CN206146828U - 一种总磷在线监测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种总磷在线监测系统，包括在线光降解池、在线监测单元、控制中心、若干输液泵及多条管道；所述在线光降解池、在线监测单元、输液泵均通过串行通讯数据线和信号转换系统与控制中心电性相连；所述在线光降解池包括降解池池体、搅拌装置、紫外降解器、催化板和降解池池盖；所述催化板为二氧化钛薄板，设置在紫外降解器的四周。本实用新型通过搅拌装置搅拌下，紫外光和二氧化钛薄板将样品中不同价态的磷离子和有机磷进行价态统一后，有效实现在线自动监测，解决了有机物与磷络合后影响测定准确度的问题，实现总磷的在线监测自动化，减少实验时间和成本。

Description

一种总磷在线监测系统

技术领域

本实用新型属于水质监测设备技术领域，具体涉及一种总磷在线监测系统。

背景技术

磷含量是评价水质好坏的重要指标之一，当水中磷的含量超过0.01mg/L时，就可能引起水的富营养化发生，磷在天然水和污水中几乎都以各种磷酸盐的形式存在，因此监测何种形态的磷及用何种方法进行监测是环保监测行业的一项重要任务。以1升水样中总磷或正磷酸根的含量多少来标示，单位为mg/L。它反映了水体被磷污染的程度。含量越大说明水体受磷污染越严重。

现有的总磷检测流程一般为样品采样-实验室分析的离线分析模式；实验室分析方法中的消解方法包括高氯酸消化法、过硫酸盐消化法、紫外线消解法等，这些方法存在着样品消解费时费力等缺点，实验室检测主要包括分光光度法和离子色谱法等，存在操作冗长、繁琐，如试剂配制工作量大，其中有些需要现用现配等，不能满足快速、简便的现场测试要求，无法胜任突发性污染事故的现场测定要求，干扰因素较多。

目前总磷在线监测仪器中，需要通过消解将水中有机态磷转化为无机磷酸盐，再进行分析；国家标准方法对水样消解需要高温、高压下进行，并且消解时间在半小时以上，消解过程耗时耗能，二次污染严重，还存在安全隐患，不适于总磷的现场快速检测和在线监测。

CN201620279101.1公开了一种水质总磷在线消解系统，属于水质监测领域内的技术方案，其包括加热器、用于对水样和试剂进行紫外光照射的紫外消解器、用于控制水样和试剂进入水质总磷在线消解系统的控制阀、用于控制水样和试剂在水质总磷在线消解系统内流动的驱动泵、以及多条管道；所述加热器内部为加热腔，所述加热腔具有两个第一进出口；所述紫外消解器内部为消解腔，所述消解腔具有两个第二进出口；所述加热器、驱动泵、紫外消解器和控制阀通过所述管道依序相互串接，以此构成闭合的回路。该专利通过加热消解法与紫外消解法相互结合，对于突发污染仍无法实现水质实时在线监测，既无法保证样品的监测质量，又大大增加环境监测专业技术人员的工作强度。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种总磷在线监测系统，实现水中总磷的快速、安全和稳定的在线分析，对于突发污染水质能够实时在线监测，对提高水质分析的分析水平以及减少昂贵分析仪器等具有重要意义。

本实用新型采用如下技术方案：一种总磷在线监测系统，包括在线光降解池、在线监测单元、控制中心、若干输液泵及多条管道；所述输液泵包括第一输液泵和第二输液泵；所述在线光降解池与在线监测单元通过第二输液泵和管道相互连通，所述在线光降解池通过第一输液泵与待测水源相互连通；所述在线光降解池、在线监测单元、输液泵均通过串行通讯数据线和信号转换系统与控制中心电性相连；

所述在线光降解池包括降解池池体、搅拌装置、紫外降解器、催化板和降解池池盖；

所述紫外降解器通过设置在降解池池体内的卡套悬挂在降解池池体内；所述卡套为设置在降解池池体内的不锈钢网状框架，通过框架顶部的挂扣固定在降解池池体体内侧边的挂钩上；

所述搅拌装置包括搅拌器和搅拌发生器，所述搅拌器设置在降解池池体底部，所述搅拌发生器设置在降解池池体体外的底部；

所述搅拌发生器、紫外降解器均通过串行通讯数据线和信号转换系统与控制中心电性连接；

所述催化板为二氧化钛薄板，设置在紫外降解器的四周。

进一步地，所述二氧化钛薄板表面为二氧化钛纳米管阵列。

所述二氧化钛薄板根据实际的需要可以进行大小及形状的变换，将其折叠成弧形、圆形或其他形状，可以适当的增加其与降解液的接触面积，使得降解时间相应的减少。所述二氧化钛纳米管阵列在二氧化钛薄板的表面分布均匀，比表面积大，具有很高的量子效应，化学性质稳定，不易发生光腐蚀，耐酸碱性好，对生物无毒，渗透性好等优势，能有效起到光降解有机磷的性能。

进一步地，所述在线光降解池底部设置有样品进入口和光解液输出口，所述样品进入口通过第一输液泵与待测水源相连，所述光解液输出口通过第二输液泵与在线监测单元的光解液输入口相连；所述第一输液泵、第二输液泵与控制中心电性连接。

进一步地，所述在线监测单元为一个检测暗箱，所述检测暗箱内设置有比色池，所述比色池相对两侧分别设置有发射光源和光源信号检测器，所述光源信号检测器与光电信号转换器相连；所述比色池设置有光解液输入口、显色液输入口和废液排出口；所述显色液输入口设置有第三输液泵，所述废液排出口设置有第四输液泵；

所述发射光源、光源信号检测器、光电信号转换器、第三输液泵和第四输液泵均与控制中心电性连接。

进一步地，所述输液泵为蠕动泵，即第一输液泵、第二输液泵、第三输液泵和第四输液泵均蠕动泵。

进一步地，所述控制中心为外接的PC机或微型控制器；所述控制中心装载有可编辑的实现监测的软件。

本实用新型通过搅拌装置搅拌下，紫外光和二氧化钛薄板将样品中不同价态的磷离子和有机磷进行价态统一后，有效实现在线自动监测，解决了有机物与磷络合后影响测定准确度的问题，实现总磷的在线监测自动化，减少实验时间和成本。

本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型提供的系统，通过采用催化板—二氧化钛薄板与紫外降解器发射的紫外光对样品进行降解，将有机磷转化为磷酸盐，保证降解完全的同时时间相应减少，保证检测的数据稳定，实现水体总磷的在线准确测量；降解过程中无需使用其他降解试剂，环保经济；集成了光催化降解和在线监测，实现总磷的在线监测自动化，减少实验时间和成本。

本实用新型采用搅拌装置，实现降解液的均匀流动，使得降解均匀同时降解速度相应增加，保证有机磷在流动中进行降解；

采用催化板—二氧化钛薄板与紫外光的双重组合进行降解，实现对有机磷的快速降解，无需使用其他降解试剂，环保经济，减少相应的环境污染和试剂的浪费；

所述二氧化钛薄板根据实际的需要可以进行大小及形状的变换，将其折叠成弧形、圆形或其他形状，可以适当的增加其与降解液的接触面积，使得降解时间相应的减少。

所述紫外光能有效催化不同价态的磷统一为一个价态，利于后续的在线监测。

本实用新型相对于现有技术，在线进行检测，可实现无人值守情况下进行全自动处理，检测速度快，自动简便，抗干扰能力强，灵敏度高，线性范围宽，适合于现场测试，样品需求量少，成本减少，监测过程高效、经济。

附图说明

图1本实用新型优选实施例结构示意图；

图2本实用新型优选实施例工作原理图。

具体实施方式

以下实施例将结合附图对本实用新型作进一步的说明，但实施例并不对本实用新型作任何形式的限定。

实施例1

如图1～2所示，本实用新型提供一种总磷在线监测系统，包括在线光降解池1、在线监测单元2、控制中心3、若干输液泵及多条管道；所述输液泵包括第一输液泵和第二输液泵；所述在线光降解池1与在线监测单元2通过第二输液泵和管道相互连通，所述在线光降解池1通过第一输液泵与待测水源相互连通；所述在线光降解池1、在线监测单元2、输液泵均通过串行通讯数据线和信号转换系统与控制中心3电性相连；

所述在线光降解池1包括降解池池体、搅拌装置12、紫外降解器13、催化板14和降解池池盖11；进一步地，所述紫外降解器为筒状紫外灯。

所述紫外降解器13通过设置在降解池池体内的卡套悬挂在降解池池体内。所述卡套为设置在降解池池体内的不锈钢网状框架，通过框架顶部的挂扣固定在降解池池体体内侧边的挂钩上，使降解池池体与降解池池盖11能盖合完全，避免光线外泄。

所述搅拌装置12包括搅拌器和搅拌发生器，所述搅拌器设置在降解池池体底部，所述搅拌发生器设置在降解池池体体外的底部；所述搅拌装置12将降解池内的液体搅拌流动，实现降解的均匀和完全，使得降解的磷完全。

所述搅拌发生器、紫外降解器13均与控制中心3电性连接；所述搅拌装置12使得样品在降解池中匀速流动，保证降解的均匀性和全面性。

所述催化板14设置在降解池池体内、在紫外降解器13的四周；可以是环形或扇形围绕紫外降解器13，也可以是设置在紫外降解器13的一侧，所述催化板14为二氧化钛薄板，所述催化板14为钛薄片经过阳极氧化法、高温烧结后制备而成。所述催化板14表面有阵列管状的二氧化钛纳米管阵列。所述催化板14根据降解池或紫外降解器的实际大小、形状进行相应的变动，或者将催化板14弯折成弧形、圆形等其他形状，与待降解的液体的接触面积扩大。所述降解池池盖11用于密封降解池。所述二氧化钛纳米管阵列在二氧化钛薄板的表面分布均匀，比表面积大，具有很高的量子效应，化学性质稳定，不易发生光腐蚀，耐酸碱性好，对生物无毒，渗透性好等优势，能有效起到光降解有机磷的性能。

所述二氧化钛薄板制备：取一定大小金属钛薄片，打磨洗净后，采用阳极氧化法，在甘油-氟化钠溶液体系中氧化反应20分钟后，去离子水取出洗净后在500℃的马弗炉中烧结4小时，冷却，得到表面有纳米管阵列的二氧化钛薄板。

所述在线光降解池1底部设置有样品进入口15和光解液输出口16，所述样品进入口15通过第一输液泵与待测水源相连，所述光解液输出口16通过第二输液泵与在线监测单元2的光解液输入口24相连；所述第一输液泵、第二输液泵与控制中心3电性连接。

所述在线监测单元2为一个检测暗箱，所述检测暗箱内设置有比色池21，所述比色池21相对两侧分别设置有发射光源22和光源信号检测器23，所述光源信号检测器23与光电信号转换器(图中未画出)相连；所述比色池21设置有光解液输入口24、显色液输入口25和废液排出口26；所述显色液输入口25设置有第三输液泵，所述废液排出口26设置有第四输液泵。所述检测暗箱为不透光材料做成，有效防止光外泄，保证在线监测的准确性。

所述发射光源22、光源信号检测器23、光电信号转换器、第三输液泵和第四输液泵均与控制中心3电性连接。

所述控制中心3为可编程序控制器，可用于设置紫外降解器13、搅拌装置12、输液泵、发射光源22、光电信号转换器的工作时间，设置紫外降解器13和发射光源22的光源强弱、发射的波长等，设置搅拌装置12的搅拌速率、时间，设置输液泵的功率从而控制进液速率、进液体积等。

所述降解池池盖11和降解池池体为不透紫外光材料做成，具有抗紫外的作用，有效防止紫外光外泄。

进一步地，所述输液泵为蠕动泵。所述控制中心3可以为外接的PC机，也可以是与本实用新型连接的微型控制器；所述控制中心3装载有可编辑的实现监测的软件。

工作过程：开始实验时，把紫外降解器13通过卡套悬挂于降解池中，固定催化板14，盖上降解池池盖11。在控制中心3设置相应的参数，控制启动紫外降解器13，样品溶液在第一输液泵的驱动下通过管道和样品进入口15进入降解池，在搅拌装置12搅拌、催化板14催化与紫外降解器13发出的紫外强光的协同降解作用下，样品中的有机磷被降解为磷酸根，不同价态的磷转变为一个价态，完成控制中心3系统设置的降解时间后，降解完成；

第二输液泵启动，光解液进入在线监测单元2中的比色池21中，与此同时显色液在第三输液泵的驱动下进入比色池21，二者混匀进行在线显色反应后；控制中心3启动发射光源22发出特定波长的光，光线经比色池21部分被吸收，透过的部分被光源信号检测器23接收，光源信号检测器23将检测信号传输给光电信号转换器，并经光电信号转化后将信号传输给控制中心3，实现检测比色池21中溶液的吸光度值检测，通过标准曲线的换算，获得样品溶液总磷的浓度。

本装置通过对标准浓度系列溶液吸光度值的测定可以拟合定量分析的标准曲线方程，相关参数写入系统软件的数据分析单元，控制中心将检测的样品的吸光度值与软件中的标准曲线方程进行比对后，实现对样品中总磷浓度的检测。

由于水中不同价态的磷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，从而使总磷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光和二氧化钛薄板将样品中不同价态的磷离子和有机磷进行价态统一后，有效实现在线自动监测，解决了有机物与磷络合后影响测定准确度的问题。

本实用新型提供的装置，通过采用催化板—二氧化钛薄板与紫外降解器发射的紫外光对样品进行降解，将有机磷转化为磷酸盐，不同的磷价态进行统一后，保证降解完全的同时时间相应减少，保证检测的数据稳定，实现水体总磷的在线准确测量；降解过程中无需使用其他降解实际，环保经济；集成了光催化降解和在线监测，实现总磷的在线监测自动化，减少实验时间和成本。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的相关技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，其中所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种总磷在线监测系统，其特征在于，包括在线光降解池、在线监测单元、控制中心、若干输液泵及多条管道；所述输液泵包括第一输液泵和第二输液泵；所述在线光降解池与在线监测单元通过第二输液泵和管道相互连通，所述在线光降解池通过第一输液泵与待测水源相互连通；所述在线光降解池、在线监测单元、输液泵均通过串行通讯数据线和信号转换系统与控制中心电性相连；

所述在线光降解池包括降解池池体、搅拌装置、紫外降解器、催化板和降解池池盖；

所述紫外降解器通过设置在降解池池体内的卡套悬挂在降解池池体内；

所述搅拌装置包括搅拌器和搅拌发生器，所述搅拌器设置在降解池池体底部，所述搅拌发生器设置在降解池池体体外的底部；

所述搅拌发生器、紫外降解器均通过串行通讯数据线和信号转换系统与控制中心电性连接；

所述催化板为二氧化钛薄板，设置在紫外降解器的四周。

2.根据权利要求1所述的一种总磷在线监测系统，其特征在于，所述二氧化钛薄板表面为二氧化钛纳米管阵列。

3.根据权利要求1所述的一种总磷在线监测系统，其特征在于，所述在线光降解池底部设置有样品进入口和光解液输出口，所述样品进入口通过第一输液泵与待测水源相连，所述光解液输出口通过第二输液泵与在线监测单元的光解液输入口相连；所述第一输液泵、第二输液泵与控制中心电性连接。

4.根据权利要求1所述的一种总磷在线监测系统，其特征在于，所述在线监测单元设置有比色池，所述比色池相对两侧分别设置有发射光源和光源信号检测器，所述光源信号检测器与光电信号转换器相连；所述比色池设置有光解液输入口、显色液输入口和废液排出口；所述显色液输入口设置有第三输液泵，所述废液排出口设置有第四输液泵；

所述发射光源、光源信号检测器、光电信号转换器、第三输液泵和第四输液泵均与控制中心电性连接。

5.根据权利要求1所述的一种总磷在线监测系统，其特征在于，所述输液泵为蠕动泵。

6.根据权利要求1所述的一种总磷在线监测系统，其特征在于，所述控制中心为外接的PC机或微型控制器。