CN213843015U - 硅水质分析仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种硅水质分析仪，包括控制单元、采集单元、反应单元和分析单元，反应单元包括相互连通的消解池和反应池，反应过程中通过供液阀和供液管向消解池中供应消解液进行消解，并向反应池中供应反应液和还原液进行反应、得到蓝色络合物，通过分光光度法进行检测，即可对水样中的硅含量进行准确地定量分析，从而实现全自动检测。该分析仪采用小剂量检测方式，样品用量少，检测过程中可有效节约试剂，同时检测精度高，能达到ppm甚至ppb级别的精度；加热装置和冷凝管可调节整体反应过程中的温度，以适应反应的需求；反应单元还配有用于输送清洗液的管路，能够实现每次检测完成后自动进行清洗，防止对下一个样品的检测造成干扰。

Description

硅水质分析仪

技术领域

本实用新型属于水质检测领域，特别涉及一种硅水质分析仪。

背景技术

硅是地壳中除氧以外含量最多的元素，是地壳的重要组成成分。水体中的硅主要有溶解态硅酸盐(DSi)、生物硅(PBSi)和成岩硅(LSi)三种形态，其中溶解态硅主要以H₄SiO₄的形式存在，可直接被生物利用，也是决定硅藻生长繁殖的重要养分。硅酸盐被浮游植物吸收后主要转化成无定形硅(SiO₂·nH₂O)、以及组成硅藻等浮游植物的硅质壳，另有少量用来调节浮游植物的生物合成。在硅缺乏的情况下，硅藻细胞壁中硅的含量减少、导致细胞壁变薄，从而会影响硅藻的生长繁殖和群落结构。因此，对水体中的可溶性硅进行准确测定，对于预测硅藻生长趋势甚至乃至水华形成几率都有着重要意义。另外，对石油、化工、电力等领域而言，水中的硅会对一些设备的正常运行产生影响，因此也需要对硅的含量进行检测。目前，比色法由于其准确、简便、快速等优点被广泛应用于硅的检测中，但此法在检测前需要逐一制备样品，需要耗费较多的人工操作，灵活性不足。而现有技术中暂时缺少能够实现通过比色法对水样中硅含量进行全自动检测的设备。

实用新型内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种硅水质分析仪。

本实用新型具体技术方案如下：

本实用新型提供了一种硅水质分析仪，包括控制单元、采集单元、反应单元、分析单元，所述反应单元包括相互连通的消解池和透光的反应池，所述消解池与所述反应池的连接管路上设有输液泵；所述反应单元还包括接入所述消解池中的第一供液管以及接入所述反应池中的第二供液管和第三供液管，所述第一供液管通过第一供液阀连接盛装有消解液的第一储液桶，所述第二供液管通过第二供液阀连接盛装有反应液的第二储液桶，所述第三供液管通过第三供液阀连接盛装有还原液的第三储液桶，所述反应池底部设有排液阀，所述采集单元采集水样并注入所述消解池后，所述控制单元依次控制所述第一供液阀、所述输液泵、所述第二供液阀以及所述第三供液阀开启和关闭，并且同一时间只有一处开启；所述分析单元包括在所述反应池两侧相对设置的红外光源和光度计传感器。

进一步地，所述消解池底部设有加热装置，所述连接管路上缠绕布设有冷凝管。

进一步地，所述采集单元包括容纳多个水样的样品盘，还包括相互连接的机械臂和自动进样针、以及由所述控制单元控制的第一驱动电机和第二驱动电机，所述第一驱动电机驱动所述机械臂水平移动，所述第二驱动电机驱动所述机械臂上下移动。

进一步地，所述反应单元还包括接入所述消解池中的第四供液管，所述第四供液管通过所述第四供液阀连接盛装有清洗液的第四储液桶；所述反应池连接有排液管，所述排液管端部连接废液桶；当所述分析单元暂停工作时，所述控制单元控制所述第四供液阀、所述输液泵以及所述排液阀同时开启、并依次关闭。

进一步地，还包括柜体，所述柜体从上到下分为第一舱室和第二舱室，所述控制单元和所述采集单元设在所述第一舱室内，所述反应单元和所述分析单元设在所述第二舱室内。

进一步地，所述柜体上设有显示屏，所述柜体内部设有传感器组，所述传感器组包括温度传感器、湿度传感器以及压力传感器，所述控制器接收所述传感器组测得的数据、并在所述显示屏上进行显示。

本实用新型的有益效果如下：本实用新型提供了一种硅水质分析仪，包括控制单元、采集单元、反应单元和分析单元，反应单元包括相互连通的消解池和反应池，反应过程中通过供液阀和供液管向消解池中供应消解液进行消解，并向反应池中供应反应液和还原液进行反应、得到蓝色络合物，之后在红外光源的照射下、利用光度计传感器检测其在660nm波长处的吸光度值，即可对水样中的硅含量进行准确地定量分析，从而实现全自动检测。该分析仪采用小剂量检测方式，样品用量少，检测过程中可有效节约试剂，同时检测精度高，能达到ppm甚至ppb级别的精度；加热装置和冷凝管可调节整体反应过程中的温度，以适应反应的需求；反应单元还配有用于输送清洗液的管路，能够实现每次检测完成后自动进行清洗，防止对下一个样品的检测造成干扰；显示屏和传感器组配合、可有效实现对仪器运行状态的监控和可视化展示，方便工作人员及时发现异常并进行处理。

附图说明

图1为实施例提供的硅水质分析仪中反应单元的结构示意图；

图2为实施例提供的硅水质分析仪中采集单元的结构示意图；

图3为实施例提供的硅水质分析仪的结构示意图。

其中：1、消解池；101、第一供液管；102、第一供液阀；103、第一储液桶；104、输液泵；105、第四供液管；106、第四供液阀；107、第四储液桶；2、反应池；201、第二供液管；202、第二供液阀；203、第二储液桶；204、第三供液管；205、第三供液阀；206、第三储液桶；207、排液阀；208、排液管；209、废液桶；3、红外光源；4、光度计传感器；5、冷凝管；6、样品盘；61、机械臂；62、自动进样针；63、第一驱动电机；64、第二驱动电机；7、柜体；71、第一舱室；72、第二舱室；73、显示屏；74、传感器组。

具体实施方式

下面结合附图和以下实施例对本实用新型作进一步详细说明。

实施例

如图1所示，本实施例提供了一种硅水质分析仪，包括控制单元(选用型号为STC12C5A60S2的单片机芯片，其上集成有数据采集、数据处理、数据分析、数据显示、逻辑判断、通路切换等各种控制电路，用以执行分析仪的各项功能)、采集单元、反应单元、分析单元，反应单元包括相互连通的消解池1和透光的反应池2，消解池1与反应池2的连接管路上设有输液泵104；反应单元还包括接入消解池1中的第一供液管101以及接入反应池2中的第二供液管201和第三供液管204，第一供液管101通过第一供液阀102连接盛装有消解液的第一储液桶103，第二供液管201通过第二供液阀202连接盛装有反应液(钼酸盐)的第二储液桶203，第三供液管204通过第三供液阀205连接盛装有还原液(维生素C)的第三储液桶206，反应池2底部设有排液阀207，采集单元采集水样并注入消解池1后，控制单元依次控制第一供液阀102、输液泵104、第二供液阀202以及第三供液阀205开启和关闭，并且同一时间只有一处开启；分析单元包括在反应池2两侧相对设置的红外光源3和光度计传感器4(采用OUSAF11型号的光度计传感器)。上述所有阀门均采用微型蠕动阀，以便于控制较低的流速，从而节约试剂、实现低剂量检测；各个蠕动泵每次开启和关闭的时间以及释放的液体量均为根据反应需要事先设定，由控制单元具体操控。

工作时，首先启动设备，待仪器自动调试完毕后，由控制单元控制采集单元吸取样品并注入消解池1中，此时第一供液阀102开启、将第一储液桶103中的消解液(酸液)通过第一供液管101释放到消解池1中对水样进行消解，消解结束后开启输液泵104、将消解后的水样转移到反应池2中；之后，开启第二供液阀202、将第二储液桶203中的反应液(钼酸盐)通过第二供液管201添加到反应池2中，同时开启第三供液阀205、将第三储液桶206中的还原液(维生素C)通过第三供液管204添加到反应池2中，可溶性硅离子在酸性介质中能与钼酸盐离子反应、并被抗坏血酸还原为蓝色络合物；待反应结束后，在红外光源3的照射下、利用光度计传感器4检测其在660nm波长处的吸光度值，即可对水样中的硅含量进行准确地定量分析。待检测结束后，开启反应池2底部的排液阀207，将混合液排出，即可完成检测。

在一些具体的实施例中，消解池1底部设有加热装置，可以在消解过程中进行加热、以促进消解反应进行；同时，在连接管路上缠绕布设有冷凝管5(连接外部水源)，可以在输送消解后的水样的过程中对其进行降温、使之达到适宜检测的温度。

如图2所示，在一些具体的实施例中，采集单元包括容纳多个水样的样品盘6，还包括相互连接的机械臂61和自动进样针62、以及由控制单元控制的第一驱动电机63和第二驱动电机64，第一驱动电机63驱动机械臂61水平移动，第二驱动电机64驱动机械臂61上下移动。通过第一驱动电机63和第二驱动电机64配合，可以将机械臂61调整到适宜的位置，从而使自动进样针62可以插入样品盘6上特定位置的样品瓶中进行取样。

在一些具体的实施例中，反应单元还包括接入消解池1中的第四供液管105，第四供液管105通过第四供液阀106连接盛装有清洗液的第四储液桶107；反应池2连接有排液管208，排液阀207设在排液管208上，排液管208端部连接废液桶209；当分析单元暂停工作时，控制单元控制第四供液阀106、输液泵104以及排液阀207同时开启、并依次关闭。

在一个样品检测完成、样品混合液通过排液阀207被排出后，控制单元控制第四供液阀106开启，将第四储液桶107内的的清洗液通过第四供液管105添加到消解池1中，此时由于输液泵104和排液阀207也开启，使得清洗液可以从消解池1流入反应池2中、并最终排放到废液桶201中；通过连续数秒至数十秒的冲洗，可以将消解池1、反应池2以及管路中残留的微量的硅清洗干净，从而实现每次检测完成后自动进行清洗、防止对下一个样品的检测造成干扰。

如图3所示，在一些具体的实施例中，该分析仪还包括柜体7，柜体7从上到下分为第一舱室71和第二舱室72，控制单元和采集单元设在第一舱室71内，反应单元和分析单元设在第二舱室72内。分区的设计可以将电控部分和化学反应部分相互隔离，从而防止互相干扰。

具体实施时，柜体7上设有显示屏73，柜体7内部设有传感器组74，传感器组74包括温度传感器、湿度传感器以及压力传感器，控制器接收传感器组74测得的数据、并在显示屏73上进行显示，以便对分析仪的工作状态进行监测，当发现异常情况时可以及时进行处理。

上述检测仪对水中硅的检测量程为0～5mg/L，并且可根据现场实际水样进行扩展；对样品和试剂的需求量小，可以实现ppm甚至ppb级别精度的检测。

本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种硅水质分析仪，其特征在于，包括控制单元、采集单元、反应单元、分析单元，所述反应单元包括相互连通的消解池(1)和透光的反应池(2)，所述消解池(1)与所述反应池(2)的连接管路上设有输液泵(104)；所述反应单元还包括接入所述消解池(1)中的第一供液管(101)以及接入所述反应池(2)中的第二供液管(201)和第三供液管(204)，所述第一供液管(101)通过第一供液阀(102)连接盛装有消解液的第一储液桶(103)，所述第二供液管(201)通过第二供液阀(202)连接盛装有反应液的第二储液桶(203)，所述第三供液管(204)通过第三供液阀(205)连接盛装有还原液的第三储液桶(206)，所述反应池(2)底部设有排液阀(207)，所述采集单元采集水样并注入所述消解池(1)后，所述控制单元依次控制所述第一供液阀(102)、所述输液泵(104)、所述第二供液阀(202)以及所述第三供液阀(205)开启和关闭，并且同一时间只有一处开启；所述分析单元包括在所述反应池(2)两侧相对设置的红外光源(3)和光度计传感器(4)。

2.如权利要求1所述的硅水质分析仪，其特征在于，所述消解池(1)底部设有加热装置，所述连接管路上缠绕布设有冷凝管(5)。

3.如权利要求1所述的硅水质分析仪，其特征在于，所述采集单元包括容纳多个水样的样品盘(6)，还包括相互连接的机械臂(61)和自动进样针(62)、以及由所述控制单元控制的第一驱动电机(63)和第二驱动电机(64)，所述第一驱动电机(63)驱动所述机械臂(61)水平移动，所述第二驱动电机(64)驱动所述机械臂(61)上下移动。

4.如权利要求1所述的硅水质分析仪，其特征在于，所述反应单元还包括接入所述消解池(1)中的第四供液管(105)，所述第四供液管(105) 通过第四供液阀(106)连接盛装有清洗液的第四储液桶(107)；所述反应池(2)连接有排液管(208)，所述排液阀(207)设在所述排液管(208)上，所述排液管(208)端部连接废液桶(209)；当所述分析单元暂停工作时，所述控制单元控制所述第四供液阀(106)、所述输液泵(104)以及所述排液阀(207)同时开启、并依次关闭。

5.如权利要求1～4中任一项所述的硅水质分析仪，其特征在于，还包括柜体(7)，所述柜体(7)从上到下分为第一舱室(71)和第二舱室(72)，所述控制单元和所述采集单元设在所述第一舱室(71)内，所述反应单元和所述分析单元设在所述第二舱室(72)内。

6.如权利要求5所述的硅水质分析仪，其特征在于，所述柜体(7)上设有显示屏(73)，所述柜体(7)内部设有传感器组(74)，所述传感器组(74)包括温度传感器、湿度传感器以及压力传感器，控制器接收所述传感器组(74)测得的数据、并在所述显示屏(73)上进行显示。

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