CN208654081U - 一种检测水质硬度的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种检测水质硬度的装置，包括测量管、第一测量电极和第二测量电极；所述测量管有匀速稳定的待测液流过；所述第一测量电极通过导线连接放大器，所述第一测量电极与放大器之间有第一电阻且第一电阻设置在测量管外；所述第二测量电极通过导线连接电流放大器；所述第一测量电极与第二测量电极距离不小于2cm且不大于3cm；所述测量管在第一测量电极上游设置有第一电极，所述第一电极通过导线接地；所述测量管在第二测量电极下游设置有第二电极，所述第二电极通过导线接地。本实用新型通过对水质和其他溶液精准测定其导电率，利用导电率来测定更加准确更为方便，本实用新型精准度非常高，且适用范围更广。

Description

一种检测水质硬度的装置

技术领域

本实用新型涉及饮用水处理技术领域，具体为一种根据测定导电率检测水质硬度的方法。

背景技术

水分为软水、硬水，凡不含或含有少量钙、镁离子的水称为软水，反之称为硬水。水的硬度成份，假如是由碳酸氢钠或碳酸氢镁引起的，系暂时性硬水(煮沸暂时性硬水，分解的碳酸氢钠，天生的不溶性碳酸盐而沉淀，水由硬水变成软水)；假如是由含有钙、镁的硫酸盐或氯化物引起的，系永久性硬水，经煮沸后不能去除。以上两种硬度合称为总硬度。，依照水的总硬度值大致划分，我国测定饮水硬度是将水中溶解的钙、镁换算成碳酸钙，以每升水中碳酸钙含量为计量单位，当水中碳酸钙的含量低于150毫克/升时称为软水，达到150-450毫克/升时为硬水，450-714毫克/升时为高硬水，高于714毫克/升时为特硬水。日常饮用硬度在150-450毫克/升的水对身体有益。在自然水中，远离城市未受污染的雨水、雪水属于软水；泉水、溪水、江河水、水库水，多属于暂时性硬水，部门地下水属于高硬度水。

当水滴在大气中凝结时，会溶解空气中的二氧化碳形成碳酸。碳酸终极随雨水落到地面上，然后渗过泥土到达岩石层，溶解石灰(碳酸钙和碳酸镁)产生暂时硬水。一些地区的溶洞和溶洞四周的硬水就是这样形成的。人们日常生活中的饮用水来源很多，有很多都是硬水，目前，对饮用水中硬水的处理未引起重视，日常生活通常就是烧开，烧开后有沉淀物，而永久性硬水硫酸盐不能去除，永久性硬水硫酸盐很容易造成水质依旧过硬。日常生活中一种简单适用的检测方法正需生活需要，目前大多数的检测方法是干燥法或化学沉降法，都不能实时监测水质的硬度，化学沉降方法不能有效的沉降水质中的离子，所得数据也不真实。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种根据测定导电率检测水质硬度的装置，包括测量管、第一测量电极和第二测量电极；

所述测量管有匀速稳定的待测液流过；所述第一测量电极通过导线连接放大器，所述第一测量电极与放大器之间有第一电阻且第一电阻设置在测量管外；所述第二测量电极通过导线连接电流放大器；

所述第一测量电极与第二测量电极距离不小于2cm且不大于3cm；

所述测量管在第一测量电极上游设置有第一电极，所述第一电极通过导线接地；所述测量管在第二测量电极下游设置有第二电极，所述第二电极通过导线接地；

所述第一电极、第一测量电极、第二测量电极与第二电极在测量管内沿中心轴线呈直线分布，且相邻间的距离相同；所述第一测量电极、第二测量电极与待测液构成通路并且与第二电阻并联，所述并联结构与第一电阻串联；所述第一测量电极、第二测量电极与待测液构成通路，可以等同于一个高阻值电阻，所述第二电阻阻值范围300-1000Ω，构成并联结构，能更好的稳定第一测量电极、第二测量电极之间的电压，所构成的并联结构与第一电阻串联，能更好的稳定电路中的电流，第一电阻与第二电阻都设置在测量管外，方便调节，所测微电流更为精准。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述第一测量电极上加恒定电压交流电，即第二电阻加恒定电压交流电。

所述第一测量电极与第二测量电极为银铂合金或铂钛合金的一种。

设置第一电极和第二电极并且接地处理，强制的将第一电极沿上游以及第二电极沿下游的电势置为0，尽可能的减少对第一测量电极、第二测量电极测量的影响。

所述待测液为蒸馏水、NaCl溶液或饮用水的一种或其他溶液。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：通过对水质和其他溶液精准测定其导电率，根据数学统计方法测定其在一定温度范围内不同浓度的溶液其导电率数值，确定离子浓度与导电率的基本关系呈正比，然后分别测定150mg/L的CaCO3溶液和450mg/L的CaCO3溶液的导电率，等同于150mg/L的CaCO3溶液的水质离子硬度为软硬质水分界线，等同于450mg/L的CaCO3溶液的水质离子硬度为超适宜饮用范围水，在等同于150-450mg/L的CaCO3溶液的导电率范围内，装置提示或显示可用，超出此范围，装置发出警报音或显示硬度过高或硬度过低，或直接以颜色、直线、亮度直观提醒显示。相对于 EDTA滴定检测方法，利用导电率来测定更加准确更为方便，相对于皂液检测和干燥水质检测来说，本实用新型精准度非常高，且适用范围更广，更适合推广，具有很好的经济价值，适用于饮水机、饮用水系统中。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的测量的蒸馏水导电率图；

图3是本实用新型的测量的3％NaCl溶液导电率图；

附图标记中：1、第一测量电极；2、第二测量电极；3、电阻；4、放大器；5、第一电极；6、电流放大器；7、第二电极；8、待测液；9、测量管；10、第二电阻。

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，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，所附图仅仅是本实用新型示图的一种，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实施例的根据测定导电率检测水质硬度的装置，包括测量管9、第一测量电极1和第二测量电极2；

测量管9有匀速稳定的待测液8流过；第一测量电极1通过导线连接放大器4，第一测量电极1与放大器4之间有第一电阻3且第一电阻3设置在测量管9外；第二测量电极2通过导线连接电流放大器6；

第一测量电极1与第二测量电极2距离不小于2cm且不大于3cm；

测量管9在第一测量电极1上游设置有第一电极5，第一电极5通过导线接地；测量管9 在第二测量电极2下游设置有第二电极7，第二电极7通过导线接地；

第一电极5、第一测量电极1、第二测量电极2与第二电极7在测量管9内沿中心轴线呈直线分布，且相邻间的距离相同；第一测量电极1、第二测量电极2与待测液8构成通路并且与第二电阻10并联，并联结构与第一电阻3串联。

第一测量电极1上加恒定电压交流电，即第二电阻10两端加上恒定电压交流电；直流电在本实用新型中不适用，第一测量电极1、第二测量电极2对于直流电如同开路。

第一测量电极1与第二测量电极2为银铂合金或铂钛合金的一种。

待测液8为蒸馏水、NaCl溶液或饮用水的一种或其他溶液。

本实施例的根据测定导电率检测水质硬度的方法，包括以下步骤：

第一步：将待测液8置入常温负压装置中，用搅拌机搅拌20分钟；

第二步：将待测液8注入测量管9中，待测液8以1m/min的流速匀速流过测量管9，且待测液8充满测量管9不留气泡或空管；

第三步：将第一测量电极1接入恒定电压交流电；

第四步：待装置数值稳定后，读取电流放大器6放大后的电流并记录5-10min；

第五步：重复上述操作步骤，测定蒸馏水、3％NaCl溶液、150mg/L的CaCO3溶液、450mg/L 的CaCO3和饮用水的导电率。

电流放大器6保持使用环境干燥；电流放大器6的接入导线需用高绝缘度型号材质，如聚四氟乙烯；使用屏蔽电缆，将根据测定导电率检测水质硬度的装置用屏蔽盒屏蔽，避免外界静电场对测量的影响。

测量导电率时温度控制在25±1℃，测量时测定待测液8的导电率，其电流为微小电流，待测液8的温度、气体溶解度及待测液的流速对测量结果有较大的影响，因此采用常温负压搅拌排除水中溶解的气体，同时减少因为温度升高对待测液8离子的影响，以及流速稳定对测定结果影响。

设置第一电极5和第二电极7并且接地处理，强制的将第一电极5沿上游以及第二电极7 沿下游的电势置为0，尽可能的减少对第一测量电极1、第二测量电极2测量的影响。

测定电流放大器6的电流后，通过数学统计方法计算得出蒸馏水、3％NaCl溶液、150mg/L的CaCO3溶液、450mg/L的CaCO3和饮用水的导电率，设定蒸馏水硬度为0，相应得出各待测液的硬度。用电流放大器放大测量的电流后，更加方便读取数值。测定电流放大器的电流后，通过数学统计方法计算得出蒸馏水、3％NaCl溶液、150mg/L的CaCO3 溶液、450mg/L的CaCO3和饮用水的导电率，设定蒸馏水硬度为0，根据南京邮电大学赵赫的硕士学位论文《室温离子液体电导率的研究》结果表明：在一定离子浓度范围内，温度恒定，离子液体的电导率与摩尔密度的4/3次方成正比，与离子类型不大，如一价离子或二价离子，相应得出各待测液的硬度。日常用饮用水经过多次加工，饮用水中直接能沉淀的固体物非常少，可以忽略不计，也就是饮用水的硬度由水解离子和水中溶解不能电解的物质构成，且饮用水中不能电解的物质非常少，也可以忽略不计，因此，通过造成水质硬度的可以确定为水质中的电解物质，如CaCO3、Ca(HCO3)2、CaSO4、MgCO3、Ca(HO)2 等，测定水质中的导电率也就能测定离子浓度，蒸馏水的导电率对应的水质硬度设定为0，以实验数据150mg/L的CaCO3溶液为软硬水的区分点，过软或过硬的水质对身体都有不好的影响，相对应硬度150-450mg/L的CaCO3溶液的水质较为适宜，分别测定150mg/L 的CaCO3和450mg/L的CaCO3的导电率，超过区间范围值自动报警，或通过数据相连接的电子设备直观显示。

工作原理

开启电源，关闭第一阀门5，打开第二阀门7，加压水机2处于断电状态，水流经导管过加压水机2，进入电容吸附装置3，电容吸附装置3中的金属板构成电容结构，对异性离子进行吸附；然后水流经过碱性阴离子交换膜8，对SO₄ ^2-进行交换，对Ca2+和Mg2+ 进行沉淀，水经第二出水口9流出，再经加热煮沸即完成对水的软化处理。加压水机冲洗作用：关闭电源，打开第一阀门5，关闭第二阀门7，加压水机2通电，加压水机产生快速水流对电容吸附装置3的金属板进行冲洗，将吸附的杂质清洗掉。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (4)

1.一种检测水质硬度的装置，其特征在于：包括测量管(9)、第一测量电极(1)和第二测量电极(2)；

所述测量管(9)有匀速稳定的待测液(8)流过；所述第一测量电极(1)通过导线连接放大器(4)，所述第一测量电极(1)与放大器(4)之间有第一电阻(3)且第一电阻(3)设置在测量管(9)外；所述第二测量电极(2)通过导线连接电流放大器(6)；

所述第一测量电极(1)与第二测量电极(2)距离不小于2cm且不大于3cm；

所述测量管(9)在第一测量电极(1)上游设置有第一电极(5)，所述第一电极(5)通过导线接地；所述测量管(9)在第二测量电极(2)下游设置有第二电极(7)，所述第二电极(7)通过导线接地；

所述第一电极(5)、第一测量电极(1)、第二测量电极(2)与第二电极(7)在测量管(9)内沿中心轴线呈直线分布，且相邻间的距离相同；所述第一测量电极(1)、第二测量电极(2)与待测液(8)构成通路并且与第二电阻(10)并联，所述并联结构与第一电阻(3)串联。

2.根据权利要求1所述的检测水质硬度的装置，其特征在于：所述第一测量电极(1)上加恒定电压交流电。

3.根据权利要求2所述的检测水质硬度的装置，其特征在于：所述第一测量电极(1)与第二测量电极(2)为银铂合金或铂钛合金的一种。

4.根据权利要求3所述的检测水质硬度的装置，其特征在于：所述待测液(8)为蒸馏水、NaCl溶液或饮用水的一种。