CN213302004U - 一种水质高锰酸盐指数在线分析仪 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种水质高锰酸盐指数在线分析仪，包括：水样取水单元、试剂存储单元、进样单元、高温消解比色单元和系统控制单元。本实用新型采用比色法测量高锰酸盐指数，相对滴定法减少人工校准氧化还原电极的工作，同时可以避免电极老化及污染对测试影响。本申请优化试剂取样流程，通过空气、纯水、空气的方式隔离试剂，可以防止管路中出现试剂混合现象，避免设备管路污染，提高设备监测精确度。同时在高温消解模组两侧均采集光强度，在溶液反应前后分别采集两侧的光强度，提高水样测试准确度。
Description
技术领域
本实用新型属于分析检测技术领域，特别涉及一种水质高锰酸盐指数在线分析仪。
背景技术
高锰酸盐指数主要用于饮用水和地表水水质，是反映水体中有机和无机可氧化物质污染的常用指标。高锰酸盐指数已被列入我国新的环境水质标准中，准确的实时监测水质高锰酸盐指数的需求越来越多。
国家标准中水质高锰酸盐指数实验室测定方法采用手工滴定的方法，需要人工操作，将水样、硫酸、高猛酸钾溶液混合后加热30分钟，然后加入草酸钠溶液至溶液变成无色，最后再用高猛酸钾溶液滴定至出现刚出现粉色且维持30秒。
在线监测的方法有滴定法和比色法，比色法利用计算混合溶液解热后剩余高猛酸钾溶液的浓度来计算高锰酸盐指数。比色法操作相对简单，周期短，所需试剂少。
目前国标中采用高猛酸盐指数测定方法主要为实验室手工法测定，参照标准GB11892-89《水质高锰酸盐指数的测定》。
市场上也存在一些自动化高锰酸盐在线检测仪，其大都采用滴定的方法，在水样、高锰酸钾试剂、硫酸试剂混合后加热30分钟，使用计量的草酸钠溶液还原剩余的高锰酸钾，再使用高锰酸钾试剂回滴草酸钠，在回滴的过程中需要使用氧化还原电极判定滴定临界点。
目前也出现一些采用比色法测量高锰酸盐指数的设备，此类设备使用光学传感器替代氧化还原电极，通过监测光经过反应室后的强度判断设备高锰酸盐指数，如专利号CN201811452703中提到的采用比色法测量高猛酸盐指数。
但现有技术存在以下缺点：(1)国标中的实验室手工法测试需要先取样品至实验室，然后经由手工操作测定，过程耗时较长，且水样需要转移。
(2)滴定法需要定时校准氧化还原电极，耗费人工，且使用过程中电极的老化及污染会影响测试精度。
(3)目前出现部分设备采用比色法测量高锰酸盐指数，但都是测量穿过反应室后的光线强度，没有对比发射与接收两侧实际光强度，影响设备检测的准确性，且对水样没有做一定的过滤处理，水样中的杂质容易引起测试的偏差。
(4)设备抽取各种试剂的过程中没有对试剂做隔离操作，容易导致试剂污染，影响设备测试准确度。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种水质高锰酸盐指数在线分析仪。为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：一种水质高锰酸盐指数在线分析仪，包括：水样取水单元、试剂存储单元、进样单元、高温消解比色单元和系统控制单元；
其中所述水样取水单元包括进水口、出水口、滤网和第一电动水阀，所述进水口通过管路依次连接滤网和第一电动水阀，所述第一电动水阀和出水口之间通过n型弯管连接；在n型弯管靠近第一电动水阀的一侧设置有取样口；
所述试剂存储单元包括硫酸箱、高锰酸钾箱、第一标液箱、第二标液箱、第一纯水箱、第二纯水箱和废液箱；
所述进样单元包括支管路、公共管路、柱塞泵、两位三通电磁阀和第一两通常闭电磁阀；所述取样口、硫酸箱、高锰酸钾箱、第一标液箱、第二标液箱、第一纯水箱以及空气分别通过支管路连接公共管路，公共管路的一端通过两位三通电磁阀分别连接第二纯水箱和柱塞泵，另一端通过第一两通常闭电磁阀连接到废液箱；
所述高温消解比色单元包括消解室、加热组件、温度传感器、光源发射器和两个光接收器；所述消解室一端通过支管路连接公共管路，另一端连接空气；所述消解室外部设置有加热组件，所述温度传感器设置在消解室内部，消解室一侧设置有光源发射器和光接收器，在对立侧设置有另一个光接收器；
所述消解室两端管路分别设置有第二两通常闭电磁阀和第三两通常闭电磁阀；
每个支路管上分别设置有一个电磁阀；
所述系统控制单元分别连接上述柱塞泵和各类电磁阀、电动阀，控制泵、电磁阀和电动阀的打开和关闭。
进一步的，消解室为透明玻璃制成。
进一步的，滤网和第一电动水阀之间的后端管路上设置有气泵，并在过滤网前端通过管路连接排水口，滤网前端的管路上设置有第二电动水阀。
第二电动水阀连接系统控制单元，系统控制单元控制第二电动水阀的打开和关闭。
进一步的，光源发射器为LED光源。
本实用新型采用比色法测量高锰酸盐指数，相对滴定法减少人工校准氧化还原电极的工作，同时可以避免电极老化及污染对测试影响。本申请优化试剂取样流程，通过空气、纯水、空气的方式隔离试剂，可以防止管路中出现试剂混合现象，避免设备管路污染，提高设备监测精确度。同时在高温消解模组两侧均采集光强度，在溶液反应前后分别采集两侧的光强度，提高水样测试准确度。
本实用新型还优化了水样进样前的处理，在取样前端加入过滤网，避免水样中杂质影响比色结果，过滤网后端配有气泵反吹，对过滤网进行反冲洗，每次使用前会使用气泵反吹过滤网，防止杂质堵塞过滤网，可长期使用，提高设备采集准确度。
附图说明
图1是实施例水质高锰酸盐指数在线分析仪的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
如图1所示的一种高锰酸盐指数在线分析仪，采用比色法进行监测，包括：水样取水单元、试剂存储单元、进样单元、高温消解比色单元和系统控制单元。
水样取水单元包括进水口1、第一电动水阀2、第二电动水阀3、过滤网4、气泵5和出水口6。通过管路依次连接的进水口、滤网、气泵和第一电动水阀，第一电动水阀和出水口之间通过n型弯管7连接；在n型弯管靠近第一电动水阀的一侧设置有取样口8。过滤网前端通过管路连接排水口，滤网前端的管路上设置有第二电动水阀。
通过过滤网去除水样中的固体杂质，避免杂质对比色产生影响。气泵用于反向吹空气，用于去除在滤网表面的杂质，避免滤网堵塞。
试剂存储单元包括硫酸箱9、高锰酸钾箱10、第一标液箱11、第二标液箱12、第一纯水箱13、第二纯水箱14和废液箱15。
进样单元包括支管路、公共管路16、柱塞泵17、两位三通电磁阀18和第一两通常闭电磁阀19。
取样口、硫酸箱、高锰酸钾箱、第一标液箱、第二标液箱、第一纯水箱以及空气分别通过支管路(③到⑨)连接公共管路，公共管路的一端通过两位三通电磁阀分别连接第二纯水箱和柱塞泵，另一端通过第一两通常闭电磁阀连接到废液箱。
高温消解比色单元包括消解室20、加热组件、温度传感器21、光源发射器22和两个光接收器(23a、23b)。消解室为透明玻璃制成，消解室一端通过支管路⑩连接公共管路，另一端连接空气。消解室外部设置有加热组件，温度传感器设置在消解室内部。消解室一侧设置有光源发射器和光接收器，在对立侧设置有另一个光接收器。
消解室两端管路分别设置有第二两通常闭电磁阀24和第三两通常闭电磁阀25。
进样单元的支路管上分别设置有一个电磁阀(SV2_1到SV2_8)。
设备开机首先对管路中的空气进行排空，通过打开两位三通电磁阀，使柱塞泵与第二纯水箱之间的公共管路的①部分连通，控制柱塞泵向下运动满量程，吸取纯水；关闭两位三通，打开第一两通常闭电磁阀，控制柱塞泵向上运动满量程，通过公共管路的②部分排出柱塞泵及管路中的空气；多次重复上述步骤，直至柱塞泵及管路中充满纯水。
排出柱塞泵及管路中的空气后，需要对电磁阀组与各个支管路进行排空气。
打开第一纯水箱支路电磁阀(SV2_7),使公共管路的②部分与第一纯水箱之间的支管路⑨连通，控制柱塞泵向下运动满量程，吸取纯水；关闭第一纯水箱支路电磁阀(SV2_7)，打开第一两通常闭电磁阀，控制柱塞泵向上运动满量程，通过公共管路的②部分排出管路中的空气；多次重复上述步骤，直至支管路⑨中充满纯水。
通过隔离的方式准备其他各个支管路。打开空气支管路电磁阀(SV2_2)，使公共管路的②部分与空气支管路④连通，控制柱塞泵向下运行满量程的10％，使得公共管路的②部分吸取柱塞泵满量程10％的空气，关闭空气支管路电磁阀(SV2_2)。打开第一纯水箱支管路电磁阀(SV2_7)，控制柱塞泵向下运行满量程的10％，使得公共管路的②部分吸取柱塞泵满量程10％的纯水，关闭第一纯水箱支管路电磁阀(SV2_7)。打开空气支管路(SV2_2)，使公共管路的②部分与空气支管路④连通，控制柱塞泵向下运行满量程的10％，使得公共管路的②部分吸取柱塞泵满量程10％的空气，关闭空气支路电磁阀(SV2_2)。打开水样支管路电磁阀(SV2_1)，控制柱塞泵向下运行满量程的70％，使得公共管路的②部分吸取柱塞泵满量程70％的水样，关闭水样支管路电磁阀(SV2_1)。打开第一两通常闭电磁阀，控制柱塞泵向上运动满量程，排出公共管路的②部分中吸取的空气、纯水和水样；多次重复上述步骤，直至支管路③中充满水样。依照准备水样管路方式分别准备连接硫酸箱、高锰酸钾箱、第一标液箱、第二标液的支管路。
开机准备工作完成后进入正常作业流程，打开第一纯水箱支管路电磁阀(SV2_7)，控制柱塞泵向下运行满量程的100％，使得公共管路的②部分吸取柱塞泵满量程100％的纯水，关闭第一纯水箱支管路电磁阀(SV2_7)。打开第二两通常闭电磁阀和第三两通常闭电磁阀，控制柱塞泵向上运动满量程。重复此操作给消解室里加满纯水，对消解模组进行清洗浸泡，浸泡一段时间后通过前述隔离的方式吸取高温消解比色单元内的溶液，打开第一两通常闭电磁阀，控制柱塞泵吸取、排出高温消解比色单元内的液体，重复上述步骤，直至排空高温消解比色单元内的液体。
打开第二电动水阀，关闭第一电动水阀，启动气泵，对过滤网进行反吹冲洗1min，打开第一电动水阀，关闭第二电动水阀。等待1min后重复一次。
通过前述隔离的方式分别吸取一定量的水样、硫酸、高锰酸钾试剂加入到高温消解比色单元。
试剂加入结束后打开空气支管路电磁阀(SV2_2)，使公共管路的②部分与空气支管路④连通，控制柱塞泵向下运行满量程的100％，使得公共管路的②部分吸取柱塞泵满量程100％的空气，关闭空气支管路电磁阀(SV2_2)；打开第二两通常闭电磁阀和第三两通常闭电磁阀，控制柱塞泵向上运动满量程。向消解室中冲入空气，多次重复上述步骤，实现搅拌混合试剂的效果。
打开高温消解比色单元的LED光源，分别读取两侧光接收器数据。
打开高温消解比色单元的加热功能，将溶液温度加热到90℃，并持续90℃的温度30分钟。加热过程中定时采用前述充入空气的方式对混合试剂进行搅拌，保证试剂均匀。30分钟后再次读取两侧光接收器数据，控制系统根据反应前后读取的数据，查找校准时存储的数据曲线计算出测试水样的高锰酸盐指数。
使用风扇吹高温消解比色单元的方法降温，等待消解室内部温度降下来后，通过前述隔离的方式吸取消解室内部溶液，排出至废液瓶中。
上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，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 (5)
1.一种水质高锰酸盐指数在线分析仪，其特征在于包括：水样取水单元、试剂存储单元、进样单元、高温消解比色单元和系统控制单元；
其中所述水样取水单元包括进水口、出水口、滤网和第一电动水阀，所述进水口通过管路依次连接滤网和第一电动水阀，所述第一电动水阀和出水口之间通过n型弯管连接；在n型弯管靠近第一电动水阀的一侧设置有取样口；
所述试剂存储单元包括硫酸箱、高锰酸钾箱、第一标液箱、第二标液箱、第一纯水箱、第二纯水箱和废液箱；
所述进样单元包括支管路、公共管路、柱塞泵、两位三通电磁阀和第一两通常闭电磁阀；
所述取样口、硫酸箱、高锰酸钾箱、第一标液箱、第二标液箱、第一纯水箱以及空气分别通过支管路连接公共管路，公共管路的一端通过两位三通电磁阀分别连接第二纯水箱和柱塞泵，另一端通过第一两通常闭电磁阀连接到废液箱；
所述高温消解比色单元包括消解室、加热组件、温度传感器、光源发射器和两个光接收器；
所述消解室一端通过支管路连接公共管路，另一端连接空气；所述消解室外部设置有加热组件，所述温度传感器设置在消解室内部，消解室一侧设置有光源发射器和光接收器，在对立侧设置有另一个光接收器；
所述消解室两端管路分别设置有第二两通常闭电磁阀和第三两通常闭电磁阀；
每个支路管上分别设置有一个电磁阀；
所述系统控制单元分别连接上述柱塞泵和各类电磁阀、电动阀，控制泵、电磁阀和电动阀的打开和关闭。
2.根据权利要求1所述的水质高锰酸盐指数在线分析仪，其特征在于：所述消解室为透明玻璃制成。
3.根据权利要求1所述的水质高锰酸盐指数在线分析仪，其特征在于：所述滤网和第一电动水阀之间的后端管路上设置有气泵，并在过滤网前端通过管路连接排水口，滤网前端的管路上设置有第二电动水阀。
4.根据权利要求3所述的水质高锰酸盐指数在线分析仪，其特征在于：所述第二电动水阀连接系统控制单元，系统控制单元控制第二电动水阀的打开和关闭。
5.根据权利要求1所述的水质高锰酸盐指数在线分析仪，其特征在于：所述光源发射器为LED光源。
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