CN201628680U - 镍离子在线自动监测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种镍离子在线自动监测装置，包括水样采集装置、试剂储存装置(1)以及反应装置(2)，所述水样采集装置、试剂储存装置与反应装置间通过管路(3)连接，所述管路外侧设置进行进样的液体输送装置(4)；其特征在于所述管路上设置精确计量控制进样液量的计量单元(5)。本装置具有组网灵活、可逆向报警、监测精度高、自动化操作、维修保养方便等特点。

Description

镍离子在线自动监测装置

技术领域

本实用新型属于水质中镍离子监测技术领域，具体涉及一种镍离子在线自动监测装置。

背景技术

目前我国面临水污染日益严重和水环境恶化趋势，为了有效开展水污染控制和提高科学管理决策水平，水和废水在线监测技术的研究及应用势在必行。

镍是银白色具有磁性的金属，熔点1453℃，沸点2730℃，是一种不活泼的元素。常温下在空气中稳定，也不受谁的影响。镍易与硝酸作用，与稀盐酸或稀硫酸的作用较慢。镍存在于自然界多种矿石中，常与硫、砷或锑结合，主要来源于黄铜矿、镍黄铜矿等。在采矿、冶炼、合金生产、金属加工、电镀、化工及陶瓷与玻璃等生产废水中可能含镍。

我国的《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)规定了镍水质标准与监测方法，同时还在《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中规定了工业废水、污水处理厂排放废水、生活废水等污染源的排放标准。但是传统的镍监测采用手工采样和实验室人工检测的方法，测量周期比较长，手工操作复杂，不能达到实时监测的目标。

镍的测定方法有原子吸收分光光度法与丁二酮肟光度法，铁、铝等离子对丁二酮肟法有干扰。本发明由此而来。

发明内容

本实用新型目的在于提供一种镍离子在线自动监测装置，解决了现有技术中水质中镍离子监测时手工采样和实验室人工检测费时、程序繁琐、不能实时监测、监测精度低等缺陷。

为了解决现有技术中的这些问题，本实用新型提供的技术方案是：

一种镍离子在线自动监测装置，包括水样采集装置、试剂储存装置以及反应装置，所述水样采集装置、试剂储存装置与反应装置间通过管路连接，所述管路外侧设置进行进样的液体输送装置；其特征在于所述管路上设置精确计量控制进样液量的计量单元。

优选的，所述液体输送装置为蠕动泵，所述蠕动泵设置有八轴步进电机带动的滚轮，所述滚轮设置在连接管路外侧。

优选的，所述计量单元包括确定容积的计量管，所述计量管的两端刻度外侧分别设置第一信号发射端和第一光电检测器；所述第一光电检测器接受第一信号发射端发出的经计量管内液体衰减后的信号。

优选的，所述试剂储存装置包括后端分别连接多向选择阀的标准样品瓶、蒸馏水瓶、第一掩蔽剂试剂瓶、氧化剂试剂瓶、显色剂试剂瓶和第二掩蔽剂试剂瓶，所述多向选择阀后端连接设置计量单元的管路与反应装置连接。

优选的，所述水样采集装置后端连接多向选择阀，所述多向选择阀连接有废液瓶，所述反应装置与废液瓶间管路通过多向选择阀控制启闭连通。

优选的，所述反应装置包括置于温度补偿装置中的反应瓶，所述反应瓶与设置计量单元的管路连接；所述反应瓶外侧设置第二信号发射端和第二光电检测器，所述第二光电检测器接受第二信号发射端发出的经反应瓶内液体衰减后的信号。

优选的，所述装置还设置有PLC控制系统，所述PLC控制系统接受第一光电检测器和第二光电检测器接受的光信号经光电转换电路转换后的信息并发出指令。

优选的，所述PLC控制系统根据预编程的程序发出多向选择阀的阀门切换指令和蠕动泵电机驱动指令，所述多向选择阀根据PLC控制系统选择水样或试剂，所述蠕动泵根据指令进行液体输送。

优选的，所述PLC控制系统连接设置有触摸控制面板，通过所述触摸控制面板触摸操作向PLC控制系统传输指令；所述PLC控制系统根据光电检测器、蠕动泵、多向选择阀的执行情况反馈显示在触摸控制面板上。

优选的，所述装置还设置有远程控制装置，所述远程控制装置通过选自电话网络、GSM手机短信息网、GPRS或CDMA网络的数据传输线路与PLC控制系统连接，所述PLC控制系统根据装置的故障、超标时情况向远程控制装置逆向传输报警。

该装置根据在微酸性条件下(硫酸介质)，以过硫酸铵作氧化剂，将水样中的二价镍氧化成四价镍，再在强碱性介质中(pH值约为12)，四价镍与显色剂形成1∶3的橙黄色可溶性络合物，吸收峰值在470nm波长处，在此波长处进行分光光度测定。为适应实际水样的测定，该装置还采用了酒石酸钾钠和EDTA作掩蔽剂，从而提高方法的选择性和精密度。

与国标法相比，本装置所使用的监测方法具有以下优点：微酸性条件下氧化，该方法测得的数值重现性较好；该体系下，方法灵敏度是国标法的2倍；显色剂的配制方法比国标法更稳定，显色剂不易析出，保存期长；采用两种不同的掩蔽剂，可根据实际水样要求进行添加，极大的提高了该方法的选择性。

本发明基础牢固、原理明确、数据不需要对比转换，并且自动控制的操作步骤和化学分析法相同，特别利于操作管理人员理解。采用国际先进PLC控制技术把光、机、电融合在一起，在严格遵守标准中的条件和步骤的同时，做到完全彻底的自动化。

附图说明

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为本实用新型镍离子在线自动监测装置的结构示意图。

其中：1为试剂储存装置；2为反应装置，3为管路；4为液体输送装置；5为计量单元；6为多向选择阀；7为废液瓶；

11为标准样品瓶、12蒸馏水瓶、13第一掩蔽剂试剂瓶、14氧化剂试剂瓶、15显色剂试剂瓶和16第二掩蔽剂试剂瓶；21为反应瓶；22为温度补偿装置；23为第二信号发射端，24为第二光电检测器；51为计量管；52为第一信号发射端，53为第一光电检测器。

具体实施方式

以下结合具体实施例对上述方案做进一步说明。应理解，这些实施例是用于说明本发明而不限于限制本发明的范围。实施例中采用的实施条件可以根据具体厂家的条件做进一步调整，未注明的实施条件通常为常规实验中的条件。

实施例如图1，该镍离子在线自动监测装置，包括PLC控制系统控制的水样采集装置、试剂储存装置1以及反应装置2，所述水样采集装置、试剂储存装置与反应装置间通过管路3连接，所述管路外侧设置进行进样的液体输送装置4；所述管路上设置精确计量控制进样液量的计量单元5。

液体输送装置4为蠕动泵，所述蠕动泵设置有八轴步进电机带动的滚轮，所述滚轮设置在连接管路外侧。计量单元5包括确定容积的计量管51，所述计量管的两端刻度外侧分别设置第一信号发射端52和第一光电检测器53；所述第一光电检测器53接受第一信号发射端52发出的经计量管内液体衰减后的信号。试剂储存装置1包括后端分别连接多向选择阀6的标准样品瓶11、蒸馏水瓶12、第一掩蔽剂试剂瓶13、氧化剂试剂瓶14、显色剂试剂瓶15和第二掩蔽剂试剂瓶16，所述多向选择阀6后端连接设置计量单元5的管路3与反应装置2连接。

水样采集装置后端连接多向选择阀6，所述多向选择阀6后端连接有废液瓶7，所述反应装置与废液瓶7间管路通过多向选择阀6控制启闭连通。所述反应装置2包括置于温度补偿装置22中的反应瓶21，所述反应瓶21与设置计量单元5的管路3连接，反应后管路通过多向选择阀与废液瓶7连通；所述反应瓶外侧设置第二信号发射端23和第二光电检测器24，所述第二光电检测器24接受第二信号发射端23发出的经反应瓶内液体衰减后的信号。

PLC控制系统接受第一光电检测器53和第二光电检测器24接受的光信号经光电转换电路转换后的信息并发出指令。所述PLC控制系统根据预编程的程序发出多向选择阀6的阀门切换指令和蠕动泵电机驱动指令，所述多向选择阀6根据PLC控制系统选择水样或试剂，所述蠕动泵根据指令进行液体输送。所述PLC控制系统连接设置有触摸控制面板，通过所述触摸控制面板触摸操作向PLC控制系统传输指令；所述PLC控制系统根据光电检测器、蠕动泵、多向选择阀的执行情况反馈显示在触摸控制面板上。

所述装置与远程控制装置连接，所述远程控制装置通过选自电话网络、GSM手机短信息网、GPRS或CDMA网络的数据传输线路与PLC控制系统连接，所述PLC控制系统根据装置的故障、超标时情况向远程控制装置逆向传输报警。

当测量循环过程开始后，用蒸馏水冲洗各管路、计量管和加热瓶，以除去残留的干扰物。使用蠕动泵将水样、显色剂、掩蔽剂、氧化剂分别加到加热器中，水样和溶液不直接与蠕动泵接触，防止腐蚀和干扰物污染，同时采用光电计量管，防止产生由蠕动泵流量变化而造成的加液量的误差。在30℃和碱性条件下反应并显色。通过鼓泡混合液体，从而保证加热瓶中的溶液完全混合。然后利用光电比色法测量溶液的吸光度，利用仪器内置的标准曲线，根据吸光度计算水样中镍离子的浓度。

经检测，本装置的技术指标如下表所示：

项目	指标
		测定范围	0～10mg/L浓度范围可以扩充
重复性误差	±5％
		零点漂移	±5％
量程漂移	±5％
		MTBF	≥720h/次
绝缘阻抗	≥20MΩ
		最短测量周期	20min

项目	指标
		电压稳定性	±5％(测量值)
外型尺寸(mm)	600×1350×465
		重量	约100Kg
电源	AC220±10％，50HZ±10％
		功率	350W
试剂消耗	蒸馏水：≤15mL/次  显色剂：≤1mL/次  缓冲剂：≤1mL/次  掩蔽液：≤1mL/次  氧化剂：≤1mL/次

本装置通过独特的设计，使本产品较之同类产品具有更低故障率、更低维护量、更低的试剂消耗量以及更高的性价比和准确度。利用光电计量管系统克服了蠕动泵流量不稳定造成的误差：增加了一个可视式光电定量装置，通过液面遮挡光线引起信号的改变，精确实现试剂定量，所以该法克服了软管磨损降低定量精度的缺点。同时实现了微量试剂的精确定量，大大减少了试剂使用量。

本装置采用多向选择阀，通道灵活多样，摒弃了昂贵的隔膜电磁阀，大大降低了维护量和维护成本。隔膜电磁阀虽然防腐性能很高，但是对试剂清洁度却有较高的要求，试剂不洁时，经常会出现倒流，并且这类电磁阀具有随其开闭而使流体被吸入或排出的泵功能，所以对于分析取样的精度提出了更高的要求，尤其是在所取剂量很少的情况下，带来的误差更是严重的。本发明涉及的选择阀，与目前市场上水质分析仪的电磁阀相比较，具有死体积少，防腐性能高，故障率低，使用寿命长，易维护更换等优点。

试剂进样采用蠕动泵负压吸入方式，保证液体不和泵管接触，试剂与软管间存在一个空气缓冲区，试剂与软管没有直接接触，所以大大降低了软管的要求并且杜绝了泵管对液体的污染、避免了泵管腐蚀。

采用温度补偿技术，并在加热器上安装热电偶，严格控制的温度条件，克服了温漂影响，确保反应条件符合要求，甚至优于人工操作。

本装置可以故障、超标时主动逆向报警，且具有组网灵活的特点。运用远程数据传输技术，可通过电话网络、GSM手机短信息网、GPRS或CDMA网络实现监控中心对监测点的远程遥控、遥测以及监测点对监控中心的逆向报警。

本装置中所有试剂管路均采用1.5mm内径的氟材料管，减少了水样颗粒堵塞的几率。电子电器件使用世界名牌进口的高质量可编程控制器(PLC)代替单板机和工控机，在降低仪器控制系统故障率的同时，大大增强了仪器的抗干扰能力。使用进口工控触摸屏代替按键开关，使用户界面更加友好，克服了按键接触不良的缺陷。选用进口A/D转换单元、小功率电机、继电器和光电转换等部件，极大地提高了自动控制电器和电路部分的稳定性，极少易损件，故障率低，运行费用低。

上述实例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人是能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种镍离子在线自动监测装置，包括水样采集装置、试剂储存装置(1)以及反应装置(2)，所述水样采集装置、试剂储存装置与反应装置间通过管路(3)连接，所述管路外侧设置进行进样的液体输送装置(4)；其特征在于所述管路上设置精确计量控制进样液量的计量单元(5)。

2.根据权利要求1所述的镍离子在线自动监测装置，其特征在于所述液体输送装置(4)为蠕动泵，所述蠕动泵设置有八轴步进电机带动的滚轮，所述滚轮设置在连接管路外侧。

3.根据权利要求1所述的镍离子在线自动监测装置，其特征在于所述计量单元(5)包括确定容积的计量管(51)，所述计量管的两端刻度外侧分别设置第一信号发射端(52)和第一光电检测器(53)；所述第一光电检测器(53)接受第一信号发射端(52)发出的经计量管内液体衰减后的信号。

4.根据权利要求1所述的镍离子在线自动监测装置，其特征在于所述试剂储存装置(1)包括后端分别连接多向选择阀(6)的标准样品瓶(11)、蒸馏水瓶(12)、第一掩蔽剂试剂瓶(13)、氧化剂试剂瓶(14)、显色剂试剂瓶(15)和第二掩蔽剂试剂瓶(16)，所述多向选择阀(6)后端连接设置计量单元(5)的管路(3)与反应装置(2)连接。

5.根据权利要求4所述的镍离子在线自动监测装置，其特征在于所述水样采集装置后端连接多向选择阀(6)，所述多向选择阀连接有废液瓶(7)，所述反应装置与废液瓶(7)间管路通过多向选择阀(6)控制启闭连通。

6.根据权利要求1所述的镍离子在线自动监测装置，其特征在于所述反应装置(2)包括置于温度补偿装置(22)中的反应瓶(21)，所述反应瓶(21)与设置计量单元(5)的管路连接；所述反应瓶外侧设置第二信号发射端(23)和第二光电检测器(24)，所述第二光电检测器(24)接受第二信号发射端(23)发出的经反应瓶内液体衰减后的信号。

7.根据权利要求1所述的镍离子在线自动监测装置，其特征在于所述装置还设置有PLC控制系统，所述PLC控制系统接受第一光电检测器(53)和第二光电检测器(24)接受的光信号经光电转换电路转换后的信息并发出指令。

8.根据权利要求7所述的镍离子在线自动监测装置，其特征在于所述PLC控制系统连接设置有触摸控制面板，通过所述触摸控制面板触摸操作向PLC控制系统传输指令；所述PLC控制系统根据光电检测器、蠕动泵、多向选择阀的执行情况反馈显示在触摸控制面板上。

9.根据权利要求1所述的镍离子在线自动监测装置，其特征在于所述装置还设置有远程控制装置，所述远程控制装置通过选自电话网络、GSM手机短信息网、GPRS或CDMA网络的数据传输线路与PLC控制系统连接，所述PLC控制系统根据装置的故障、超标时情况向远程控制装置逆向传输报警。

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