CN205484004U - 一种采用消解法在线监测水质多参数的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种采用消解法在线监测水质多参数的装置，其包括控制系统以及分别与其相连接的蠕动泵、定量系统、多通道进样系统、消解剂发生装置、反应器，所述蠕动泵和多通道进样系统通过管路分别与定量系统相连通，通过蠕动泵产生负压将待测水样经多通道进样系统导入定量系统中进行计量，所述多通道进样系统分别与消解剂发生装置和反应器相连通，检测时，通过蠕动泵产生正压将定量后的待测水样从定量系统经由多通道进样系统挤压至反应器中，消解剂发生装置产生的消解剂也经多通道进样系统导入反应器中，待测水样与消解剂发生反应而去除液体中杂质或颜色，在反应器中测定待测水样中目标因子的含量。

Description

一种采用消解法在线监测水质多参数的装置

技术领域

本实用新型涉及一种测量装置，尤其涉及一种适用于水质COD、总铜、总镍等多种指标测试的消解法水质多参数在线监测装置。

背景技术

环境问题已成为全世界关注的焦点问题，无论是发达国家还是发展中国家，都遭受着环境污染带来的负面影响，而在环境污染的治理中，水环境的检测保护与污染治理尤为重要。为了实现对水质中各项污染物指标的含量进行控制，国际和国内根据不同的水质分别制定了不同的标准，国内外大量的相关企业也相继开发了多种水质在线监测仪表。

近年来，我国水环境污染状况依然严峻，化学需氧量和氨氮仍为主要污染控制指标。COD(化学需氧量)是评价水体污染程度的重要指标之一，在一定程度上表征水体受有毒有害有机物污染的状况，是水质监测的重要参数，同时也是环保部门已明确要求重点污染源必须进行在线监测的关键指标。

重金属铜、镍及其化合物可以造成环境污染，主要污染来源是矿石的开采和冶炼、金属加工、机械制造、钢铁生产、电镀和金属加工等。电镀工业和金属加工排放的废水中含铜、镍量较高，每升废水达几十至几百毫克。铜和镍都是我国重点控制的污染物指标，虽然属于二类污染物，但是在涉重金属产业密集地区或环境质量严重恶化区域，对环境还是会产生较大的污染，因此必须将其作为重点污染物排放指标进行严格控制。

从目前市场上水质在线监测仪表的应用来看，大多数公司开发的在线监测仪器都是单参数在线分析仪，一台仪表只能测试一个指标。然而在水质监测过程中，往往一个监测点需要同时监测几项指标，此时，就需要安装多台仪表，大大增加了测量系统的建设成本和维护成本。

因此，针对化学需氧量和重金属因子的多参数水质分析仪具有迫切的需求。

实用新型内容

本实用新型的主要目的，在于提供一种采用消解法在线监测水质多参数的装置，实现水质多种参数实时在线监测的目的，其测试准确度可满足环保部门提出的对各类水中COD、总铜、总镍等浓度的监测要求，能够适应于各种不同的水质类型。

本实用新型提供了一种采用消解法在线监测水质多参数的装置，其包括控制系统以及分别与其相连接的蠕动泵、定量系统、多通道进样系统、消解剂发生装置、反应器，所述蠕动泵和多通道进样系统通过管路分别与定量系统相连通，通过蠕动泵产生负压将待测水样经多通道进样系统导入定量系统中进行计量，所述多通道进样系统分别与消解剂发生装置和反应器相连通，检测 时，通过蠕动泵产生正压将定量后的待测水样从定量系统经由多通道进样系统挤压至反应器中，消解剂发生装置产生的消解剂也经多通道进样系统导入反应器中，待测水样与消解剂发生反应而去除液体中杂质或颜色，在反应器中测定待测水样中目标因子的含量。

优选地，所述定量系统包括计量管以及分别装设于其两侧的相互对称的若干对不同高度的第一光源组件和第一光接收组件，当蠕动泵产生负压将待测水样由多通道进样系统吸入计量管时，根据第一光接收组件的光强变化来确定待测水样的容量体积。

优选地，所述反应器上装设有含量检测装置，其包括第二光源组件和第二光接收组件，第二光源组件发射的检测光线经反应器内中待测水样后，传输至第二光接收组件，通过第二光接收组件检测的光信号强度来测量水中目标因子的含量。

优选地，所述反应器进一步包括安装于其上方的空气管，用于排出反应管内的余气。

优选地，所述装置进一步包括废液管路，所述消解剂发生装置、定量系统和废液管路分别通过不同管路与多通道进样系统相连通，消解剂发生装置产生消解剂通入发生器中与待测液体反应，定量系统中的待测液体通过管路贯穿多通道进样系统导入反应器中，检测完毕的液体从反应器中经由多通道进样系统接至废液管路排出。

优选地，所述目标因子为水中的化学需氧量(COD)、总铜或总镍的含量。所述消解剂为臭氧。

优选地，所述各组容量检测装置的第二光源组件和第二光接收组件相互平行对应，并分别设置于反应器外壁的左右两侧。

优选地，所述多通道进样系统中设有若干个进液管路和进气管路。

与现有技术相比，所述在线监测的装置包括相互连通的蠕动泵、定量系统、多通道进样系统、消解剂发生装置和反应器，通过蠕动泵正转或反转进行取样或释放样品。通过蠕动泵产生负压将待测水样经由多通道进样系统中抽吸至计量管中定量提取，在计量管中根据不同高度的第一光接收器感测到的光强变化来自动判定待测水样是否达到设定的容量，若达到设定的容量，则通过控制系统负反馈控制蠕动泵产生正压，将待测水样从计量管中经由多通道进样系统挤压至反应器中，在反应器中与通入的消解剂混合反应，以除去待测水样中的铵盐、有机铵、多环芳烃等干扰物对测定的干扰，通过臭氧消解技术和氧化—还原反应有效氧化水样中的此类干扰物，使得在线检测装置可适应不同水质的检测要求，以提高水样中目标因子测定的准确率。

附图说明

图1为本实用新型的一种采用消解法在线监测水质多参数的装置的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行进一步的说明。

本实用新型提供了一种采用消解法在线监测水质多参数的装置，其包括控制系统以及分别与其相连接的蠕动泵1、定量系统2、多通道进样系统3、消解剂发生装置4和反应器5，所述蠕动泵1和多通道进样系统3通过管路分别与定量系统2相连通，通过蠕动泵1产生负压将待测水样经多通道进样系统3导入定量系统2中进行计量，所述多通道进样系统3分别与消解剂发生装置4和反应器5相连通，检测时，通过蠕动泵1产生正压将定量后的待测水样从定量系统2经由多通道进样系统3挤压至反应器5中，消解剂发生装置4产生的消解剂也经多通道进样系统3导入反应器5中，待测水样与消解剂发生反应而去除液体中杂质或颜色，在反应器5中测定待测水样中目标因子的含量。

其中，所述蠕动泵1为动力装置，与控制系统电连接，所述定量系统2包括计量管20和容量检测装置22，所述蠕动泵1通过管路与定量系统2的计量管20相连通，蠕动泵1可在控制系统的电动驱动下，将计量管20抽真空，产生负压使得待测液体从多通道进样系统导入计量管20中测定容量。在待测液体定量后，蠕动泵1在控制系统的电动驱动下，产生正压将待测液体从计量管20中挤压至反应器5中进行定量检测。

在所述定量系统2中，所述容量检测装置22为光强检测装置，其设置于反应器5的外壁上，包括第一光源组件220和第一光接收组件222，第一光源组件220发射的检测光线经反应器5内中待测水样后，传输至第一光接收组件222，通过第一光接收组件222检测的光信号强度来确定待计量试剂的体积容量。所述各组容量检测装置的第一光源组件220和第一光接收组件222相互平行对应，并分别设置于计量管20外壁的左右两侧。在本实施例中，所述容量检测装置设有三组，第一组的第一光源组件220和第一光接收组件222设于计量管20的下端两侧，第二组的第一光源组件220和第一光接收组件222设于计量管20的中部两侧，第三组第一光源组件220和第一光接收组件222设于计量管20的上部两侧。安装于计量管20的不同位置，以对待测液体分段检测，不同的计量体积配置相应的光电计量配件，且设置的容量检测装置的个数与所述计量的体积数一一对应，如需要测定2ml、10ml和20ml三种容量时，则需配置安装三组容量检测装置对待测水样的体积进行分别测定。若第二组容量检测装置的第一光接收组件222感测到由相对应的第一光源组件220发射出光线的光强变化，则可测定待测水样在计量管20中的体积达到10ml；因此，通过多个液位控制点和光强检测相结合，定量提取所需的待测水样。

所述多通道进样系统3设有多路进水管路和进气管道，通过不同管路进水或进气，以实现不同液体的取样检测，其通过一管路与计量管20相连通，通过另一管路与反应器5相连通，实 现待测液体在计量管20和反应器5之间交互流通，由多通道进样系统将待测水样吸入计量管20中，定量后，通过多通道进样系统3将定量测量的待测水样导入反应器5中进行含量检测。所述消解剂发生装置4产生消解剂，通过与多通道进样系统3连通的管路通入反应器5中，使得消解剂与待测水样相互混合反应，使得待测水样中的目标因子得到充分消解，消解的目的在于将待测试样中的悬浮性固体破坏或分解，或者出去一些对待测因子有干扰的成分，或将各种价态的待测因子经氧化还原反应而变为统一价态的离子，以更好地和显色剂进行结合，因而可以准确测定待测因子的含量。通常用在在线分析仪上的消解剂有酸，如硝酸、硫酸等；氧化剂，如过氧化物、臭氧、过硫酸钾等；还原剂，如盐酸羟胺、抗坏血酸等。在本实用新型中，检测不同参数均采用相同的消解剂。另外，所述装置进一步包括废液管路6，检测完毕的液体从反应器5中经由多通道进样系统3接至废液管路6排出。所述反应器5的上方设有空气管7，在通入消解剂时，空气管7的阀门处于打开状态，用于排出反应管5内的余气。

所述反应器5为比色池，待测水样导入比色池中与消解剂、还原剂、显色剂等相混合反应后进行光学检测。所述反应器5的外壁上装设有含量检测装置8，用于通过光强测定待测水样中的目标因子的含量。所述各组含量检测装置8的第二光源组件80和第二光接收组件82相互平行对应，并分别设置于反应器5外壁的左右两侧。第二光源组件80发射检测光，当检测光穿过待测水样后，由第二光接收组件82接收，根据接收的光强信号强度来测定待测水样中的目标因子的含量。所述目标因子为水中的化学需氧量(COD)、总铜或总镍的含量。物质对光有选择性吸收，不同的物质对不同波长的光的吸收不同。在特定波长下，被测溶液对光的吸收程度与溶液中的吸光物质的浓度有简单的定量关系。其基本原理是朗伯比尔定律：A＝log I₀/I＝kbc,当一束平行单色光垂直通过某溶液时，溶液的吸光度A与吸光物质的浓度c及液层厚度b成正比。其中，吸光度A是指光线通过溶液或某一物质前的入射光强度与该光线通过溶液或物质后的透射光强度比值的以10为底的对数(即lg(I₀/I))，其中I₀为入射光强，I为透射光强。本实用新型中，在测试前，采用标准液一和标准液二按照水样的测试流程测试，以获得校正系数，该校正系数可用于后续的水样测试的计算，以获得待测水样中目标因子的含量。

以下详细说明通过消解法在线监测水质多参数的过程：

步骤1)首先，抽取待测水样，控制系统启动蠕动泵1，蠕动泵1对计量管20抽真空，使得计量管20中产生负压，使得待测液体可经由多通道进样系统3导入计量管20中测定容量；

步骤2)接着，测定待测水样容量，当计量管20上的容量检测装置2中的第一光源组件220发射出的光线贯穿待测水样，由第一光接收组件222接收，通过光信号产生的变化来感测待测水 样到达的高度，进而测定出待测水样的体积，设置不同高度的容量检测装置，以测定不同容量的水样，实现自动定量抽取待测水样的目的，当计量管20中抽取的水样达到设定容量，则反馈至控制系统，控制系统发送信号使得多通道进样系统3停止取样；

步骤3)然后，将待测水样通入反应器，定量抽取待测水样后，控制系统驱动蠕动泵1产生正压，将定量后的待测水样从计量管20中挤压，再经由多通道进样系统3，导入反应器5中；

步骤4)通入消解剂，消解剂发生装置4产生消解剂也吹入反应器中，通入消解剂8-15分钟，优选10分钟，使得待测水样中的目标因子得到充分消解，吹气使其充分混匀，余气经反应器上端的空气管排出；

步骤5)显色反应，通入消解剂使得水样发生充分消解后，根据实际测量因子分别加入各种试剂，如还原剂、掩蔽剂、显色剂等，充分混匀，待测水样中的目标因子发生显色反应后，通过含量检测系统对待测水样进行在线光学检测，根据第二光接收组件接收的光信号强度来测量水中目标因子的含量。其中，加入还原剂，可使待测水样中的高价态离子被还原为可与显色剂反应的适当价态离子，如检测铜含量时，水样发生充分消解，加入还原剂，使得待测水样中的铜离子全部转化为亚铜离子，再加入显色剂与铜离子发生显色反应，经在线光检测系统对待测水样进行在线检测。而加入掩蔽剂，使其与待测试样中某些干扰离子发生化学反应以达到除去干扰的目的，如检测镍含量时，可加入EDTA-2Na来掩蔽铜离子，再加入显色剂与镍离子进行显色后测定。不同的目标因子，其显色物质对不同波长的光有吸收，在测量不同因子时，选择不用波长的光来进行测量。

步骤6)检测完毕后，开启废液管路，将反应器中的液体抽吸经由多通道进样系统传输至废液管路排出。

通过上述臭氧消解法测定待测水样中的目标因子含量，所述目标因子为水中的化学需氧量(COD)、总铜或总镍。在测试前，可采用标准液一和标准液二代替待测水样进行测量，用来计算校正系数。整个测量过程均由控制系统来自动定量并测定水样中目标因子含量，可实现无人值守下的水质多参数在线监测的全自动可靠运行。

以上具体实施方式对本实用新型进行了详细的说明，但这些并非构成对本实用新型的限制。本实用新型的保护范围并不以上述实施方式为限，但凡本领域普通技术人员根据本实用新型所揭示内容所作的等效修饰或变化，皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。

Claims (9)

1.一种采用消解法在线监测水质多参数的装置，其特征在于：包括控制系统以及分别与其相连接的蠕动泵、定量系统、多通道进样系统、消解剂发生装置、反应器，所述蠕动泵和多通道进样系统通过管路分别与定量系统相连通，通过蠕动泵产生负压将待测水样经多通道进样系统导入定量系统中进行计量，所述多通道进样系统分别与消解剂发生装置和反应器相连通，检测时，通过蠕动泵产生正压将定量后的待测水样从定量系统经由多通道进样系统挤压至反应器中，消解剂发生装置产生的消解剂也经多通道进样系统导入反应器中，待测水样与消解剂发生反应而去除液体中杂质或颜色，在反应器中测定待测水样中目标因子的含量。

2.根据权利要求1所述的采用消解法在线监测水质多参数的装置，其特征在于：所述定量系统包括计量管以及分别装设于其两侧的相互对称的若干对不同高度的第一光源组件和第一光接收组件，当蠕动泵产生负压将待测水样由多通道进样系统吸入计量管时，根据第一光接收组件的光强变化来确定待测水样的容量体积。

3.根据权利要求2所述的采用消解法在线监测水质多参数的装置，其特征在于：所述反应器上装设有含量检测装置，其包括第二光源组件和第二光接收组件，第二光源组件发射的检测光线经反应器内中待测水样后，传输至第二光接收组件，通过第二光接收组件检测的光信号强度来测量水中目标因子的含量。

4.根据权利要求1所述的采用消解法在线监测水质多参数的装置，其特征在于：所述反应器进一步包括安装于其上方的空气管，用于排出反应管内的余气。

5.根据权利要求1所述的采用消解法在线监测水质多参数的装置，其特征在于：所述装置进一步包括废液管路，所述消解剂发生装置、定量系统和废液管路分别通过不同管路与多通道进样系统相连通，消解剂发生装置产生消解剂通入发生器中与待测液体反应，定量系统中的待测液体通过管路贯穿多通道进样系统导入反应器中，检测完毕的液体从反应器中经由多通道进样系统接至废液管路排出。

6.根据权利要求2所述的采用消解法在线监测水质多参数的装置，其特征在于：所述各组容量检测装置的第一光源组件和第一光接收组件相互平行对应，并分别设置于计量管外壁的左右两侧。

7.根据权利要求2所述的采用消解法在线监测水质多参数的装置，其特征在于：所述多通道进样系统中设有若干个进液管路和进气管路。

8.根据权利要求1-6中任一项所述的采用消解法在线监测水质多参数的装置，其特征在于：所述目标因子为水中的化学需氧量、总铜或总镍的含量。

9.根据权利要求1-6中任一项所述的采用消解法在线监测水质多参数的装置，其特征在于： 所述消解剂为酸，所述酸可选自硝酸或硫酸；氧化剂为过氧化物、臭氧或过硫酸钾；还原剂为盐酸羟胺或抗坏血酸。