CN205352824U - 一体化智能cod消解仪 - Google Patents

Abstract

一种一体化智能COD消解仪，它包括有加热装置、冷凝回流装置，它还包括有：温控装置、氮气流量控制装置、显示装置和自动清洗装置。加热装置采用多个独立的加热单元；冷凝回流装置包含冷凝装置和回流装置；温控装置主要由温度传感器、控制电路板、加热控制按键、功能调节按键、液晶模块组成；氮气流量控制装置主要由质量流量控制器、A/D（D/A）模块、控制电路板、功能调节按键、液晶模块组成；自动清洗装置由多个独立的清洗单元构成，每个清洗单元包含独立的真空泵、电磁阀、清洗管。本实用新型采用将加热、消解、回流、吸收一体化设计，操作简单、方便实用，节约了水资源，提高了工作效率，同时实现了氮气流量自动调节和自动清洗。

Description

一体化智能COD消解仪

技术领域

本实用新型涉及一种消解实验用预处理装置，属于高氯废水化学需氧量（COD）测定的技术领域。

背景技术

《水质化学需氧量的测定重络酸盐法》（GB11914-89）规定，该标准不适用于含氯离子浓度大于1000ml/L(稀释后)的含盐水。当氯离子含量超过1000ml/L时，COD的最低允许限值为250ml/L，低于此值的准确度就不可靠。因此，GB11914-89不适用于高氯离子废水，如油田废水中的COD测定，特别是经净化处理达标排放的采油废水（COD＜150ml/L）。《高氯废水化学需氧量的测定氯气校正法》（HJ/T-2001）消除了高氯离子含量对COD测定的干扰，作为高氯废水中COD测定方法之一。

传统的消解装置虽然可行，但还存在以下缺点:

1、传统的高氯消解装置由加热、消解、回流、吸收四部分组成，安装繁琐，占用空间大，操作不方便。

2、加热装置为电炉丝直接加热三角消解瓶，极易造成三角消解瓶炸裂，从而导致短路、漏电，危及操作人员的人身安全。

3、冷凝回流装置，需要自来水冷却但不能循环使用，造成水资源的浪费。

4、不能同时消解多个样品，只能单炉单样品消解。

5、在消解过程中由于温度不可控制，受热不均匀易爆沸。

6、消解终点无法自动停止，必须要专人看守，工作效率低。

7、消解过程，氮气的流量不易调节且流量不稳定；消解完成后必须要操作员调节加大氮气流量，并计时通氮气的时间。

8、实验完成后，高氯消解装置需要人工清洗，插管三角消解瓶及管路不容易清洗。

实用新型内容

本实用新型根据实验室高氯废水COD的消解操作规程，在传统高氯消解装置基础上，结合实际中存在的诸多问题，研制了适用氯气校正法，集加热、消解、回流、吸收于一体的新型一体化智能COD消解仪，它可以实现单炉自动消解、恒温加热、冷却水自动循环、氮气流量自动调节，当消解完成后自动停止加热,自动清洗，操作简单方便。

本实用新型的技术方案如下：

一种一体化智能COD消解仪，它包括有加热装置、冷凝回流装置，其特征在于：它还包括有：温控装置、氮气流量控制装置、显示装置和自动清洗装置；各部分具体结构如下：

加热装置：采用多个独立的加热单元，每个加热单元包括陶瓷电热器、三角消解瓶、加热控制按键、状态指示灯、控制电路板；陶瓷电热器固定在壳体的前面，上面罩有灶架，三角消解瓶置于陶瓷电热器上；控制台上设有状态指示灯、功能调节按键和液晶模块及多个加热控制按键，加热控制按键控制所对应的状态指示灯亮红色，同时控制对应的陶瓷电热器启动加热消解；

冷凝回流装置：它包含冷凝装置和回流装置；

冷凝装置主要由水箱、球形冷凝瓶和风冷设备组成；水箱为不锈钢材质，设有液位计，仪器的壳体设有液位窗，可以观察水箱内的液位；球形冷凝瓶的结构包括进汽口、出气口、球形冷凝管、进水口、出水口；冷凝瓶用万用夹固定，万用夹用螺丝固定在横梁的固定孔内，横梁固定在壳体上；风冷设备由冷凝器和轴流风机组成，循环水经过冷凝器的铜管时，风机把循环水的热量快速散发到仪器外空气中，有效地降低了循环水的温度；冷却循环水从水箱经冷凝瓶的进水口到出水口，再经过风冷系统，最后回到水箱；

回流装置主要由三角消解瓶、吹气管、球形冷凝瓶、中空的密封塞、吸收瓶及部分管路组成；球形冷凝瓶的进汽口与三角消解瓶上瓶口密封连通，球形冷凝瓶的出气口与中空的密封塞连通，密封塞上部通过管路与吸收瓶密封连通；三角消解瓶侧瓶口与吹气管密封连通，经过硅胶管连接质量流量控制器连通，质量流量控制器的另一侧通过硅胶管与氮气接口连通。消解回流过程中，将水样中未络合而被氧化的那部分氯离子所生成的氯气导出；

温控装置：主要由温度传感器、控制电路板、加热控制按键、功能调节按键、液晶模块组成；温度传感器固定在陶瓷电热器的内部，通过信号线与控制电路板连接，将陶瓷电热器实时温度传给控制电路板，再由单片机将检测温度显示在液晶模块上；通过控制台上的加热控制按键，控制各加热炉的工作状态；通过功能调节按键设置加热灶口的设定温度、设定时间；

氮气流量控制装置：主要由质量流量控制器、A/D（D/A）模块、控制电路板、功能调节按键、液晶模块组成；质量流量控制器固定在箱体内部，通过信号线与A/D（D/A）模块、控制电路板连接；通过A/D（D/A）模块转换，由单片机反馈给质量流量控制器一个模拟信号，调节氮气的流量并显示在液晶模块上；通过功能调节按键设定氮气的流量及时间；

显示装置：主要由液晶模块，控制电路板组成；液晶模块通过排线与控制电路板连接；加热温度、设定温度、加热时间、设定时间、当前流量、设定流量通过液晶模块显示，以便操作员根据实际情况调节设定温度、设定流量和设定时间；

自动清洗装置：它由多个独立的清洗单元构成，清洗单元数量与加热单元数量一致，每个清洗单元包含真空泵、电磁阀、三角消解瓶、清洗管、球形冷凝瓶、中空的密封塞、吸收瓶、真空泵控制按键、状态指示灯、控制电路板及管路组成；真空泵固定在壳体内部，真空泵通过硅胶管与电磁阀连接，电磁阀连接清洗管，清洗管管头与三角消解瓶侧瓶口密封连通，三角消解瓶上瓶口与球形冷凝瓶底部进汽口密封连通，出气口与中空的密封塞密封连通，密封塞上的管口通过管路与吸收瓶密封连通。当按下真空泵控制按键时，状态指示灯亮绿色，电磁阀导通，真空泵工作，通过清洗管抽出三角消解瓶内空气产生负压，负压将吸收瓶内提前注入的蒸馏水吸出，通过管路、密封塞、环形冷凝管注入三角消解瓶，完成整个装置的清洗工作后弹起控制按键。

本实用新型的主要优点如下：

1、一体化设计：将加热、消解、回流、吸收四部分设计为一体，操作简单、方便实用。

2、安全性能好：在发热的状态下，陶瓷电热器不受水珠影响，表面的水会蒸发，不会影响寿命。即使在蒸馏过程中有蒸馏瓶炸裂的现象，也不会发生短路、漏电等事故。

2、冷凝回流装置：用内部循环水冷凝代替自来水冷凝，既能满足消解的冷凝效果，又节约了宝贵的水资源，提高了工作效率。

3、各加热炉可独立加热：仪器设有多个加热灶口，并且在控制面板上有与之对应的加热控制按钮，可以根据试样的情况同时消解多个试样，也可消解单个样品；由于每个灶口都有独立的加热控制系统，可以实现单炉的自动控温。

4、恒温控制：在消解过程中，加热的温度通过温度传感器将信号传送至控制电路，由控制电路上的A/D转换芯片将模拟量转换成数字量并传送给单片机；单片机内部程序采用自动控制方式中的比例积分微分（简称PID）调节，响应快，跟踪性能好，能有效抑制加热曲线振荡。根据加热温度与设定温度的差值改变加热电流大小，从而使测量温度趋向于设定温度值，实现恒温控制。

5、氮气流量自动调节：采用质量流量控制器控制氮气的流量，精度高、响应快、稳定性好。在消解过程中，氮气的流量需要控制在5-10ml/min；消解完成后，需要氮气流量在30-40ml/min；通过A/D模块将模拟量转换成数字量传给控制电路，控制电路将设定流量与当前的流量的差值，通过D/A模块将数字量转换成模拟量精确控制氮气流量。实验中氮气流量稳定，而且不同的流量可以自动切换，无需人工调节。

6、自动清洗：连接好自动清洗装置，吸收瓶内加入适量蒸馏水，打开真空自吸泵的控制按键，瞬间三角瓶内气压下降，三角瓶内部与外界大气压形成气压差，吸收瓶内的蒸馏水在气压差作用下通过管路流进三角消解瓶中，关闭真空泵的控制开关，完成整个装置的清洗工作。

7、消解完成自动停止功能：控制芯片内部程序设有时间控制单元，无需人工进行计时，设定消解时间到达后自动停止加热。

一体化智能COD消解仪（氯气校正法）可广泛适用于油田、沿海炼油厂、油库、氯碱厂、废水深海排放等废水中COD的测定。

附图说明

图1为本实用新型主视图。

图2为图1的左剖面图。

图3为图1的右剖面图。

图4为图1的右视图。

图5为球形冷凝瓶的结构示意图。

图6为三角消解瓶的结构示意图。

图7为本实用新型的原理图。

1、密封塞2、球形冷凝瓶2.1、出气口2.2、出水口2.3、球形冷凝管2.4、进水口2.5、进汽口3、液位窗4、吹气管5、三角消解瓶5.1、上瓶口5.2、侧瓶口6、加热控制按键7、真空泵控制按键8、状态指示灯9、液晶模块10、功能调节按键11、控制台12、吸收瓶13、壳体14、清洗管15、温度传感器16、陶瓷电热器17、灶架18、水箱19、真空泵20、电磁阀21、质量流量控制器22、冷凝器23、轴流风机24、控制电路板25、A/D(D/A)模块26、控制开关27、氮气接口。

具体实施方式

实施例1

如图1、2、3、4、5、6、7所示，该一体化智能COD消解仪，它包括加热装置、冷凝回流装置、温控装置、氮气流量控制装置、显示装置、自动清洗装置。各部分结构如下：

加热装置：

加热装置的陶瓷电热器固定在壳体13的前面，上面固定有灶架17。对应四个陶瓷电热器16可以放四个三角消解瓶5，各陶瓷电热器16与控制电路24连接，控制台11上面与控制电路板24连接的四个加热控制按键6控制是否加热，实现单点单控功能，通过状态指示灯8指示加热状态。通过控制台11上的功能调节按键10可自行设定陶瓷电热器的温度、时间，设定界面可以通过控制台11上的液晶模块9显示，操作方便、简单。

冷凝回流装置：它包含冷凝装置和回流装置；

冷凝装置主要由水箱18、球形冷凝瓶2和风冷设备组成；水箱为不锈钢材质，设有液位计，仪器的壳体13设有液位窗3，可以观察水箱内的液位；球形冷凝瓶的结构包括进汽口2.5、出气口2.1、球形冷凝管2.3、进水口2.4、出水口2.2；冷凝瓶用万用夹固定，万用夹用螺丝固定在横梁的固定孔内，横梁固定在壳体13上；风冷设备由冷凝器22和轴流风机23组成，循环水经过冷凝器的铜管时，风机把循环水的热量快速散发到仪器外空气中，有效地降低了循环水的温度；球形冷凝瓶2上设有进水口2.4、出水口2.2，用于冷却水循环。四个球形冷凝瓶串联在一起，第一个球形冷凝瓶的进水口与水箱18连通，出水口与第二个球形冷凝瓶的进水口连通，第二个球形冷凝瓶的出水口与第三个球形冷凝瓶的进水口连通，第三个球形冷凝瓶的出水口与第四个球形冷凝瓶的进水口连通，第四个球形冷凝瓶的出水口与冷凝器22连通，最后回到水箱。仪器壳体13上设有液位窗3便于观察水箱18的液位，以便观察水箱的液位及时补充冷却水。

回流装置主要由三角消解瓶5、吹气管4、球形冷凝瓶2、中空的密封塞1、吸收瓶12及部分管路组成；球形冷凝瓶的进汽口2.5与三角消解瓶上瓶口5.1密封连通，球形冷凝瓶的出气口2.1与中空的密封塞1连通，密封塞上部通过管路与吸收瓶12密封连通；三角消解瓶5侧瓶口5.2与吹气管4密封连通，经过硅胶管连接质量流量控制器21连通，质量流量控制器的另一侧通过硅胶管与氮气接口27连通。消解回流过程中，将水样中未络合而被氧化的那部分氯离子所生成的氯气导出。

温控装置：主要由温度传感器15、控制电路板24、加热控制按键6、功能调节按键10、液晶模块9组成；温度传感器15固定在陶瓷电热器的内部，通过信号线与控制电路板24连接，将陶瓷电热器实时温度传给控制电路板，再由单片机将检测温度显示在液晶模块9上；通过控制台11上的加热控制按键6，控制各加热炉的工作状态；通过功能调节按键10设置加热灶口的设定温度、设定时间。

氮气流量控制装置：主要由质量流量控制器21、A/D（D/A）模块25、控制电路板24、功能调节按键10、液晶模块9组成；质量流量控制器固定在箱体内部，通过信号线与A/D（D/A）模块、控制电路板连接；通过A/D（D/A）模块转换，由单片机反馈给质量流量控制器一个模拟信号，调节氮气的流量并显示在液晶模块上；通过功能调节按键10设定氮气的流量及时间。

显示装置：主要由液晶模块9，控制电路板24组成；液晶模块9通过排线与控制电路板24连接；加热温度、设定温度、加热时间、设定时间、当前流量、设定流量通过液晶模块9显示，以便操作员根据实际情况调节设定温度、设定流量和设定时间。

自动清洗装置：它由四个独立的清洗单元构成，每个清洗单元包含真空泵19、电磁阀20、三角消解瓶5、清洗管14、球形冷凝瓶2、中空的密封塞1、吸收瓶12、真空泵控制按键7、状态指示灯8、控制电路板24及管路组成；真空泵固定在壳体内部，真空泵通过硅胶管、电磁阀连接清洗管14，清洗管管头与三角消解瓶侧瓶口5.2密封连通，三角消解瓶上瓶口5.1与冷凝瓶底部进汽口2.5密封连通，冷凝瓶的出气口2.1与中空的密封塞1密封连通，密封塞上面管口通过管路与吸收瓶12密封连通。

实验结束后，清洗前先将吹气管从三角消解瓶侧瓶口中取出并插入清洗管管头，清洗吸收瓶并注入适量蒸馏水。连接好自动清洗装置，球形冷凝瓶2底部的进汽口2.5与三角消解瓶3的上瓶口5.1密封连通，经过球形冷凝瓶2内部的球形冷凝管2.3在冷凝瓶顶部设有出气口2.1，出气口与中空的密封塞1密封连通，经过硅胶管与右侧的吸收瓶12密封连通。三角消解瓶5侧瓶口5.2与清洗管14密封连通，清洗管经过电磁阀20与真空自吸泵19连通，打开真空泵的控制按键，同时电磁阀导通。三角瓶内部形成负压，吸收瓶内的蒸馏水在负压差作用下通过管路、密封塞、球形冷凝管流进三角消解瓶中，完成整个装置的清洗工作。

Claims (1)

1.一种一体化智能COD消解仪，它包括有加热装置、冷凝回流装置，其特征在于：它还包括有：温控装置、氮气流量控制装置、显示装置和自动清洗装置；各部分具体结构如下：

加热装置：采用多个独立的加热单元，每个加热单元包括陶瓷电热器（16）、三角消解瓶(5)、加热控制按键(6)、状态指示灯(8)、控制电路板(24)；陶瓷电热器固定在壳体（13）的前面，上面罩有灶架（17），三角消解瓶置于陶瓷电热器上；控制台（11）上设有状态指示灯（8）、功能调节按键（10）和液晶模块（9）及多个加热控制按键（6），加热控制按键控制所对应的状态指示灯，同时控制对应的陶瓷电热器；

冷凝回流装置：它包含冷凝装置和回流装置；

冷凝装置主要由水箱（18）、球形冷凝瓶（2）和风冷设备组成；水箱为不锈钢材质，设有液位计，仪器的壳体（13）设有液位窗（3），可以观察水箱内的液位；球形冷凝瓶的结构包括进汽口（2.5）、出气口（2.1）、球形冷凝管（2.3）、进水口（2.4）、出水口（2.2）；冷凝瓶用万用夹固定，万用夹用螺丝固定在横梁的固定孔内，横梁固定在壳体（13）上；风冷设备由冷凝器（22）和轴流风机（23）组成，冷却循环水从水箱经冷凝瓶的进水口到出水口，再经过风冷系统，最后回到水箱；

回流装置主要由三角消解瓶(5)、吹气管（4）、球形冷凝瓶（2）、中空的密封塞（1）、吸收瓶（12）及部分管路组成；球形冷凝瓶的进汽口（2.5）与三角消解瓶上瓶口（5.1）密封连通，球形冷凝瓶的出气口（2.1）与中空的密封塞（1）连通，密封塞上部通过管路与吸收瓶（12）密封连通；三角消解瓶（5）的侧瓶口（5.2）与吹气管（4）密封连通，经过硅胶管连接质量流量控制器（21）连通，质量流量控制器的另一侧通过硅胶管与氮气接口（27）连通；

温控装置：主要由温度传感器（15）、控制电路板（24）、加热控制按键（6）、功能调节按键（10）、液晶模块（9）组成；温度传感器（15）固定在陶瓷电热器的内部，通过信号线与控制电路板（24）连接，将陶瓷电热器实时温度传给控制电路板，再由单片机将检测温度显示在液晶模块（9）上；通过控制台（11）上的加热控制按键（6），控制各加热炉的工作状态；通过功能调节按键（10）设置加热灶口的设定温度、设定时间；

氮气流量控制装置：主要由质量流量控制器（21）、A/D（D/A）模块（25）、控制电路板（24）、功能调节按键（10）、液晶模块（9）组成；质量流量控制器固定在箱体内部，通过信号线与A/D（D/A）模块、控制电路板连接；通过A/D（D/A）模块转换，由单片机反馈给质量流量控制器一个模拟信号，调节氮气的流量并显示在液晶模块上；通过功能调节按键（10）设定氮气的流量及时间；

显示装置：主要由液晶模块（9），控制电路板（24）组成；液晶模块（9）通过排线与控制电路板（24）连接；加热温度、设定温度、加热时间、设定时间、当前流量、设定流量通过液晶模块（9）显示；

自动清洗装置：它由多个独立的清洗单元构成，每个清洗单元包含真空泵（19）、电磁阀（20）、三角消解瓶（5）、清洗管（14）、球形冷凝瓶（2）、中空的密封塞（1）、吸收瓶（12）、真空泵控制按键（7）、状态指示灯（8）、控制电路板（24）及管路组成；真空泵固定在壳体内部，真空泵通过硅胶管与电磁阀连接，电磁阀连接清洗管（14），清洗管管头与三角消解瓶侧瓶口（5.2）密封连通，三角消解瓶上瓶口（5.1）与球形冷凝瓶底部进汽口（2.5）密封连通，球形冷凝瓶的出气口（2.1）与中空的密封塞（1）密封连通，密封塞上的管口通过管路与吸收瓶（12）密封连通。