机芯片，该单片机芯片包括显示控制电路、操作控制电路、发光控制电路、以及光电信号控制电路；该光电信号控制电路包括记录、计算光电信号的信号运算电路。所述电路板上还包括向各部分电路提供电源的电源电路。
所述单片机芯片包括与所述电源电路相互偶连的电池电量检测报警电路。
所述光电信号接收电路包括依序偶连的光电管耦合电路、电压放大电路、滤波及模数转换电路。
为了配合本实用新型的内电路、及达到多形态测量，所述操作面板包括测量模式转换按键、测量读数按键、调零按键、步骤返回按键。
为了配合本实用新型内电路的强大功能、实现5形态氯的便携式测量，所述比色仪包括携带盒，该携带盒中盛装能与余氯、总氯、化合性氯、二氧化氯及亚氯酸盐五种物质作显色反应的5个试剂包，5个试剂包中分别装有DPD和磷酸盐颗粒、甘氨酸颗粒，碘化钾颗粒、柠檬酸颗粒、和碳酸氢钠颗粒。
为了提高显色比色检测精确度，所述发光二极管的发光波长为518纳米。
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。
附图说明
图1为本实用新型比色仪电路板实施例的原理示意框图。
图2为本实用新型比色仪实施例的整体结构立体示意图。
图3为本实用新型比色仪实施例的整体结构剖视示意图。
图4为图1中发光驱动电路的连接示意图。
图5为图1中光电信号接收电路的连接示意图。
图6为图1中操作面板电路、显示屏电路与中心处理电路的连接示意图。
图7为图1中电源电路的连接示意图。
具体实施方式
比色仪整体结构实施例：
如图2、3，所示为本实用新型比色仪实施例的整体结构立体和剖视示意图。本实用新型比色仪实施例包括仪器的外壳10，在外壳10上开设有显示屏窗口20、安装有操作面板30，外壳体10内装有电路板40、显示屏主体21，而所述比色仪上开设有容纳透明的样本杯50的比色孔11、且还活动配合有防止外部光线进入所述样本杯50和比色孔11的遮光罩12，所述比色孔11内衬有容纳所述样本杯50的一体式透明杯座13，所述发光二极管D1与光电管D2互相面对地分设在所述杯座13的对径两侧。所述发光二极管D1的发光波长为518纳米。
所述操作面板30包括测量模式转换按键31、测量读数按键32、调零按键33、步骤返回按键34、电源开关键35。所述比色仪还包括内置电池盒14、以及开设在外壳上的电池门和电池盖14A。
所述比色仪包括携带盒(未示出)，该携带盒中盛装能与余氯、总氯、化合性氯、二氧化氯及亚氯酸盐五种物质作显色反应的5个试剂包(未示出)。
五种试剂包内容如下：
①号试剂包：甘氨酸(又名氨基乙酸)，[结构式]：NH2CH2COOH，[分子量]：75.07，包装量70mg。
②号试剂包：
磷酸氢二钠(Na2HPO4)30mg，磷酸二氢钾(KH2PO4)57.5mg，硫酸DPD：N，N二乙基对苯二胺[H2N·C6H4·N(C2H5)2]·H2SO4 8g，或者盐酸DPD：N，N二乙基对苯二胺[H2N·C6H4·N(C2H5)2]·2HCl 6g，乙二胺四乙酸二钠(Na2-EDTA)4.5g。
③号试剂包：
磷酸氢二钠(Na2HPO4)30mg，磷酸二氢钾(KH2PO4)57.5mg，硫酸DPD：N，N二乙基对苯二胺[H2N·C6H4·N(C2H5)2]·H2SO48g，或者盐酸DPD：N，N二乙基对苯二胺[H2N·C6H4·N(C2H5)2]·2HCl 6g，乙二胺四乙酸二钠(Na2-EDTA)4.5g，碘化钾(kI)250mg。
④号试剂包：
柠檬酸(citric acid)又名枸橼酸，其无水物分子式：C6H8O7；一水结晶的分子式：C6H8O7·H2O；包装量：C6H8O7·H2O 200mg。
⑤号试剂包：碳酸氢钠(NaHCO3)350mg。
以上5种试剂包均采用复合铝箔袋包装，包装尺寸：3×3cm。
比色仪电路板实施例：
如图1，所示为本实用新型比色仪电路板实施例的原理示意框图。该比色仪电路板实施例40上包括显示屏电路41、操作面板电路42、发光二极管D1及其发光驱动电路43、光电管D2及其光电信号接收电路44、中心处理电路45，该中心处理电路45通过其多个输出/输入端口分别与所述显示屏电路41、操作面板电路42、发光驱动电路43、光电信号接收电路44相耦连，所述电路板上还包括向各部分电路提供电源的电源电路46。
如图4～7，所示依次为发光驱动电路43的连接示意图、光电信号接收电路44的连接示意图、操作面板电路42及显示屏电路41与中心处理电路45的连接示意图、电源电路46的连接示意图。
所述中心处理电路45包括单片机芯片U1，该单片机芯片U1包括显示控制电路(U1的6、7、8引脚)、操作控制电路(U1的13、14、16-20引脚)、发光控制电路(U1的11引脚等)、以及光电信号控制电路(U1的2、3、9引脚等)，该光电信号控制电路包括记录、计算光电信号的信号运算电路(未详细示出)；上述控制电路通过上述其各自的输出/输入端口引脚分别与所述显示屏电路(含J2)41、操作面板电路(含J3)42、发光驱动电路(含U5等)43、光电信号接收电路(含U2、U3等)44相耦连，所述电路板上还包括向各部分电路提供电源的电源电路46(含Q1、U4等)。所述单片机芯片U1包括与所述电源电路46相互偶连的电池电量检测报警电路(U1的1、10引脚等)。
所述光电信号接收电路包括依序偶连的光电管耦合电路(U3的2、3、1脚等)、电压放大电路(U3的5、6、7脚等)、滤波及模数转换电路(U2等元件)。
Claims (10)
1、一种测定水中氯消毒剂的便携式比色仪，该比色仪包括仪器的外壳，在外壳上开设有显示屏窗口、安装有操作面板，外壳体内装有电路板、显示屏主体，其特征在于：所述比色仪上开设有容纳透明的样本杯的比色孔、且还活动配合有防止外部光线进入所述样本杯和比色孔的遮光罩，所述电路板上包括显示屏电路、操作面板电路、发光二极管及其发光驱动电路、光电管及其光电信号接收电路、中心处理电路，该中心处理电路通过其多个输出/输入端口分别与所述显示屏电路、操作面板电路、发光驱动电路、光电信号接收电路相耦连，所述发光二极管与光电管互相面对地分设在所述比色孔的两侧；所述发光二极管的发光波长为500-580纳米之间。
2、如权利要求1所述的测定水中氯消毒剂的便携式比色仪，其特征在于：所述比色孔内衬有容纳所述样本杯的一体式透明杯座，所述发光二极管与光电管互相面对地分设在所述杯座的对径两侧。
3、如权利要求1所述的测定水中氯消毒剂的便携式比色仪，其特征在于：所述比色仪还包括内置电池盒、以及开设在外壳上的电池门和电池盖。
4、如权利要求1所述的测定水中氯消毒剂的便携式比色仪，其特征在于：所述中心处理电路包括单片机芯片，该单片机芯片包括显示控制电路、操作控制电路、发光控制电路、以及光电信号控制电路；该光电信号控制电路包括记录、计算光电信号的信号运算电路。
5、如权利要求1所述的测定水中氯消毒剂的便携式比色仪，其特征在于：所述光电信号接收电路包括依序偶连的光电管耦合电路、电压放大电路、滤波及模数转换电路。
6、如权利要求1所述的测定水中氯消毒剂的便携式比色仪，其特征在于：所述操作面板包括测量模式转换按键、测量读数按键、调零按键、步骤返回按键。
7、如权利要求1所述的测定水中氯消毒剂的便携式比色仪，其特征在于：所述电路板上还包括向各部分电路提供电源的电源电路。
8、如权利要求7所述的测定水中氯消毒剂的便携式比色仪，其特征在于：所述单片机芯片包括与所述电源电路相互偶连的电池电量检测报警电路。
9、如权利要求1所述的测定水中氯消毒剂的便携式比色仪，其特征在于：所述比色仪包括携带盒，该携带盒中盛装能与余氯、总氯、化合性氯、二氧化氯及亚氯酸盐五种物质作显色反应的5个试剂包。
10、如权利要求1所述的测定水中氯消毒剂的便携式比色仪，其特征在于：所述发光二极管的发光波长为518纳米。
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