CN202057662U - 紫外消解法水质总铅在线监测仪 - Google Patents

Abstract

一种紫外消解法水质总铅在线监测仪，包括嵌入式控制系统和依次管路连接的取样泵系统、定量系统、多通道进样系统和紫外消解与检测系统；所述嵌入式控制系统内预设控制程序，控制取样泵系统、定量系统、多通道进样系统和紫外消解与检测系统工作，所述取样泵系统和定量系统定量取样后，待测水样经多通道进样系统进入紫外消解与检测系统，在紫外消解与检测系统中待测水样经紫外灯的照射加快将铅进行价态统一的消解反应，并进行总铅的在线检测。本实用新型加入紫外光的照射可以大大加快进行价态统一的消解反应的速度，提高了总铅在线检测的实时性，降低了设备对能源的消耗，价态统一后再进行测定解决了有机物与铅络合后影响测定准确度的问题。

Description

紫外消解法水质总铅在线监测仪

技术领域

本实用新型属于在线监测仪技术领域，具体是涉及一种适用于水质中总铅含量的紫外消解法水质总铅在线监测仪。

背景技术

由于重金属污染的危害性，建立重金属污染预警系统对重金属污染进行实时监控，变得日益紧迫，近年来对重金属在线监测仪器的需求也日益显现。目前重金属在线监测仪器基本依赖进口，进口仪器价格较为昂贵。为打破对进口仪器的高度依赖，针对重金属在线监测的技术难题，不少科技创新企业通过加大科研投入，相继推出一系列重金属在线监测仪，填补了国内空白，结束了国外技术垄断的历史。

重金属在线监测仪国内安装的数量极少，这主要是因为重金属在线监测仪目前主要依赖进口且进口价格昂贵，而用户在使用中均认为国产的这类仪器不好用，其中表现最为突出的问题就是测量速度太慢且测量准确度不高，同时国产的重金属在线监测仪品种比较单一，技术和质量与国外相比还有很大差距。

重金属中毒所引起的疾病常有发生，铅是重金属中的一种常见元素，且六价铅的毒性十分强。总铅指的是1L水中总铅的含量（包括各种形态铅浓度的总和）。如果水中铅含量较高，被人饮用则会在体内累积，当长期饮用就会导致一些疾病的产生，因此对总铅的监测十分重要。

前全世界能生产重金属在线监测仪的厂家非常少，其技术主要以标准的光学比色法、离子选择性电极法和阳极溶出伏安法即极谱法为主。其中标准的光学比色法所需试剂量较大，导致化学试剂消耗量大，无形中给用户使用该仪器增加不少运行负担，而且这种方法在重金属总量测定过程中样品的预处理过程复杂、耗时长，对于水质在线监测而言实时性很差。离子选择性电极法局限性更大，由于目前具有选择性的离子电极本身就很少，所以采用该方法只能满足极少种类的重金属在线监测，而且由于是离子选择性电极，所以该方式只能监测水中的重金属离子；由于电极本身的使用条件不能接触强酸，使得进行水中重金属总量监测受到了很大的约束。此外电极本省的价格非常高且寿命非常短（一般寿命不超过半年），所以采用该方法的仪器目前已很少使用。阳极溶出伏安法是一种较新的测量方法，原先该方法主要用在实验室测量或应急监测，之所以用在这些场合是因为在这些情况下使用水样的前期预处理工作均由使用者手工进行；而对于在线监测而言，只能用于水质非常清澈、重金属含量较低且重金属在水中的存在形态单一的情况下。当水样本身很浑浊或含有大量杂质乃至腐蚀性物质时测量的准确度就会大大下降。

为了实现对水质中的总铅含量进行控制，国际和国内根据不同的水质分别制定了不同的标准。检测总铅的分析方法有电化学法和化学法。电化学法的成本较高，且电极易受污染，维护成本高。化学法有分光光度法和滴定法，由于要实现实时在线监测，而滴定法一般用于实验室分析，不适用于现场测量分析，并且不能在线分析数据。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种能够准确快速监测水中总铅浓度的紫外消解法水质总铅在线监测仪，实现实时在线监测的目的，其监测精度可满足国家环保局提出的对各类水中总铅浓度的监测要求。本实用新型解决了对水中总铅的准确而快速的在线监测问题，并适用于各种不同类型的水质。

本实用新型的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：一种紫外消解法水质总铅在线监测仪，包括嵌入式控制系统和依次管路连接的取样泵系统、定量系统、多通道进样系统和紫外消解与检测系统；所述嵌入式控制系统内预设控制程序，控制取样泵系统、定量系统、多通道进样系统和紫外消解与检测系统工作，所述取样泵系统和定量系统定量取样后，待测水样经多通道进样系统进入紫外消解与检测系统，在紫外消解与检测系统中待测水样经紫外灯的照射加快将铅进行价态统一的消解反应，并进行总铅的在线检测。

作为优选，所述取样泵系统的取样泵与定量系统中的定量管之间经缓冲管路相连接。这种连接方式可以保证化学试剂自由进出定量管的同时不会进入到取样泵系统，从而保护了取样泵不会受到试剂的污染而损坏。

作为优选，所述取样泵系统的取样泵为蠕动泵或注射泵，取样泵可以正反转动并能使定量管中产生负压或正压。

作为优选，所述定量系统中的定量管上设有用于定量的若干配对使用的光源和光接收器。光源和光接收器成对出现，且光源和光接收器的对数和所需要定量的体积数一一对应。通过待定量溶液在定量管中流动时使光源发射到光接收器的光强发生变化来确定溶液是否继续流动还是静止，从而确定溶液的体积。

作为优选，所述多通道进样系统包括多通道模块，多通道模块的各个通道上均经由管路连接有电磁阀。电磁阀与多通道模块没有一体设计，两者之间通过管路连接，这样做的好处是任何一个通道上的电磁阀损坏了可单独更换且不影响其他通道上的电磁阀使用，以便降低用户维护成本。

作为优选，所述的多通道进样系统中，多通道模块经电磁阀选择性启闭第一标准液管路、第二标准液管路、第一试剂管路、第二试剂管路、废液管路、第三试剂管路、第四试剂管路和待测水样管路。

作为优选，所述的紫外消解与检测系统为一个密闭装置，包括消解池，消解池两端设有上下压块，消解池外面设有至少两个紫外灯，消解池的一侧设有检测光源，与检测光源相对地在消解池的另一侧设有光检测器。

作为优选，所述的紫外消解与检测系统中，消解池的下部设有温控装置。

作为优选，所述的紫外消解与检测系统包括消解池，消解池与废液管路间通过多通道模块选择性启闭管路连通，当检测系统检测完毕后，多通道模块开启消解池与废液管路的管路连通排出废液。

紫外消解与检测系统是一个既能进行紫外消解同时又能进行光学检测的装置，该装置是一个密闭体，包括上下压块、紫外灯、消解池、光检测器、检测光源、温控装置等，其中上下压块用于封闭消解池，紫外灯是负责产生照射到消解池内紫外光的光源，紫外灯的数量至少两个，检测光源负责产生检测水样中总铅含量的光源，光检测器负责感应检测光源的强度，根据光强度的变化计算水样中总铅的含量，温控装置负责加热消解池到一定的温度，以便进行相应的化学反应。

由于水中不同价态的铅离子易与其他的阴离子形成螯合物或络合物，这些物质容易降低化学氧化还原反应的速度，从而使总铅在进行检测之前的价态统一需要消耗很长的时间。本实用新型通过紫外消解法来实现水样化学消解，加入紫外光的照射可以大大加快进行价态统一的消解反应的速度，从而提高了总铅在线检测的实时性，同时降低了设备对能源的消耗。

本实用新型通过化学氧化还原的方式将水中所有形态的铅统一成一种价态再进行测定，解决了有机物与铅络合后影响测定准确度的问题。

本实用新型多通道取样系统中多通道模块与电磁阀分开不成一体的方式来进行通道选择，这种方法解决了一旦某个通道上的电磁阀损坏后可通过简单更换的方式来恢复系统的正常运行，比整体更换多通道取样系统节约了成本和降低了劳动强度。

本实用新型取样泵系统与定量系统之间不是直接连成一体的，而是通过一段缓冲管路来连接，这种连接方式在保证化学试剂自由进出定量系统的同时不会进入到取样泵系统，从而保护了取样泵不会受到试剂的污染而损坏。

本实用新型紫外消解与检测系统中的消解池是同时进行消解反应和检测的场所，消解池外壁缠绕着温控装置中加热丝和感温元件，消解池的两端通过电磁的通断来实现上下压块密封和开启消解池，从而保证了化学试剂可以自由进出消解池。

附图说明

图1是本实用新型的一种管路结构示意图；

图2是本实用新型的一种原理结构示意图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。

实施例：参看图1和图2，本实用新型包括嵌入式控制系统和依次管路连接的取样泵系统、定量系统、多通道进样系统和紫外消解与检测系统，其中嵌入式控制系统内预设控制程序，控制取样泵系统、定量系统、多通道进样系统和紫外消解与检测系统工作，取样泵系统和定量系统定量取样后，待测水样经多通道进样系统进入紫外消解与检测系统，在紫外消解与检测系统中待测水样经紫外灯的照射加快将铅进行价态统一的消解反应，并进行总铅的在线检测。取样泵系统的取样泵1为蠕动泵或注射泵，可以正反转动并能使定量管中产生负压或正压，取样泵1与定量系统中的定量管3之间经缓冲管路2相连接。定量管3上设有用于定量的若干配对使用的光源4和光接收器7，光源和光接收器成对出现，且光源和光接收器的对数和所需要定量的体积数一一对应，通过待定量溶液在定量管中流动时使光源发射到光接收器的光强发生变化来确定溶液是否继续流动还是静止，从而确定溶液的体积。多通道进样系统包括多通道模块5，多通道模块5的各个通道上均经由管路连接有电磁阀6，多通道模块5经电磁阀6选择性启闭第一标准液管路14、第二标准液管路15、第一试剂管路16、第二试剂管路17、废液管路18、第三试剂管路19、第四试剂管路20和待测水样管路21。紫外消解与检测系统为一个密闭装置，包括消解池10，消解池10两端设有上下压块8，消解池10外面设有至少两个紫外灯9，消解池10的一侧设有检测光源12，与检测光源12相对地在消解池10的另一侧设有光检测器11，消解池10的下部设有温控装置13，消解池10与废液管路18间通过多通道模块5选择性启闭管路连通，当检测系统检测完毕后，多通道模块5开启消解池10与废液管路18的管路连通排出废液。

本实用新型的工作原理如下：取样泵系统产生负压，将经过简单过滤处理的水样经由电磁阀和多通道模块吸入定量管中，根据水样通过光源与光接收器之间的管路时光信号产生的变化来感知水样到达的位置，进而实现水样的定量量取，定量完成后取样泵系统产生正压，将水样经由多通道模块和电磁阀推入到紫外消解与检测系统中的消解池内；接着利用同样的方法将第一试剂也取入消解池内，然后由温控装置开始对消解池进行加热，同时紫外光照射消解池加快消解反应进行，通过3—10分钟的消解反应后开始降温，然后将第二试剂、第三试剂分别也取入消解池内，随后开始进行光学检测，根据光检测器的信号强度来测量水中总铅的含量。在检测实际水样前先分别按上述流程将第一标准液和第二标准液分别代替水样进行测量，用来计算校正系数。所有的上述测量过程均有嵌入式控制系统来自动控制完成，同时嵌入式控制系统提供了人机对话窗口，通过键盘、鼠标或触摸屏来实现总铅在线监测仪的系统配置和测量过程中的参数配置，从而实现无人值守下的总铅在线监测仪的全自动可靠运行。

最后，应当指出，以上实施例仅是本实用新型较有代表性的例子。显然，本实用新型不限于上述实施例，还可以有许多变形。凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均应认为属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种紫外消解法水质总铅在线监测仪，其特征在于所述监测仪包括嵌入式控制系统和依次管路连接的取样泵系统、定量系统、多通道进样系统和紫外消解与检测系统；所述嵌入式控制系统内预设控制程序，控制取样泵系统、定量系统、多通道进样系统和紫外消解与检测系统工作，所述取样泵系统和定量系统定量取样后，待测水样经多通道进样系统进入紫外消解与检测系统，在紫外消解与检测系统中待测水样经紫外灯的照射加快将铅进行价态统一的消解反应，并进行总铅的在线检测。

2.根据权利要求1所述紫外消解法水质总铅在线监测仪，其特征在于所述取样泵系统的取样泵（1）与定量系统中的定量管（3）之间经缓冲管路（2）相连接。

3.根据权利要求2所述紫外消解法水质总铅在线监测仪，其特征在于所述取样泵系统的取样泵（1）为蠕动泵或注射泵。

4.根据权利要求2所述紫外消解法水质总铅在线监测仪，其特征在于所述定量系统中的定量管（3）上设有用于定量的若干配对使用的光源（4）和光接收器（7）。

5.根据权利要求1所述紫外消解法水质总铅在线监测仪，其特征在于所述的多通道进样系统包括多通道模块（5），多通道模块（5）的各个通道上均经由管路连接有电磁阀（6）。

6.根据权利要求5所述紫外消解法水质总铅在线监测仪，其特征在于所述的多通道进样系统中，多通道模块（5）经电磁阀（6）选择性启闭第一标准液管路（14）、第二标准液管路（15）、第一试剂管路（16）、第二试剂管路（17）、废液管路（18）、第三试剂管路（19）、第四试剂管路（20）和待测水样管路（21）。

7.根据权利要求1所述紫外消解法水质总铅在线监测仪，其特征在于所述的紫外消解与检测系统为一个密闭装置，包括消解池（10），消解池（10）两端设有上下压块（8），消解池（10）外面设有至少两个紫外灯（9），消解池（10）的一侧设有检测光源（12），与检测光源（12）相对地在消解池（10）的另一侧设有光检测器（11）。

8.根据权利要求1或7所述紫外消解法水质总铅在线监测仪，其特征在于所述的紫外消解与检测系统中，消解池（10）的下部设有温控装置（13）。

9.根据权利要求7所述紫外消解法水质总铅在线监测仪，其特征在于所述消解池（10）与废液管路（18）间通过多通道模块（5）选择性启闭管路连通，当检测系统检测完毕后，多通道模块（5）开启消解池（10）与废液管路（18）的管路连通排出废液。

10.根据权利要求8所述紫外消解法水质总铅在线监测仪，其特征在于所述消解池（10）与废液管路（18）间通过多通道模块（5）选择性启闭管路连通，当检测系统检测完毕后，多通道模块（5）开启消解池（10）与废液管路（18）的管路连通排出废液。

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