CN210136223U - 镉柱还原装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种镉柱还原装置，属于水质检测技术领域，其包括机架，机架上设置有镉还原柱，镉还原柱包括储液腔，储液腔的顶部敞口设置，储液腔底部固设有与储液腔内连通的U型管，U型管与储液腔连通的一侧为装有镉铜颗粒的填充管，另一侧为导料管，导料管的顶部固定连接有一根倾斜设置的出料管，所述机架上固设有与出料管端部连接的蠕动泵，出料管与蠕动泵的进液端连接，蠕动泵的出液端连接有一根滴管，本实用新型具有试验所得到的数据稳定、曲线线性良好、相对标准偏差较小、试验结果准确率高的效果。

Description

镉柱还原装置

技术领域

本实用新型涉及水质检测技术领域，尤其是涉及一种镉柱还原装置。

背景技术

硝酸盐是海水中一项重要的营养元素，其含量一般变化不大，进行海洋中硝酸盐含量的调查，对了解海区的肥沃性及生产量等都有很重要的意义。硝酸盐的测定方法虽然很多，但都存在一些问题，不够理想。镉柱还原法方法原理(GB 17378.4---2007)相对准确、可靠，被定为仲裁方法。本方法原理是：水样通过镉还原柱，将硝酸盐定量地还原为亚硝酸盐，然后按重氮-偶氮光度法测定亚硝酸盐氮的总量，扣除原有亚硝酸盐氮，得硝酸盐氮的含量。

现有技术可参考授权公告号为CN204694523U的中国实用新型专利，其公开了一种镉柱还原装置，属于实验设备技术领域。本镉柱还原装置，包括具有中空内腔的储液腔，所述储液腔上端和下端均具有开口，所述储液腔的上端开口处设置有塞子，当塞子塞在储液腔的上端开口处时，塞子和储液腔的上端开口之间处于密封状态，所述储液腔的下端固连有填充管，所述填充管的上端和储液腔的下端开口连通，所述填充管的下端和阀门的进口连通，所述阀门的出口连接有出液管，所述储液腔的上部和出液管之间通过一连接管相连通，所述储液腔、填充管、出液管和连接管均由透明材料制成。

上述实用新型中存在以下不足：由于镉还原柱顶部的储液腔顶端敞口设置，随着储液腔内水样的减少，使水样承受的气压发生改变，从而使水样通过镉还原柱流速很难准确控制，这就导致每个水样被还原的程度不一样，致使结果容易出现偏差，相对偏差也会加大，曲线的线性也不好。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种镉柱还原装置，在镉还原柱上连接有蠕动阀，蠕动阀能够准确快速的控制水样通过镉还原柱的速度，水样能以固定流速通过镉还原柱，使试验所得到的数据稳定，曲线线性良好，相对标准偏差较小，且试验结果准确率高。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种镉柱还原装置，包括机架，机架上设置有镉还原柱，镉还原柱包括储液腔，储液腔的顶部敞口设置，储液腔底部固设有与储液腔内连通的U型管，U型管与储液腔连通的一侧为装有镉铜颗粒的填充管，另一侧为导料管，导料管的顶部固定连接有一根倾斜设置的出料管，所述机架上固设有与出料管端部连接的蠕动泵，出料管与蠕动泵的进液端连接，蠕动泵的出液端连接有一根滴管。

通过采用上述方案，将水样加入到储液腔中，蠕动泵可以使流速不随储液腔内液面的高低而变化，可以完全实现水样定量定时通过镉还原柱，从而保证每个水样准确的被还原，而且通过蠕动泵上的旋扭可以让流动瞬间停止和开启，也可以瞬间达到规定的流速，可以准确的让水样的液位接近镉筒颗粒的上部界面，从而减少倾倒水样时前后混合，保证单个水样不被交叉污染，不用重复操作倾倒水样到镉还原柱，当液面接近镉铜颗粒的上部界面时可以瞬时关闭，而不用担心镉还原柱进入空气，当倒入水样后再打开到设定的流速，水样能以固定流速通过镉还原柱，使试验所得到的数据稳定，曲线线性良好，相对标准偏差较小，且试验结果准确率高。

本实用新型进一步设置为：所述镉还原柱可拆卸连接于机架上。

通过采用上述方案，一段时间后，镉还原柱可能会损坏，镉还原柱与机架之间可拆卸，便于对镉还原柱进行拆卸和安装，即可对镉还原柱进行更换。

本实用新型进一步设置为：所述机架上设置有对镉还原柱进行固定的固定组件；所述固定组件包括固设于机架上的固定板，固定板远离机架的一侧开设有固定板远离机架的一侧开设有容纳镉还原柱的弧形槽，固定板的一端铰接有弧形的锁紧板，锁紧板与固定板对扣设置，固定板远离其与锁紧板铰接的一端转动连接有一根螺杆，螺杆上滑移连接有一块垫板，锁紧板远离其与固定板铰接的一端开设有缺口槽。

通过采用上述方案，将镉还原柱抵接于固定板的弧形槽内，再转动锁紧板至锁紧板对扣于固定板外，使锁紧板的内侧壁抵接于镉还原柱上，再转动螺杆至缺口槽内，使垫板抵接于锁紧板的外侧，即可将镉还原柱固定于机架上。

本实用新型进一步设置为：所述螺杆上套设有锁紧弹簧，锁紧弹簧的一端固定连接于螺杆远离固定板的一端，另一端固定连接于垫板上。

通过采用上述方案，将螺杆转动至缺口槽内以后，再使垫板沿螺杆的轴向滑移并压缩锁紧弹簧，当垫板抵接于锁紧板外侧时，锁紧弹簧能够将垫板抵紧，将镉还原柱与机架固定更牢固。

本实用新型进一步设置为：所述储液腔的外侧壁竖向开设有刻度线。

通过采用上述方案，刻度线能够便于工作人员准确的读取储液腔内的水样值，能够根据实验需要准确控制水样的用量，使测试结果更准确。

本实用新型进一步设置为：所述储液腔顶部可拆卸连接有滤网。

通过采用上述方案，滤网能够防止外界的垃圾等掉落至储液腔中，保证储液腔中水样的纯度，使测试结果更准确。

本实用新型进一步设置为：所述储液腔的内侧壁周向固设有凸棱，滤网放置于凸棱的顶部。

通过采用上述方案，滤网放置于凸棱的顶部，便于将滤网从凸棱的顶部取出，从而便于对滤网上的垃圾等进行清理。

本实用新型进一步设置为：所述储液腔的顶部固设有进料管，进料管上连接有电磁阀，储液腔上连接有控制进料管上的电磁阀打开的控制电路。

通过采用上述方案，当储液腔内的水自动下降到液面接近镉筒颗粒的上部界面时，控制电路能够控制进料管自动向储液腔内补水，防止工作人员不在一旁时，空气进入到镉还原柱内。

本实用新型进一步设置为：所述控制电路包括检测单元，检测单元能够实时检测储液腔内的液位值并将检测到的液位值输出；比较单元，比较单元连接检测单元并接收检测单元输出的液位值，当比较单元接收到检测单元输出的液位值时，将液位值与预设值进行比较，当液位值小于预设值时，输出高电平信号；控制单元，控制单元连接比较单元，当控制单元接收到比较单元输出的高电平信号时，控制电磁阀打开。

通过采用上述方案，检测单元实时检测储液腔内的液位值并将液位值传输给比较单元，比较单元将接收到的液位值与预设值进行比较，当液位值小于预设值时，向控制单元输出高电平信号，当控制单元接收到高电平信号时，控制电磁阀打开，使上料管自动向储液腔内补水。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：

1.通过在镉还原柱上连接有蠕动泵，蠕动泵可以使流速不随储液腔内液面的高低而变化，而且蠕动泵上的旋扭可以让流动瞬间停止和开启，也可以瞬间达到规定的流速，使试验所得到的数据稳定，曲线线性良好，相对标准偏差较小，且试验结果准确率高；

2.通过在储液腔的顶部可拆卸连接有滤网，滤网能够防止外界的垃圾等掉落至储液腔中，保证储液腔中水样的纯度，使测试结果更准确；

3.通过在储液腔的顶部连接有进料管，储液腔上连接有控制进料管自动向储液腔内补充水样的控制电路，储液腔内的水自动下降到液面接近镉筒颗粒的上部界面时，控制电路能够控制进料管自动向储液腔内补水，防止工作人员不在一旁时，空气进入到镉还原柱内。

附图说明

图1是实施例的轴测图；

图2是固定组件的结构示意图；

图3是镉还原柱的剖视图；

图4是图3的A部放大图；

图5是控制电路的结构示意图；

图6是浓度与吸光值的关系曲线图。

图中，1、机架；11、固定组件；111、固定板；1111、弧形槽；112、锁紧板；1121、缺口槽；113、螺杆；114、垫板；115、锁紧弹簧；2、镉还原柱；21、储液腔；211、凸棱；212、滤网；213、刻度线；214、进料管；2141、电磁阀；22、U型管；221、填充管；222、导料管；23、出料管；24、滴管；3、蠕动泵；31、旋钮；4、控制电路；41、检测单元；411、液位传感器；42、比较单元；43、控制单元。

具体实施方式

一种镉柱还原装置，参加图1，包括竖向设置的机架1，机架1的侧壁上可拆卸连接有镉还原柱2，机架1上固设有四个将镉还原柱2与机架1固定的固定组件11。

参见图1和图2，固定组件11包括固定连接于机架1上的固定板111，固定板111远离机架1的一侧开设有弧形槽1111，固定板111的一端铰接有弧形的锁紧板112，锁紧板112 与固定板111对扣设置，固定板111远离其与锁紧板112铰接的一端转动连接有一根螺杆113，螺杆113上滑移连接有一块垫板114，螺杆113与垫板114之间设置有套设于螺杆113上的锁紧弹簧115，锁紧弹簧115的一端固定连接于螺杆113的端部，另一端固定连接于垫板114 的侧壁，锁紧板112远离其与固定板111铰接端的一端开设有一个缺口槽1121。将镉还原柱 2抵接于固定板111的弧形槽1111内，再转动锁紧板112至锁紧板112对扣于固定板111外，使锁紧板112的内侧壁抵接于镉还原柱2上，再转动螺杆113至缺口槽1121内，使垫板114 抵接于锁紧板112的外侧，即可将镉还原柱2固定于机架1上。

参见图3，镉还原柱2包括一个储液腔21，储液腔21呈圆柱状，储液腔21的顶部敞口设置，储液腔21底部固设有一根与储液腔21内连通的U型管22，U型管22与储液腔21 连通的一侧为填充管221，填充管221内装有大量的镉铜颗粒(图中未显示)，另一侧为导料管222，导料管222的直径小于填充管221的直径，导料管222的顶部固定连接有一根倾斜设置的出料管23。

参见图3和图4，储液腔21的顶部敞口设置，储液腔21的顶部内侧壁周向固设有凸棱211，凸棱211的顶部放置有一个滤网212，滤网212能够防止外界的灰尘等掉落至储液腔21中，影响水样的纯度；储液腔21的侧壁上竖向设置有刻度线213，刻度线213能够便于工作人员准确读取储液腔21内的液位值，使试验数据更准确；储液腔21的底部靠近填充管221位置处固有一个液位传感器411，储液腔21的顶部连接有一根进料管214，进料管214上连接有一个电磁阀2141，进料管214的另一端与外部水样源连接，液位传感器411与电磁阀2141之间设置有控制电路4。

参见图5，控制电路4包括检测单元41、比较单元42以及控制单元43。检测单元41设置为液位传感器411，液位传感器411能够检测储液腔21内的水样液位值；液位传感器411的一端与电源VCC连接；比较单元42包括负向输入端与液位传感器411连接的比较器T，液位传感器411与比较器T之间串联耦接有电阻R1，比较器T的正向输入端串联耦接有预设值Vref，预设值Vref为储液腔21底部的最低液位值，比较器T的输出端依次串联耦接有电阻R2和三极管Q，三极管Q的发射极串联耦接有电源VCC和电阻R2，三极管Q的发射极串联耦接有电源VCC和电阻R，三极管Q的集电极串联耦接有电阻R，电阻R远离三极管Q 的一端接地，电磁阀2141串联耦接于电阻R与三极管Q之间，当比较器T输出高电平信号，三极管Q的集电极和发射极导通，控制电磁阀2141打开。当液位传感器411检测到的储液腔21内水样的液位值并将液位值传输给比较器T，比较器T将接收到的液位值与预设值Vref 进行比较，当检测到的液位值小于预设值Vref时，比较器T输出高电平信号，三极管Q的集电极和发射极导通，控制电磁阀2141打开，使水样自动经从上料管进入到储液腔21中。

参见图1，为了代替传统的旋钮31阀门来人工控制出料管23的流速，机架1的侧壁上固设有一个蠕动泵3，出料管23的端部与蠕动泵3进液端连接，蠕动泵3的出液端连接有滴管24，蠕动泵3上连接有控制调节蠕动泵3流速的旋钮31。蠕动泵3使通过镉还原柱2的出料管23的水样被动流出，和储液腔21内的液位高低没有关系，使实验过程中流速极易控制，保证了流速的稳定。

具体如下：在镉还原柱2的出料管23连接一个蠕动泵3，泵的流量是每分钟0---20ml。可随意调整，根据国标方法中规定，我们通过秒表、带刻度的量筒，设定记下了两个流速的位置，分别是：水样通过镉还原柱2被还原的时间(每分钟7ml)和活化时间(每分钟9ml)。通过加装蠕动泵3，流速不会随储液腔21内液面高低而变化，可以完全实现水样定量定时通过镉还原柱2，从而保证每个水样准确的被还原。而且通过蠕动泵3上的旋扭可以让流动瞬间停止和开启，也可以瞬间达到规定的流速，这样可以准确的让“溶液接近镉筒颗粒的上部界面”，从而减少倾倒水样时前后混合；保证单个水样不被交叉污染，不用重复操作倾倒水样到镉还原柱2，当液面接近镉铜颗粒的上部界面时可以瞬时关闭，而不用担心镉还原柱2进入空气，当倒入水样后再打开到设定的流速。

改进后的试验分析：我们使用1cm比色皿，T6新世纪紫外分光光度计，电子连续移 液管量取标准系列，使用优化后的镉还原柱2，水样以固定流速7ml/分钟通过镉还原柱2，依 据国标给定的浓度系列做的曲线，经过多次实验，曲线的相关系数都能维持在4个9以上，相 对标准偏差维持在0.6—1.2之间。其中一组数据如下表一所示：

序号	1	2	3	4	5	6
							标准系列ml	0	0.25	0.50	1.00	1.5	2.00
吸光值	0.011	0.033	0.055	0.098	0.142	0.185

其中浓度与吸光值的表格如下表二所示：

参见图6，表二的浓度与吸光值的关系图如附图6所示：表明吸光值与浓度之间呈线性增长，浓度越大，吸光值越大。

同时，多次标准水样测试结果都在标准值范围，如下表三所示：

镉还原柱2还原率实验：以固定流速(7ml/分钟)、1CM比色皿测定镉还原柱2还原率(％)，实验结果如下表四所示：

使用改进后的镉还原柱2，还原率基本稳定在98％，远大于方法中要求的95％。

试验结论：经过改进之后，使实验操作过程变得简单容易，水样能以固定流速通过镉还原柱2，所得到的数据稳定，曲线线性良好，相对标准偏差较小，准确度率高。

使用原理：将水样加入到储液腔21内，储液腔21内的水依次经过填充管221、导料管222、出料管23以及蠕动泵3，最后经滴管24流出，蠕动泵3上的旋钮31便于准确快速的控制滴管24流出的流速。

本具体实施方式的实施例均为本实用新型的较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种镉柱还原装置，包括机架(1)，机架(1)上设置有镉还原柱(2)，镉还原柱(2)包括储液腔(21)，储液腔(21)的顶部敞口设置，储液腔(21)底部固设有与储液腔(21)内连通的U型管(22)，U型管(22)与储液腔(21)连通的一侧为装有镉铜颗粒的填充管(221)，另一侧为导料管(222)，导料管(222)的顶部固定连接有一根倾斜设置的出料管(23)，其特征在于：

所述机架(1)上固设有与出料管(23)端部连接的蠕动泵(3)，出料管(23)与蠕动泵(3)的进液端连接，蠕动泵(3)的出液端连接有一根滴管(24)。

2.根据权利要求1所述的镉柱还原装置，其特征在于：所述镉还原柱(2)可拆卸连接于机架(1)上。

3.根据权利要求2所述的镉柱还原装置，其特征在于：

所述机架(1)上设置有对镉还原柱(2)进行固定的固定组件(11)；

所述固定组件(11)包括固设于机架(1)上的固定板(111)，固定板(111)远离机架(1)的一侧开设有固定板(111)远离机架(1)的一侧开设有容纳镉还原柱(2)的弧形槽(1111)，固定板(111)的一端铰接有弧形的锁紧板(112)，锁紧板(112)与固定板(111)对扣设置，固定板(111)远离其与锁紧板(112)铰接的一端转动连接有一根螺杆(113)，螺杆(113)上滑移连接有一块垫板(114)，锁紧板(112)远离其与固定板(111)铰接的一端开设有缺口槽(1121)。

4.根据权利要求3所述的镉柱还原装置，其特征在于：所述螺杆(113)上套设有锁紧弹簧(115)，锁紧弹簧(115)的一端固定连接于螺杆(113)远离固定板(111)的一端，另一端固定连接于垫板(114)上。

5.根据权利要求1所述的镉柱还原装置，其特征在于：所述储液腔(21)的外侧壁竖向开设有刻度线(213)。

6.根据权利要求1所述的镉柱还原装置，其特征在于：所述储液腔(21)顶部可拆卸连接有滤网(212)。

7.根据权利要求6所述的镉柱还原装置，其特征在于：所述储液腔(21)的内侧壁周向固设有凸棱(211)，滤网(212)放置于凸棱(211)的顶部。

8.根据权利要求1所述的镉柱还原装置，其特征在于：所述储液腔(21)的顶部固设有进料管(214)，进料管(214)上连接有电磁阀(2141)，储液腔(21)上连接有控制进料管(214)上的电磁阀(2141)打开的控制电路(4)。

9.根据权利要求8所述的镉柱还原装置，其特征在于：

所述控制电路(4)包括检测单元(41)，检测单元(41)能够实时检测储液腔(21)内的液位值并将检测到的液位值输出；

比较单元(42)，比较单元(42)连接检测单元(41)并接收检测单元(41)输出的液位值，当比较单元(42)接收到检测单元(41)输出的液位值时，将液位值与预设值进行比较，当液位值小于预设值时，输出高电平信号；

控制单元(43)，控制单元(43)连接比较单元(42)，当控制单元(43)接收到比较单元(42)输出的高电平信号时，控制电磁阀(2141)打开。

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