CN201343453Y - 紫外氧化水质在线温度/电导/总有机碳自动连续测控仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种紫外氧化水质在线温度/电导/总有机碳自动连续测控仪，它具有通过管道依次连通的1#电导检测器、氧化反应器、2#电导检测器，特点是，1#电导检测器的一端连通三通电磁阀，三通电磁阀通过管道分别连通采样泵、及流量计、流量调节器和二通电磁阀，氧化反应器内密封有185nm紫外光源，185nm紫外光源上连接启动、维持其运行的电源转换器，它还设有数据处理器，数据处理器通过电缆分别连通二通电磁阀、采样泵、三通电磁阀、1#电导检测器、电源转换器和2#电导检测器，本实用新型具有结构简单、实时性好、运行成本低等优点，能对核能、半导体、医药、精细化工等行业的洁净工艺水，以及地表水、生产废水直接进行监测、控制。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种测控水中总有机碳的设备，具体地说是紫外氧化水质在线温度/电导/总有机碳自动连续测控仪。
背景技术
总有机碳(TOC)，是以碳的含量表示有机物总量的综合指标，是反映水体受有机物污染的重要参数。TOC测定的基本原理是先把有机物中的碳氧化成CO2，再对氧化生成的CO2进行测定，以碳的量表示TOC。
有机碳的氧化方式分干法(燃烧氧化法)和湿法。湿法有紫外/过硫酸盐氧化、紫外/TiO2催化氧化、纯紫外氧化、臭氧氧化、过氧化物(H2O2、K2O2)氧化等方法。
CO2的测定有直接测量法(非分散型红外检测法，简称NDIR)和间接测量法。间接测量法包括：电导法、库仑法、热导法、重量法、容量法、甲烷转换/氢火焰离子检测法等。目前使用较多的测量方法为NDIR法、电导法、库仑法。
总有机碳测定仪出现于上世纪的60年代，目前的中国市场有日本的岛津、东丽、柳本，美国的哈希、星、热尔威格、艾欧尼克斯、艾一欧、贝克曼，德国的麦哈克、贺利氏、元素、耶拿、AJ、WTW，法国的赛瑞斯及荷兰的斯卡拉等公司的总有机碳分析仪。他们的产品性能较好、但结构复杂、价格高、维护不方便，运行费用多。
美国塞姆腾公司生产的分析仪可以测量温度/电导/总有机碳，也存在价格高、运行费用多、维护不方便的问题，而且功能较少，满足不了中国部分客户的要求。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种结构简单、维护量少、运行成本低、价格便宜、符合中国目前国情的紫外氧化水质在线温度/电导/总有机碳自动连续测控仪。
本实用新型的技术方案是：一种紫外氧化水质在线温度/电导/总有机碳自动连续测控仪，它具有通过管道依次连通的1#电导检测器、氧化反应器、2#电导检测器，特点是，1#电导检测器的一端连通三通电磁阀，三通电磁阀通过管道分别连通采样泵、及流量计、流量调节器和二通电磁阀，氧化反应器内密封有185nm紫外光源，185nm紫外光源上连接启动、维持其运行的电源转换器，它还设有数据处理器，数据处理器通过电缆分别连通二通电磁阀、采样泵、三通电磁阀、1#电导检测器、电源转换器和2#电导检测器。
所述的185nm紫外光源包括双孔石英管，双孔石英管的端部设有冷电极，冷电极上依次连接密封电极引线和电极引线，双孔石英管内设有185nm紫外光发光气体。
上述的185nm紫外光源还可以是热电极式185nm紫外光源，包括一个石英管，石英管的端部设有热电极，热电极上连接电极引线，石英管内设有185nm紫外光发光气体。
所述的数据处理器包括中心控制器，中心控制器上连接电源模块、键盘、数据采集模块、显示器、打印机、报警器、固态继电器组件(简称SSR组件)、通讯模块，SSR组件通过电缆分别连通二通电磁阀、采样泵、三通电磁阀和电源转换器，数据采集模块通过电缆分别连接1#电导检测器和2#电导检测器。
所述的二通电磁阀通过管道与有压待测水样连接，待测水样以自有动力注入测控仪进行检测，所述的采样泵通过管道与无压或低压待测水样连接，由采样泵把待测水样注入测控仪进行检测。
所述的氧化反应器可以有1个或多个组合形式，185nm紫外光源可以有笔形、U形、3U形及螺旋形等多种形状。
与已有技术相比，本实用新型具有如下积极效果：
一、本实用新型的结构简单、维护量少、运行费用低、价格便宜。
而目前的总有机碳自动分析仪结构复杂，需用载气、酸化反应器、氧化剂及结构复杂的非分散型红外CO2检测器，不仅价格高、运行费用多，且还易出故障。
二、本实用新型具有两种采样模式：电磁阀可与纯净的工艺水制造系统密封对接，利用制造系统工艺水的自身动力注入总有机碳自动测控仪，避免了空气的污染；采样泵可吸取无压状态的纯净工艺水、有机工艺水，将其注入总有机碳自动测控仪中进行检测。
塞姆腾公司总有机碳自动分析仪只有带压状态一种进样方式。
三、本实用新型具有检测功能和自动控制功能。当试样的TOC检测值高于或低于设定值，报警器发出声、光信号，当报警连续时间超过设定值，总有机碳测控仪可通过数据处理器控制工艺水制造系统停止运行，直至系统被重新启动。
而塞姆腾公司的总有机碳自动分析仪只有检测、报警功能。
下面通过附图及实施例对本实用新型做进一步地解释说明。
附图说明
图1-本实用新型的结构示意图；
图2-本实用新型的冷电极185nm紫外光源结构示意图；
图3-本实用新型的热电极185nm紫外光源结构示意图；
图4-本实用新型的数据处理器的结构原理图。
附图图面说明：
1-二通电磁阀，2-采样泵，3-三通电磁阀，4-1#电导检测器，5-氧化反应器，6-2#电导检测器，7-185nm紫外光源，8-电源转换器，9-数据处理器，10-流量调节器，11-流量计，14-电极引线，15-密封电极引线，16-冷电极，17-双孔石英管，18-石英隔板，19-185nm紫外光发光气体，20-电极引线，21-热电极，22-石英管，23-185nm紫外光发光气体，24-密封盖，25-中心控制器，26-键盘，27-数据采集模块，28-显示器，29-打印机，30-报警器，31-固态继电器(SSR)组件，32-通讯模块，33-电源模块。
具体实施方式
实施例1
本实用新型的结构参考图1所示，三通电磁阀3的公共通道通过管道依次连通1#电导检测器4、氧化反应器5、2#电导检测器6，三通电磁阀3的常开通道通过管道依次连通流量计11、流量调节器10和二通电磁阀1，三通电磁阀3的常闭通道通过管道连通采样泵2；
氧化反应器5内密封有热电极185nm紫外光源7，如图3所示，热电极185nm紫外光源7的结构包括一个石英管22，石英管22的端部装有热电极21，热电极21上连接电极引线20，石英管22内装有185nm紫外光发光气体23，电极引线20上连接启动、维持其运行的电源转换器8；
数据处理器9的结构如图4所示，它包括中心控制器25，中心控制器25上连接电源模块33、键盘26、数据采集模块27、显示器28、打印机29、报警器30、SSR组件31、通讯模块32，SSR组件31通过电缆分别连通二通电磁阀1、采样泵2、三通电磁阀3和电源转换器8，数据采集模块27通过电缆分别连接1#电导检测器4、2#电导检测器6。
工作原理：
以有压密闭式纯净水生产系统测控为例。参考图4、图1，工作时在键盘26上设置<有压>模式，SSR组件31控制二通电磁阀1吸合开启，电源转换器8上电、185nm紫外光源7发光。
工作过程：试样通过管道依次流过二通电磁阀1、流量调节器10、流量计11、三通电磁阀3的常开通道、1#电导检测器4、氧化反应器5、2#电导检导器6检测回路；检测回路的试样在流经1#电导检测器4时进行氧化前的温度及电导连续检测，测量数据A连续不断送至数据处理器9；当试样流经氧化反应器5时，185nm的高能紫外光把试样中的有机碳氧化成CO2，从而改变了试样的电导率；电导率发生变化的试样在流经2#电导检测器6时进行氧化后温度及电导连续检测，测量数据B不断送至数据处理器9；数据处理器9依据测量数据A、B及软件计算，显示、打印纯净水试样的测量结果，完成温度、电导及TOC的测定。
可预先通过键盘26设置报警浓度和报警时间，当试样的TOC测量值超过设定值，报警器30发出声、光信号；当连续报警时间超过设定值，SSR组件31关断纯净工艺水生产线及后续生产工艺，直至重新启动。
还可以通过键盘26设置启动时间和停止时间，SSR组件31就能在设定的时间自动起/停二通电磁阀1及电源转换器8，实施24次/日以内的定时测控及纯净工艺水生产线和后续生产的启动/停止。
通讯模块32有RS232、RS485短程通讯和GPRS/CDMA(无线)、以太网(有线)远程通讯功能和控制模式可选，从而把信息送至相关部门。
实施例2
本例为无压或低压有机工艺水测控。参考图1、图4，与实施例1的结构原理基本相同，不同之处是，例1的水样是由生产线的动力挤入测试回路，本例由采样泵2把试样从三通电磁阀3的常闭通道注入测试回路，氧化反应器5可以由多只串接组合，以满足有机碳较多的水质氧化。氧化反应器5内密封有冷电极185nm紫外光源7，如图2所示，185nm紫外光源由光反应面积较大的3U形或螺旋形替代笔形，以足够的185nm紫外光能量氧化有机工艺水中的有机物。冷电极185nm紫外光源7的结构包括一个双孔石英管17，双孔石英管17的端部设有冷电极16，冷电极16上依次连接密封电极引线15和电极引线14，双孔石英管17内装有185nm紫外光发光气体19，电极引线15上连接电源转换器8。
工作原理：
工作时在键盘26上设置<无压>模式，SSR组件31控制采样泵2、三通电磁阀3吸合开启常闭通道，电源转换器8上电、185nm紫外光源7发出高能量紫外光。
工作过程：有机工艺水由采样泵2吸取，通过管道依次流过三通电磁阀3的常闭通道、1#电导检测器4、氧化反应器5、2#电导检测器6。试样在流经1#电导检测器4时进行氧化前的温度和电导连续检测，测量数据A不断送至数据处理器9；当试样在流经两级氧化反应器5时，185nm的高能紫外光把试样中的有机碳氧化成CO2，改变了试样的电导率；电导率发生变化的试样在流经2#电导检测器6时进行氧化后的温度和电导连续检测，测量数据B不断送至数据处理器9；数据处理器9依据测量数据A、B、及软件计算、显示、打印有机工艺水的测量结果，完成无压或低压待测水样的温度、电导和TOC测定。
若键盘26设置报警浓度和报警时间，当试样的TOC测量值超过设定值时，报警器30发出声、光信号；当连续报警时间超过设定值，SSR组件31可停止检测，关断有机工艺水配置线及后续工艺，直至重新启动。
当键盘26设置启动时间和停止时间，SSR组件31可在设定的时间自动起/停采样泵2、三通电磁阀3及电源转换器8，实施24次/日以内的定时测控及有机工艺水配置线。
通讯模块32有RS232、RS485短程通讯和GPRS/CDMA(无线)、以太网(有线)远程通讯，从而把信息送至相关部门。
通过上述实施例可以看出，与国外进口同类仪器相比较，本实用新型的结构和功能更适合中国现阶段的需要，具有如下几个特点：
1、具有两种采样功能：
参见图1，当数据处理器9启动二通电磁阀1时，有压纯净水制造系统的试样沿二通电磁阀1、流量调节器10、流量计11、三通电磁阀3、1#电导检测器4等进入检测回路，实现纯净水制造系统工艺水的密封采样测试。当数据处理器9启动采样泵2、三通电磁阀3时，无压有机工艺水沿采样泵2、三通电阀3、1#电导检测器4等进入检测回路实现无压或低压试样的采集测试。
2、测控量程可更换：
本实用新型中的氧化反应器5的个数、及185nm紫外光源7的类型可根据实际情况来设置，使用多种反应面积的185nm紫外光源，实现从ppb至数千ppm不同浓度水样的测控。例如纯净水制造系统的工艺水，它的TOC浓度极低为ppb级，安装一个氧化反应器和一支笔形冷电极185nm紫外光源足以将有机碳完全氧化为CO2，满足纯净水的TOC测控；TOC浓度在10ppm左右的生产用工艺水，更换一支U型热电极185nm紫外光源可实现工艺水的测控要求；TOC浓度在100ppm左右的生产工艺水，更换一支3U形或螺旋型紫外光源可达到测控要求；TOC浓度更高的生产工艺水，增加n个3U形或螺旋形紫外光源的氧化反应器，就可实现高浓度TOC工艺水的测控。
3、实现连续测控和定时间歇测控：
数据处理器9以(有压)模式启动二通电磁阀1，试样沿二通电磁阀1、流量调节器10、流量计11、三通电磁阀3的常开通道、1#电导检测器4等进入检测回路，实现试样的密闭连续测控；当数据处理器9设定启/停时间，电磁二通阀1、电源转换器8便在规定时间启动和关闭，实现试样的定时间歇测控。
同理，当数据处理器9以<无压>模式启动采样泵2、电磁三通阀3、电源转换器8，无压或低压试样沿采样泵2、电磁三通阀3的常闭通道、1#电导检测器4等不断进入检测回路，实现无压待测试样的连续测控；当数据处理器9设定启/停时间，采样泵2、电磁三通阀3、电源转换器8便在规定的时间启动和停止，实现无压或低压待测试样的定时间歇测控。
4、超标控制：
键盘26设置超限浓度和超限浓度连续时间后，当试样的TOC测量值超过设定值时，报警器30发出声、光信号；当报警连续时间超过设定值时，SSR组件31可停止测定，关断纯净水、有机工艺水及后续工艺的运行。
下表为使用本实用新型测控仪实际测量的几种水样结果：
Claims (6)
1、一种紫外氧化水质在线温度/电导/总有机碳自动连续测控仪，它具有通过管道依次连通的1#电导检测器(4)、氧化反应器(5)、2#电导检测器(6)，其特征是，1#电导检测器(4)的一端连通三通电磁阀(3)，三通电磁阀(3)通过管道分别连通采样泵(2)、及流量计(11)、流量调节器(10)和二通电磁阀(1)，氧化反应器(5)内密封有185nm紫外光源(7)，185nm紫外光源(7)上连接启动、维持其运行的电源转换器(8)，它还设有数据处理器(9)，数据处理器(9)通过电缆分别连通二通电磁阀(1)、采样泵(2)、三通电磁阀(3)、1#电导检测器(4)、电源转换器(8)和2#电导检测器(6)。
2、根据权利要求1所述的紫外氧化水质在线温度/电导/总有机碳自动连续测控仪，其特征是，所述的185nm紫外光源(7)包括双孔石英管(17)，双孔石英管(17)的端部设有冷电极(16)，冷电极(16)上依次连接密封电极引线(15)和电极引线(14)，双孔石英管(17)内设有185nm紫外光发光气体(19)。
3、根据权利要求1所述的紫外氧化水质在线温度/电导/总有机碳自动连续测控仪，其特征是，所述的185nm紫外光源(7)包括石英管(22)，石英管(22)的端部设有热电极(21)，热电极(21)上连接电极引线(20)，石英管(22)内设有185nm紫外光发光气体(23)。
4、根据权利要求1所述的紫外氧化水质在线温度/电导/总有机碳自动连续测控仪，其特征是，所述的数据处理器(9)包括中心控制器(25)，中心控制器(25)上连接电源模块(33)、键盘(26)、数据采集模块(27)、显示器(28)、打印机(29)、报警器(30)、固态继电器组件(31)、通讯模块(32)，固态继电器组件(31)通过电缆分别连通二通电磁阀(1)、采样泵(2)、三通电磁阀(3)和电源转换器(8)，数据采集模块(27)通过电缆分别连接1#电导检测器(4)、2#电导检测器(6)。
5、根据权利要求1所述的紫外氧化水质在线温度/电导/总有机碳自动连续测控仪，其特征是，所述的二通电磁阀(1)通过管道与有压待测水样连接，待测水样以自有动力注入测控仪进行检测，所述的采样泵(2)通过管道与无压或低压待测水样连接，由采样泵(2)把待测水样注入测控仪进行检测。
6、根据权利要求1所述的紫外氧化水质在线温度/电导/总有机碳自动连续测控仪，其特征是，所述的氧化反应器(5)有1个或多个组合形式，185nm紫外光源(7)有笔形、U形、3U形、螺旋形多种形状。
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