CN208091910U - 一种基于光流控分析在线检测海水中硝酸盐含量的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于光流控分析在线检测海水中硝酸盐含量的装置，包括依次连接的囊式滤器、微型蠕动泵、毛细管流通池、微型光谱仪和数据处理系统，囊式滤器和微型蠕动泵之间设置二位三通电磁阀，二位三通电磁阀连接纯水供应管路；毛细管流通池的外表面设置用于光线反射的镀层，毛细管流通池的两端分别设置入射窗口和出射窗口，出射窗口通过光纤连接微型光谱仪，微型光谱仪通过数据传输至数据处理系统；入射窗口外部设置紫外光源；毛细管流通池上设置废液排出口，本实用新型所公开的装置是一种自动化程度高、微型化、精确度优良、造价低的海水硝酸盐含量的在线检测装置。

Description

一种基于光流控分析在线检测海水中硝酸盐含量的装置

技术领域

本实用新型涉及海洋监测技术领域，特别涉及一种基于光流控分析在线检测海水中硝酸盐含量的装置。

背景技术

硝酸盐含量是海水检测的一个重要指标。海水中硝酸盐含量的测定方法通常有海洋监测规范(GB17378-2007)中推荐的锌-镉还原法和铜镉柱还原法,即将硝酸盐还原为亚硝酸盐，然后通过萘乙二胺分光光度法检测亚硝酸盐的含量从而计算硝酸盐的含量。这两种方法都是通过现场采样-实验室检测的方式来获得数据，都存镉柱填装并活化操作复杂、试剂污染大、还原效率不稳定、数据实时性差等缺点。另外还要先检测水样中本身含有的亚硝酸盐含量并扣除，误差比较大。

基于实时性差等缺点，现在也开发了一些在线检测海水中硝酸盐含量的仪器。这些仪器基本上也都是基于湿化学反应体系，采用流动注射技术，仍然采用萘乙二胺分光光度法来测定海水中的硝酸盐。这种仪器虽然大大提高了工作效率，但也摆脱不了硝酸盐还原以及显色试剂的限制，需要及时更换还原组件和化学试剂，也存在二次污染的危害。水体中的硝酸盐本身在特定波长范围内对紫外线有吸收，利用液芯波导技术结合光度法测水体硝酸盐含量最近也有文献报道，但是造价比较高，离市场化还有一定距离。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种基于光流控分析在线检测海水中硝酸盐含量的装置，以达到自动化程度高、微型化、精确度优良、造价低的海水硝酸盐含量的在线检测的目的。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案如下：

一种基于光流控分析在线检测海水中硝酸盐含量的装置，包括依次连接的囊式滤器、微型蠕动泵、毛细管流通池、微型光谱仪和数据处理系统，所述囊式滤器和微型蠕动泵之间设置二位三通电磁阀，所述二位三通电磁阀连接纯水供应管路；所述毛细管流通池的外表面设置用于光线反射的镀层，所述毛细管流通池的两端分别设置入射窗口和出射窗口，所述出射窗口通过光纤连接微型光谱仪，微型光谱仪通过数据传输至数据处理系统；所述入射窗口外部设置紫外光源，所述紫外光源发出的紫外光线与毛细管流通池之间的夹角和所述光纤与毛细管流通池之间的夹角相等；所述毛细管流通池上设置废液排出口。

上述方案中，所述紫外光源发出的紫外光线与毛细管流通池之间呈10-80°夹角。

上述方案中，所述入射窗口和出射窗口设置在毛细管流通池的同一侧。

上述方案中，所述微型蠕动泵流量为5-500μl/min。

上述方案中，所述毛细管流通池总长度为5-15mm，外径为0.8-2.5mm，内径为0.5-2.2mm。

上述方案中，所述入射窗口和出射窗口为直径1-5mm的圆形光学窗口，两个窗口的直线距离为3-12mm。

通过上述技术方案，本实用新型提供的基于光流控分析在线检测海水中硝酸盐含量的装置具有以下优点和效果：

1、本装置利用光度法检测海水中的硝酸盐含量，不需要配制化学试剂，也不需要定时更换试剂、有效提高测量效率，避免二次污染。

2、本装置采用光流控分析技术，将微流控技术与光度法相结合应用到海水硝酸盐检测领域中，为海水硝酸盐检测提供了一个新方法。

3、海水进样前设置囊式滤器，可以直接对海水进行检测，避免繁琐的前处理过程，大大提高效率。

4、采用在毛细管流通池外面渡铝的方式形成反射镜面，光线在通道内反复反射，有效提高有效检测光程，造价低、体积小、灵敏度高。

5、反射式光流控毛细管流通池的入射窗口和出射窗口开在同侧，减小装置的体积。

6、通过控制电磁阀、微型蠕动泵自动进样、集成度高、操作简单，体积小，可以用于实验室检测，也非常适合在线原位分析。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本实用新型实施例所公开的一种基于光流控分析在线检测海水中硝酸盐含量的装置结构示意图。

图中，1、囊式滤器；2、微型蠕动泵；3、毛细管流通池；4、微型光谱仪；5、数据处理系统；6、二位三通电磁阀；7、纯水供应管路；8、废液排出口；9、入射窗口；10、出射窗口；11、光纤；12、紫外光源。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

本实用新型提供了一种基于光流控分析在线检测海水中硝酸盐含量的装置，如图1所示，该装置检测精度高，成本低，自动化程度高。

如图1所示的基于光流控分析在线检测海水中硝酸盐含量的装置，包括依次连接的囊式滤器1、微型蠕动泵2、毛细管流通池3、微型光谱仪4和数据处理系统5，囊式滤器1和微型蠕动泵2之间设置二位三通电磁阀6，二位三通电磁阀6材料为PEEK，其常开端用于进样，常闭端连接纯水供应管路7，用于清洗系统，可以通过系统控制选择性进样品或者进纯水。囊式滤器1外壳为聚丙烯材料，内部为聚丙烯材质的折叠式滤膜，滤膜孔径为0.45-5.0μm，用于对水体进行在线过滤，不需要对样品另外再进行预处理。微型蠕动泵2流量为5-500μl/min。上述装置之间连接的管路为聚乙烯管，外径为1-3mm、内径0.5-1.5mm。

反射式光流控毛细管流通池3为石英材质，总长度为5-15mm，外径为0.8-2.5mm，内径为0.5-2.2mm，其外层通过电子束蒸发的方式镀一层铝膜用来反射光线。毛细管流通池3上设置废液排出口8。光流控毛细管流通池3两端同侧各开一个直径为1-5mm的圆形光学窗口，两个窗口的直线距离为3-12mm。一个窗口作为紫外光源的入射窗口9，另一端窗口作为出射窗口10通过光纤11与微型光谱仪4相连接。微型光谱仪4通过数据传输至数据处理系统5；入射窗口9外部设置紫外光源12，紫外光源12发出的紫外光线与毛细管流通池3之间的夹角和光纤11与毛细管流通池3之间的夹角相等，呈10-80°夹角。

紫外光源12为市售独立控制卤钨灯，光出口自带光纤耦合器，输出波长为19-2500nm。

测试过程如下：

开启微型蠕动泵2和二位三通电磁阀6、控制流速为500μl/min、吸入3min的纯水冲洗管路；关闭微型蠕动泵2和二位三通电磁阀6。

打开紫外光源12，开启微型蠕动泵2，控制流速为200μl/min，泵入一定量的待测海水至有废液排出；关闭微型蠕动泵2；紫外光在毛细管流通池3中经过多次反射后，通过光纤11传输到微型光谱仪4，微型光谱仪4收集波长200-370nm范围内的吸光度，并继续传输至数据处理系统5。通过偏最小二乘法建立吸光度与硝酸盐之间的参数反演模型计算并输出海水硝酸盐含量；关闭系统，检测结束。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种基于光流控分析在线检测海水中硝酸盐含量的装置，其特征在于，包括依次连接的囊式滤器、微型蠕动泵、毛细管流通池、微型光谱仪和数据处理系统，所述囊式滤器和微型蠕动泵之间设置二位三通电磁阀，所述二位三通电磁阀连接纯水供应管路；所述毛细管流通池的外表面设置用于光线反射的镀层，所述毛细管流通池的两端分别设置入射窗口和出射窗口，所述出射窗口通过光纤连接微型光谱仪，微型光谱仪通过数据传输至数据处理系统；所述入射窗口外部设置紫外光源，所述紫外光源发出的紫外光线与毛细管流通池之间的夹角和所述光纤与毛细管流通池之间的夹角相等；所述毛细管流通池上设置废液排出口。

2.根据权利要求1所述的一种基于光流控分析在线检测海水中硝酸盐含量的装置，其特征在于，所述紫外光源发出的紫外光线与毛细管流通池之间呈10-80°夹角。

3.根据权利要求1所述的一种基于光流控分析在线检测海水中硝酸盐含量的装置，其特征在于，所述入射窗口和出射窗口设置在毛细管流通池的同一侧。

4.根据权利要求1所述的一种基于光流控分析在线检测海水中硝酸盐含量的装置，其特征在于，所述微型蠕动泵流量为5-500μl/min。

5.根据权利要求1所述的一种基于光流控分析在线检测海水中硝酸盐含量的装置，其特征在于，所述毛细管流通池总长度为5-15mm，外径为0.8-2.5mm，内径为0.5-2.2mm。

6.根据权利要求1所述的一种基于光流控分析在线检测海水中硝酸盐含量的装置，其特征在于，所述入射窗口和出射窗口为直径1-5mm的圆形光学窗口，两个窗口的直线距离为3-12mm。