CN204536209U - 营养盐现场自动分析仪 - Google Patents

Abstract

营养盐现场自动分析仪，涉及一种水质分析仪。设有进样阀、进样蠕动泵、试剂选择阀、定量环、试剂蠕动泵、三通管、曲线流通管、恒温加热装置、发光二极管光源、光电检测器、流通池、样品废液瓶、载流液试剂瓶、显色试剂瓶、反应废液收集瓶和控制电路；控制电路设有主控制、数据存储、进样阀控制、蠕动阀控制、恒温加热控制、光源和检测、通讯、液晶等模块。可现场进行待测元素的标准工作曲线绘制，并及时对过滤后的海水样中营养盐含量进行测定，无需运输及冷藏保存，整个测定过程中结合了自动进样和在线混合的技术，整个分析过程无需人为干预，并可应对在较恶劣的海况下，进行无人操作，在保证测定的准确度的要求下，劳动强度小，缩短测定时间。

Description

营养盐现场自动分析仪

技术领域

本实用新型涉及一种水质分析仪，尤其是涉及一种针对可现场测定海水中营养盐含量的营养盐现场自动分析仪。

背景技术

海水中的氮、磷、硅三种元素是海洋生物繁殖生长不可缺少的化学成分，这三类营养盐的分布和变化关系着海洋生物的生态平衡，形成了海洋生物的多样性。营养盐在海洋中的含量不恒定、分布不均匀，有着明显的季节性和区域性变化，研究它们的存在形式与分布变化规律，对研究海洋生物的生态和开发海洋生物水产资源有重要的现实意义。另外，海洋中的富营养化还可能引发赤潮成为灾害。为了实现水资源的可持续利用和社会、经济、生态三大效益的统一，营养盐浓度和分布的研究已成为海洋环境研究的一个重要组成部分。

测定营养盐的传统方法是采样后在实验室分析，通过营养盐与特定显色剂发生的显色反应，使混合溶液显现一定的颜色，混合溶液对指定波长的光有吸收作用，借助分光光度计测定吸光值。由于一定浓度范围内的营养盐浓度与吸光值存在线性关系，根据营养盐标准溶液作出工作曲线，对样品的营养盐进行定量测定。

测定海水中的营养盐时，海水样采集后需及时过滤并进行测定，但由于实验场所、仪器等条件限制，一般需要将水样置于冰箱低温保存并于48h内测定。而目前广泛使用的营养盐分析仪器都存在价格昂贵、能耗较大等缺点。此外，测定时海上现场工作环境条件恶劣也是一个不容忽视的问题，会给测定结果的准确性带来一定的人为误差，加大了实验测定人员工作强度，因此，急需设计一款能实现无人值守的营养盐现场自动分析仪。

发明内容

本实用新型的目的在于提供可现场进行待测元素的标准工作曲线绘制，并及时对过滤后的海水样中营养盐含量进行测定，无需运输及冷藏保存，整个测定过程中结合了自动进样和在线混合的技术，整个分析过程无需人为干预，并可应对在较恶劣的海况下，进行无人操作，在保证测定的准确度的要求下，大大节省人工劳动强度，缩短测定时间的一种营养盐现场自动分析仪。

本实用新型设有进样阀、进样蠕动泵、试剂选择阀、定量环、试剂蠕动泵、三通管、曲线流通管、恒温加热装置、发光二极管光源、光电检测器、流通池、样品废液瓶、载流液试剂瓶、显色试剂瓶、反应废液收集瓶和控制电路；

所述进样阀的各个水样入口分别连接各个标准溶液容器和待测水样出口，进样阀中间的公共通道与进样蠕动泵的入口连接，进样蠕动泵的出口与试剂选择阀的进样接口连接，定量环的两端分别与试剂选择阀的定量环接口连接；试剂选择阀的试剂入口连接样品废液瓶；试剂蠕动泵装有两根泵管，一根泵管的入口和出口分别与载流试剂瓶和试剂选择阀的载流试剂入口连接，另一根泵管的入口和出口分别与显色试剂瓶和三通管的一端入口连接；三通管的入口一端连接试剂选择阀的出口，三通管的出口与曲线流通管的入口连接；曲线流通管的出口和流通池的入口连接；流通池的出口最后再连接至反应废液收集瓶；所述曲线流通管设有恒温加热装置，流通池上设有发光二极管光源和光电检测器；

控制电路设有主控制模块、数据存储模块、进样阀控制模块、蠕动阀控制模块、恒温加热控制模块、光源和检测模块、通讯模块、液晶模块，主控制模块分别与数据存储模块、进样阀控制模块、蠕动阀控制模块、恒温加热控制模块、光源和检测模块、通讯模块、液晶模块连接，进样阀控制模块的输出端与进样阀和试剂选择阀连接，蠕动阀控制模块的输出端分别与进样蠕动泵和试剂蠕动泵连接，恒温加热控制模块的输出端与恒温加热装置连接，光源和检测模块与发光二极管光源和光电检测器相连。

所述进样阀可采用六位、八位、十位、十二位、十四位或更多位进样阀。

所述试剂选择阀可采用八通、十二通、十六通或更多通选择阀。

所述恒温加热控制模块可采用电加热形式进行恒温控制。

所述光源可采用各种不同波长的高亮度发光二极管。

本实用新型利用蠕动泵，从各种试剂容器吸出试样溶液，在流路系统中将试样与试剂混和，用蠕动泵将混合后的试样和试剂推动至流动式比色池，最终由检测器完成检测的分析过程。

实验过程分成两个步骤：标准工作曲线溶液的测定和海水样品的测定，即通过进样蠕动泵将预先所配制的一定梯度浓度的标准溶液或者待测水样，输送进入自动进样阀一端口，随着阀位的切换，不同接口处所吸入的溶液，由中间的公共通道流出后，进入到试剂选择阀一端口，并存储在试剂选择阀所连接的定量环中。试剂蠕动泵将载流溶液输送至试剂选择阀所连接的定量环，将待测样从定量环中带出。同时，试剂蠕动泵将推动反应试剂和待测样在三通管内进行混合，混合后的溶液进入到曲线流通管在恒温混合模块中加热，以加快反应速率，缩短测定时间，显色后的反应液最后到达流通池中，进行分光测定。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

(1)整个测定过程中结合了自动进样和在线混合的技术，整个分析过程无需人为干预，并可应对在较恶劣的海况下，进行无人操作测定，在保证测定的准确度的条件下，大大减轻了人工劳动强度。

(2)测样速度快，可同时进行工作曲线和样品的连续测定，提高了测样的速率，且具有良好的准确度和精密度。

(3)消耗的试剂量少，且无需重复添加试剂，有效地提高了试剂的利用率，节省了试剂的使用量，从而降低了分析测试的成本。

(4)本实用新型选用发光二极管为光源，其具有：可选波长范围广，亮度大，价格便宜，功耗低等优点，可根据所要测定营养盐的种类，更换相对应波长的发光二极管光源，实现检测光源的调整。

附图说明

图1为本实用新型的结构及流路示意图。

图2为本实用新型的控制电路组成框图。

在图中，各标记为：1、八位阀；2、进样蠕动泵；3、六通阀；4、定量环；5、试剂蠕动泵；6、三通管；7、曲线流通管；8、恒温加热装置；9、发光二极管光源；10、光电检测器；11、流通池；12、样品废液瓶；13、载流液试剂瓶；14、显色试剂瓶；15、反应废液收集瓶。

具体实施方式

以下通过具体实施方式对本实用新型作进一步的描述。

参见图1，本实用新型实施例设有八位阀1、进样蠕动泵2、六通阀3、定量环4、试剂蠕动泵5、三通管6、曲线流通管7、恒温加热装置8、发光二极管光源9、光电检测器10、流通池11、样品废液瓶12、载流液试剂瓶13、显色试剂瓶14和反应废液收集瓶15；所述八位阀1的各个水样入口分别连接各个标准溶液容器SS1～SS4和待测水样出口S1～S4，八位阀1中间的公共通道与进样蠕动泵2的入口连接，进样蠕动泵2的出口与六通阀3的进样接口f连接，定量环4的两端分别与六通阀3的定量环接口b和e连接；六通阀3的试剂入口a连接样品废液瓶12；试剂蠕动泵5装有两根泵管，一根泵管的入口和出口分别与载流试剂瓶13和六通阀3的载流试剂入口c连接，另一根泵管的入口和出口分别与显色试剂瓶14和三通管6的一端入口连接；三通管6的入口一端连接六通阀3的出口d，三通管6的出口与曲线流通管7的入口连接；曲线流通管7的出口和流通池11的入口连接；流通池11的出口最后再连接至反应废液收集瓶15；所述曲线流通管7设有恒温加热装置8，流通池11上设有发光二极管光源9和光电检测器10。

以理结合图1和图2说明电气控制的连接，蠕动泵控制模块与所述的进样蠕动泵2和试剂蠕动泵5相连；阀控制模块与所述八位阀1以及六通阀3相连；恒温加热控制模块与所述的恒温加热装置8相连；光源和检测模块与所述的发光二极管光源9和光电检测器10相连；主控制模块输出端分别与通讯模块、数据存储模块和液晶显示模块相连接。

具体实验操作步骤如下：

实验前，需预先配制不同梯度的标准溶液作为工作曲线的绘制，整个实验测定过程分成两个步骤：标准工作曲线溶液的测定和海水样品的测定。在进行工作曲线绘制时，先通过进样蠕动泵2将预先所配制的一定梯度浓度的标准溶液SS1～SS4，先将SS1输送进入八位阀1对应的一个端口，八位阀1切换至该端口和中间的端口相通后，所吸入的溶液从中间的公共通道流出，进入到六通阀3的f端口，此时的六通阀3处于Fill状态，如图1中虚线所示，f和e通过定量环4与a和b相连接，多余的液体最终流至样品废液瓶12中收集，此时在定量环4中存储一定量标准溶液。当六通阀3切换至Inject状态时，如图1中实线所示，c和b通过定量环4与e和d相连接,试剂蠕动泵5从载流液试剂瓶13中抽取载流溶液输送至六通阀3所连接的定量环4，将待测样从定量环4中带出，同时试剂蠕动泵5从显色试剂瓶14中抽取显色试剂和待测样在三通管6内进行混合，混合后的溶液进入到曲线流通管7在恒温加热装置8中加热，以加快反应速率，缩短测定时间，显色后的反应液最后到达流通池11中，发光二极管光源9照射其中的反应液后，光电检测器10进行光信号的测定，将所采集到的信号送至主控板分析处理，同理，将SS2～SS4标准溶液按照上述方式，进行测定，可得到一系列的吸光度值作为水样浓度计算的参考。按此方式，可进行水样的测定操作，可根据所做的工作曲线吸光度值计算出实际水样中某营养盐的浓度值。

如图2所示，控制电路设有主控制模块21、数据存储模块22、进样阀控制模块23、蠕动阀控制模块24、恒温加热控制模块25、光源和检测模块26、通讯模块27、液晶模块28，主控制模块21分别与数据存储模块22、进样阀控制模块23、蠕动阀控制模块24、恒温加热控制模块25、光源和检测模块26、通讯模块27、液晶模块28连接，进样阀控制模块23的输出端与八位阀1和六通阀3连接，蠕动阀控制模块24的输出端分别与进样蠕动泵2和试剂蠕动泵5连接，恒温加热控制模块25的输出端与恒温加热装置8连接，光源和检测模块26与发光二极管光源9和光电检测器10相连。主控制模块21可对八位阀1的八个阀位进行选择控制，对六通阀3的Fill和Inject状态切换控制，对进样蠕动泵2和试剂蠕动泵4的转速、转向和转动时间长短参数进行控制，对恒温加热装置8的恒温值大小进行设定，对发光二极管光源9的光强大小进行调整，将光电检测器10所采集的信号值进行处理，所得结果可通过通讯模块27送至上位机作进一步的处理或者直接显示在液晶模块28上实时显示数据。

Claims (4)

1.营养盐现场自动分析仪，其特征在于设有进样阀、进样蠕动泵、试剂选择阀、定量环、试剂蠕动泵、三通管、曲线流通管、恒温加热装置、发光二极管光源、光电检测器、流通池、样品废液瓶、载流液试剂瓶、显色试剂瓶、反应废液收集瓶和控制电路；

所述进样阀的各个水样入口分别连接各个标准溶液容器和待测水样出口，进样阀中间的公共通道与进样蠕动泵的入口连接，进样蠕动泵的出口与试剂选择阀的进样接口连接，定量环的两端分别与试剂选择阀的定量环接口连接；试剂选择阀的试剂入口连接样品废液瓶；试剂蠕动泵装有两根泵管，一根泵管的入口和出口分别与载流试剂瓶和试剂选择阀的载流试剂入口连接，另一根泵管的入口和出口分别与显色试剂瓶和三通管的一端入口连接；三通管的入口一端连接试剂选择阀的出口，三通管的出口与曲线流通管的入口连接；曲线流通管的出口和流通池的入口连接；流通池的出口最后再连接至反应废液收集瓶；所述曲线流通管设有恒温加热装置，流通池上设有发光二极管光源和光电检测器；

控制电路设有主控制模块、数据存储模块、进样阀控制模块、蠕动阀控制模块、恒温加热控制模块、光源和检测模块、通讯模块、液晶模块，主控制模块分别与数据存储模块、进样阀控制模块、蠕动阀控制模块、恒温加热控制模块、光源和检测模块、通讯模块、液晶模块连接，进样阀控制模块的输出端与进样阀和试剂选择阀连接，蠕动阀控制模块的输出端分别与进样蠕动泵和试剂蠕动泵连接，恒温加热控制模块的输出端与恒温加热装置连接，光源和检测模块与发光二极管光源和光电检测器相连。

2.如权利要求1所述营养盐现场自动分析仪，其特征在于所述进样阀采用六位阀、八位阀、十位阀、十二位阀或十四位阀。

3.如权利要求1所述营养盐现场自动分析仪，其特征在于所述试剂选择阀采用八通阀、十二通阀或十六通阀。

4.如权利要求1所述营养盐现场自动分析仪，其特征在于所述光源采用高亮度发光二极管。