CN204536098U - 一种水质重金属在线消解系统 - Google Patents

Abstract

一种水质重金属在线消解系统，包括消解反应池，消解反应池分别连接第一微型蠕动泵、第二微型蠕动泵；消解反应池的出液口连接三通换向电磁阀，三通换向电磁阀连接直流泵。所述第一微型蠕动泵用于接通经物理预处理后的在线水样，所述第二微型蠕动泵连接多联体电磁阀。所述消解反应池连接数字温度传感器，消解反应池外绕有电热丝，消解反应池底部胶合有超声波换能器。本实用新型一种重金属水质样品在线消解系统，在高温与超声波作用下，加速重金属的氧化消解，待充分反应后，通过流路控制，抽取一定体积的反应溶液进入在线样品检测系统，通过在线检测系统检测分析水样中被测重金属的含量。

Description

一种水质重金属在线消解系统

技术领域

本实用新型一种水质重金属在线消解系统，涉及水质在线监测仪器科技领域。

背景技术

    重金属（尤其是汞、铅、镉、铬和砷这五种重金属）对环境水体的污染，将直接影响水生态环境安全和饮用水源安全，使水生生物死亡，或富集于水生生物体内，最终通过食物链严重危害人体健康，因而重金属是需要严格监控的重要水质参数，近年来，水质重金属污染事件频发，受到我国政府的高度重视。

水质监测仪器科技的发展对对水资源环境的监测、保护与治理提供了重要的科学技术支持，能够快速准确地反映水环境污染变化的重要信息，但对于汞、铅、镉、铬和砷这五种重金属的在线监测而言，被测水样中以微小颗粒形态存在的非离子态重金属的在线消解（即把非离子态的重金属在线氧化成对应的离子态金属）是其准确测量的关键所在，目前国内外著名仪器科技公司（如美国哈希、日本岛津和国内的杭州聚光及河北先河等）所生产的水质重金属在线监测仪器，普遍采用高温辅助强氧化剂在线氧化的方法，由于该方法不能把水样中大部分以微小颗粒形态存在的非离子态重金属完全粉碎、乳化，因而其消解效率与国家实验室标准分析方法相比，存在一定的误差，这就是目前该类仪器在线检测水质重金属汞、铅、镉、铬和砷的准确度不够高（一般在10～15%）的原因所在。

为解决以上问题，本发明提供一种能够集成于在线水质监测仪器的在线高温高压辅助氧化消解技术，能够在线快速溶解氧化被测环境水样中绝大部分以微小颗粒形态存在的非离子态重金属，提高氧化消解效率，从而提高水质重金属（汞、铅、镉、铬和砷）在线监测的准确度，对于水质监测仪器科技的发展具有重要的技术推动作用。

   发明内容

本实用新型提供一种水质重金属在线消解系统，经物理预处理（即粉碎、乳化、过滤）后的在线被测水样进入该样品在线消解系统，使水样中的汞、铅、镉、铬、砷均被氧化消解为相应的离子态，可以实现水质汞、铅、镉、铬和砷等20种重金属的在线消解。

本实用新型采取的技术方案为：

一种水质重金属在线消解系统，包括消解反应池，消解反应池分别连接第一微型蠕动泵、第二微型蠕动泵；消解反应池的出液口连接三通换向电磁阀，三通换向电磁阀连接直流泵。所述第一微型蠕动泵用于接通经物理预处理后的在线水样，所述第二微型蠕动泵连接多联体电磁阀。所述消解反应池连接数字温度传感器，消解反应池外绕有电热丝，消解反应池底部胶合有超声波换能器。

所述消解反应池为不锈钢材料加工而成，消解反应池通过硅胶管分别连接第一微型蠕动泵、第二微型蠕动泵。

所述消解反应池的出液口通过硅胶管连接三通换向电磁阀的公共口。

所述第二微型蠕动泵通过硅胶管连接多联体电磁阀的公共出口。

所述三通换向电磁阀的常开口通过硅胶管连接直流泵一端，直流泵另一端通过硅胶管连接废液池。

所述数字温度传感器包括安装在消解反应池内的、玻璃封装的热敏电阻片。

所述多联体电磁阀为六联体电磁阀，六联体电磁阀的入口分别通过硅胶管连接消解试剂、超纯水、空气。

所述电热丝连接第一继电器。

所述超声波换能器通过导线连接超声波发生器，超声波发生器连接第二继电器。

所述第一微型蠕动泵、第二微型蠕动泵均为微型步进电机蠕动泵，所述直流泵为微型直流电机蠕动泵。

本实用新型一种水质重金属在线消解系统，技术效果如下：

在线水样和消解反应试剂按一定的体积比通过流路系统进入消解反应池，形成消解反应体系。在高温与超声波作用下，快速粉碎、乳化、溶解被测环境水样中绝大部分以微小颗粒形态存在的非离子态重金属，加速重金属的氧化消解，待充分反应后，通过流路控制，抽取一定体积的反应溶液进入在线样品检测系统，在线分析检测水样中被测重金属的含量。

本实用新型取得的技术效果如下：

1：采用超声辅助消解技术，利用超声波的空化作用，在反应体系内形成瞬间高温高压和微射流，能够粉碎、乳化、溶解被测环境水样中绝大部分以微小颗粒形态存在的非离子态重金属，加快在线消解反应的进程；

2：消解池与外界大气环境畅通，保证了系统工作的安全性；

3：与微波消极相比，更易集成于多种在线水质重金属监测仪器，提高在线水质监测的准确度。

附图说明

图1 为本实用新型系统连接示意图。

图2为本实用新型温度控制系统示意图。

具体实施方式

经物理预处理（主要是沉淀及一定精度的过滤）后的在线被测水样在监测仪器控制系统的作用下先进入本实用新型一种水质重金属在线消解系统，使水样中的汞、铅、镉、铬、砷均被氧化消解为相应的离子态后，再进入样品检测系统（在线电化学检测分析系统或在线光谱检测分析系统）以在线监测水样中被测重金属的含量。

如图1所示，一种水质重金属在线消解系统，包括消解反应池1，消解反应池1分别连接第一微型蠕动泵2、第二微型蠕动泵3。消解反应池1的出液口8连接三通换向电磁阀5，三通换向电磁阀5连接直流泵6。所述第一微型蠕动泵2用于接通经物理预处理后的在线水样，所述第二微型蠕动泵3连接多联体电磁阀4。所述消解反应池1连接数字温度传感器16，消解反应池1外绕有电热丝17，消解反应池1底部胶合有超声波换能器19，超声波换能器19通过导线连接超声波发生器19.1。

所述消解反应池1为不锈钢材料加工而成，是流路系统的核心，消解反应池1通过硅胶管7分别连接第一微型蠕动泵2、第二微型蠕动泵3。所述消解反应池1的出液口8通过硅胶管7连接三通换向电磁阀5的公共口9。所述第二微型蠕动泵3通过硅胶管7连接多联体电磁阀4的公共出口10。

所述三通换向电磁阀5的常开口11通过硅胶管7连接直流泵6一端，直流泵6另一端通过硅胶管7连接废液池22；三通换向电磁阀5的常闭口12通过硅胶管7连接在线样品检测系统23。

所述数字温度传感器16包括安装在消解反应池1内的、玻璃封装的热敏电阻片14。数字温度传感器16连接测量与控制系统24。

所述多联体电磁阀4为六联体电磁阀,六联体电磁阀由六个微型电磁阀：单元阀1#、单元阀2#、单元阀3#、单元阀4#、单元阀5#、单元阀6#集成加工而成。可通过电路控制各个单元阀的开关（通常状态下各个单元阀是关闭的，通以12V高电平后单元阀导通），六联体电磁阀的入口（即各个单元阀的入口）分别通过硅胶管7连接消解试剂、超纯水和空气，消解试剂包括：浓硝酸、浓盐酸、高锰酸钾、过硫酸钾。

所述电热丝17连接第一继电器18。所述超声波发生器19.1连接第二继电器21。

所述第一微型蠕动泵2、第二微型蠕动泵3均为微型步进电机蠕动泵，所述直流泵6为微型直流电机蠕动泵。

通常状态下，所述三通换向电磁阀5的常开口11与公共口9是导通的（但直流泵6不工作，仍然确保消解池的出液口处于对外关闭状态），当所述三通换向电磁阀5以12V高电平时，则常闭口12打开与公共口9导通，为在线样品检测系统23提供消解处理后水样。综上，所述样品消解流路具有三大功能：水样与试剂的抽取、提供在线消解处理后水样、清洗反应池。详述为：通过第一微型蠕动泵2精确抽取一定体积的在线水样进入消解反应池1，通过第二微型蠕动泵3与六联体电磁阀的匹配，抽取一定体积的试剂进入消解反应池1，水样消解反应完毕后，打开三通换向电磁阀5的常闭口12为在线样品检测系统23提供消解后水样，最后使三通换向电磁阀5工作于常态（不通电），直流泵6工作，排掉反应池内多余废液，并打开六联体电磁阀的单元阀5#，与第二微型蠕动泵3协同工作，完成消解反应池1的清洗。

所述消解反应池1是整个在线消解系统的核心，其上端面开有透气孔13与外界大气导通，其内装配有玻璃封装热敏电阻14以检测反应池内的消解反应体系15的温度，数字温度传感器16输出信号送至测量与控制系统24。所述消解反应池1外侧绕加热用电热丝17，通过第一继电器18的导通，可以实现对反应池内消解反应体系15的加热。所述消解反应池1外底部通过胶合工艺与超声发生器19.1耦合，超声发生器19.1产生的超声波20进入消解反应池以加快在线消解反应的进行，通过第二继电器21导通，可以实现对反应池内消解反应体系15的辅助消解作用。综上，所述消解反应池1具有高温加热与超声辅助消解反应体系的功能。所述超声波20消解功率为400W，所述电热丝17温度控制范围为：95±2℃。

第一微型蠕动泵2、第二微型蠕动泵3、六联体电磁阀、三通换向电磁阀5、直流泵6、第一继电器18和第二继电器21均可通过测量与控制系统24控制其工作状态或工作过程。

Claims (10)

1.一种水质重金属在线消解系统，包括消解反应池（1），其特征在于，消解反应池（1）分别连接第一微型蠕动泵（2）、第二微型蠕动泵（3）；消解反应池（1）的出液口（8）连接三通换向电磁阀（5），三通换向电磁阀（5）连接直流泵（6）；所述第一微型蠕动泵（2）用于接通经物理预处理后的在线水样，所述第二微型蠕动泵（3）连接多联体电磁阀（4）；所述消解反应池（1）连接数字温度传感器（16），消解反应池（1）外绕有电热丝（17），消解反应池（1）底部胶合有超声波换能器（19）。

2.根据权利要求1所述一种水质重金属在线消解系统，其特征在于，所述消解反应池（1）为不锈钢材料加工而成，消解反应池（1）通过硅胶管（7）分别连接第一微型蠕动泵（2）、第二微型蠕动泵（3）。

3.根据权利要求1所述一种水质重金属在线消解系统，其特征在于，所述消解反应池（1）的出液口（8）通过硅胶管（7）连接三通换向电磁阀（5）的公共口（9）。

4.根据权利要求1所述一种水质重金属在线消解系统，其特征在于，所述第二微型蠕动泵（3）通过硅胶管（7）连接多联体电磁阀（4）的公共出口（10）。

5.根据权利要求1所述一种水质重金属在线消解系统，其特征在于，所述三通换向电磁阀（5）的常开口（11）通过硅胶管（7）连接直流泵（6）一端，直流泵（6）另一端通过硅胶管（7）连接废液池（22）。

6.根据权利要求1所述一种水质重金属在线消解系统，其特征在于，所述数字温度传感器（16）包括安装在消解反应池（1）内的、玻璃封装的热敏电阻片（14）。

7.根据权利要求1所述一种水质重金属在线消解系统，其特征在于，所述多联体电磁阀（4）为六联体电磁阀，六联体电磁阀的入口分别通过硅胶管（7）连接消解试剂、超纯水、空气。

8.根据权利要求1所述一种水质重金属在线消解系统，其特征在于，所述电热丝（17）连接第一继电器（18）。

9.根据权利要求1所述一种水质重金属在线消解系统，其特征在于，所述超声波换能器（19）通过导线连接超声波发生器（19.1），超声波发生器（19.1）连接第二继电器（21）。

10.根据权利要求1所述一种水质重金属在线消解系统，其特征在于，所述第一微型蠕动泵（2）、第二微型蠕动泵（3）均为微型步进电机蠕动泵，所述直流泵（6）为微型直流电机蠕动泵。