CN201662533U - 铜离子在线自动监测装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种铜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光电定量装置(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
技术领域
本实用新型属于水质中铜离子监测技术领域，具体涉及一种铜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。
铜是重金属的一种，是生命所必须微量元素之一。天然水中铜含量甚微，水中铜离子浓度过高时对植物及水生物的生长有抑制作用，并使水产生异味。虽然铜的毒性较小，但在人体或其他生物体内有累积作用，超过一定的量，就会刺激消化系统，引起腹痛、呕吐，长期过量可造成肝硬化。铜对低等生物和农作物的毒性较大，对于鱼类0.1mg/L～0.2mg/L为致死量，所以一般水产用水要求铜含量在0.01mg/L以下。对于农作物，铜是重金属中毒性最高者，它以离子的形态固定于根部，影响养分吸收机能。
水中铜的测定有原子吸收光度法、二乙基二硫代氨基甲酸钠(简称NaDDC)与双环己酮草酰二腙-乙醛(简称BAO)光度法等。
发明内容
本实用新型目的在于提供一种铜离子在线自动监测装置，解决了现有技术中水质中铜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：
一种铜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光电定量装置。
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，所述光电定量装置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多向选择阀控制与反应装置管路连通的标准样品瓶、蒸馏水瓶、掩蔽剂试剂瓶、缓冲剂试剂瓶、显色剂试剂瓶。
优选的，所述水样采集装置后端与多向选择阀连接，所述多向选择阀控制启闭水样的管路连通；所述多向选择阀还控制与反应装置管路连通的废液瓶。
优选的，所述反应装置包括置于温度补偿装置中的反应瓶，所述反应瓶与多向选择阀间通过管路连接；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。
本发明中铜离子在线自动监测装置采用双环己酮草酰二腙分光光度法，使用特殊掩蔽剂，掩蔽水样中铁离子、钴离子的干扰，调节pH值在9左右，在水样中加入显色剂，水样中的铜离子与显色剂反应，生成蓝色络合物，在610nm处进行比色，根据吸光度来计算水样中铜离子的浓度。
本发明所使用的试剂不同于国标法中选用的试剂，《水质铜的测定二乙基二硫代氨基甲酸钠分光光度法》(GB7474-87)中使用的显色剂二乙基二硫代氨基甲酸钠溶液在暗处可保存两星期，容易变质，影响测量结果。本发明所使用的显色剂，易于配置，且保存时间较长，较稳定不易变质。同时本发明所选用的方法比国标方法的灵敏度更高。本发明的测量范围为0～10mg/L。
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为本实用新型实施例铜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为光电定量装置；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掩蔽剂试剂瓶、14缓冲剂试剂瓶、15显色剂试剂瓶；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，该铜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光电定量装置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。光电定量装置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包括多向选择阀6控制与反应装置管路连通的标准样品瓶11、蒸馏水瓶12、掩蔽剂试剂瓶13、缓冲剂试剂瓶14、显色剂试剂瓶15。所述水样采集装置后端与多向选择阀6连接，所述多向选择阀控制启闭水样的管路连通；所述多向选择阀还控制与反应装置管路连通的废液瓶7。
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与多向选择阀6间通过管路连接；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。
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。
装置PLC控制系统通过电话网络、GSM手机短信息网、GPRS或CDMA网络的数据传输线路与远程控制装置连接，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，用新的水样冲洗各管路、计量管和加热反应瓶， 以除去残留的干扰物。使用蠕动泵将水样、掩蔽剂、缓冲剂、显色剂分别加到加热瓶中，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。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铜离子的浓度。
经检测，本实施例的铜离子在线自动监测装置技术指标如下表所示：
| 项目 | 指标 |
| 测定范围 | 0～10.0mg/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 |
| 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 |
本实施例中装置采用独特的设计，使本产品较之现有技术中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。
本装置采用了多向选择阀，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。
本装置的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。
反应装置采用严格控制的温度条件，采用温度补偿技术，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。本装置在故障、超标时主动逆向报警。通过组网灵活的远程数据传输技术，如通过电话网络、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)
1.一种铜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光电定量装置(5)。
2.根据权利要求1所述的铜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所述的铜离子在线自动监测装置，其特征在于所述光电定量装置(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所述的铜离子在线自动监测装置，其特征在于所述试剂储存装置(1)包括多向选择阀(6)控制与反应装置管路连通的标准样品瓶(11)、蒸馏水瓶(12)、掩蔽剂试剂瓶(13)、缓冲剂试剂瓶(14)、显色剂试剂瓶(15)。
5.根据权利要求4所述的铜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与多向选择阀(6)连接，所述多向选择阀控制启闭水样的管路连通；所述多向选择阀还控制与反应装置管路连通的废液瓶(7)。
6.根据权利要求1所述的铜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)与多向选择阀(6)间通过管路连接；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所述的铜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所述的铜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所述的铜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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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102323387A (zh) * | 2011-08-22 | 2012-01-18 | 宇星科技发展(深圳)有限公司 | 一种水质分析控制系统及其控制方法 |
| CN104764861A (zh) * | 2015-04-16 | 2015-07-08 | 肖巍 | 一种分析计量装置及液体分析系统 |
| CN113413826A (zh) * | 2021-05-31 | 2021-09-21 | 深圳市科曼医疗设备有限公司 | 添加装置及方法 |
-
2009
- 2009-08-21 CN CN2009201871004U patent/CN201662533U/zh not_active Expired - Lifetime
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Assignee: Suzhou Kete Environmental Protection Equipment Co.,Ltd. Assignor: Ma Sanjian Contract record no.: 2012320010136 Denomination of utility model: Online automatic copper ion monitoring device Granted publication date: 20101201 License type: Exclusive License Record date: 20120613 |
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Owner name: SUZHOU KETE ENVIRONMENTAL PROTECTION EQUIPMENT CO. Free format text: FORMER OWNER: MA SANJIAN Effective date: 20131217 |
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| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 215011 SUZHOU, JIANGSU PROVINCE TO: 215156 SUZHOU, JIANGSU PROVINCE |
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Effective date of registration: 20131217 Address after: 215156 Jiangsu city of Suzhou province Wuzhong District Xu Kou Zhen Mao Peng Lu, No. 622 Patentee after: Suzhou Kete Environmental Protection Equipment Co.,Ltd. Address before: 215011 environmental protection technology research institute, Suzhou University of Science and Technology, Binhe Road, 1701, Jiangsu, Suzhou Patentee before: Ma Sanjian |
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Granted publication date: 20101201 |