CN215812612U - 一种全自动化学需氧量测定仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于水质样品检测技术领域，具体涉及一种全自动化学需氧量测定仪。本实用新型提供了一种全自动化学需氧量测定仪，包括样品架，所述样品架设置为绕中心旋转的盘状结构，所述样品架上设置有若干个样品放置点；冷凝盘，所述冷凝盘设置为固定的盘状结构，所述冷凝盘上设置有若干个冷凝管放置点，所述样品放置点和冷凝管放置点的数量和位置相对设置；第一加液机械臂，所述第一加液机械臂绕所述冷凝盘中点旋转，用于向每一个所述冷凝管放置点添加试剂；第二加液机械臂，所述第二加液机械臂设置在所述样品架同一高度，用于在所述样品架转动一圈的过程中向每一个所述样品放置点添加试剂。

Description

一种全自动化学需氧量测定仪

技术领域

本实用新型属于水质样品检测技术领域，具体涉及一种全自动化学需氧量测定仪。

背景技术

化学需氧量COD(Chemical Oxygen Demand)是以化学方法测量水样中需要被氧化的还原性物质的量。废水、废水处理厂出水和受污染的水中，能被强氧化剂氧化的物质(一般为有机物)的氧当量。在河流污染和工业废水性质的研究以及废水处理厂的运行管理中，它是一个重要的而且能较快测定的有机物污染参数，常以符号COD表示。针对水体中化学需氧量的监测方法，中华人民共和国生态环境部制定了标准《水质化学需氧量的测定重铬酸盐法》；该标准中规定了测量方法包括诸多步骤，实验过程繁琐复杂，对试剂添加精度要求较高，其中包括浓硫酸等腐蚀性试剂，手动操作完成实验需要耗费巨大的人员精力，实验结构难以保证准确，且有可能带来实验试剂对人体的伤害。

本实用新型提供的测定仪适用于国家标准方法《水质化学需氧量的测定重铬酸盐法》(HJ828-2017)，可将该标准方法的手动操作过程全自动化完成。主要过程包括：自动识别样品是否摆放正确、自动添加硫酸汞、自动添加重铬酸钾、自动通冷凝水、自动加热消解、自动冷却降温、自动添加硫酸银-硫酸、自动添加纯水、自动添加指示剂试亚铁灵、并自动使用硫酸亚铁铵滴定、并自动开启颜色识别系统进行滴定终点判断，自动计算水样的化学需氧量。

本实用新型提供的设备可完全替代人工，将手动实验繁琐的实验流程全自动化完成，并且可避免实验试剂对人体的伤害(其中具有浓硫酸等试剂)。有效解放人力，并可提高效率。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供了一种全自动化学需氧量测定仪，包括

样品架，所述样品架设置为绕中心旋转的盘状结构，所述样品架上设置有若干个样品放置点；

冷凝盘，所述冷凝盘设置为固定的盘状结构，所述冷凝盘上设置有若干个冷凝管放置点，所述样品放置点和冷凝管放置点的数量和位置相对设置；

第一加液机械臂，所述第一加液机械臂绕所述冷凝盘中点旋转，用于向每一个所述冷凝管放置点添加试剂；

第二加液机械臂，所述第二加液机械臂设置在所述样品架同一高度，用于在所述样品架转动一圈的过程中向每一个所述样品放置点添加试剂。

作为一种优选的技术方案，还包括试剂瓶，所述试剂瓶放置在所述样品架上，所述试剂瓶上部设置有圆形肩部结构；所述试剂瓶上方开口设置为直径由上到下逐渐缩小的碗口形状。

作为一种优选的技术方案，还包括冷凝管，所述冷凝管设置在所述样品架上；所述冷凝管下端设置为直径由上到下逐渐缩小的椎体形状。

作为一种优选的技术方案，还包括加热板，所述加热板设置在所述样品架的下方，所述加热板边缘设置为开口向上的槽型结构。

作为一种优选的技术方案，所述加热板连接有升降电机，所述加热板的位置包括高位状态和低位状态，当所述加热板处于高位状态，所述试剂瓶下端伸入所述加热板的槽型结构中，所述试剂瓶的肩部结构脱离与所述样品架的接触，所述试剂瓶的上端和所述冷凝管的下端配合接触。

作为一种优选的技术方案，所述加热板连接有升降电机，所述加热板的位置包括高位状态和低位状态，当所述加热板处于低位状态，所述加热板和所述试剂瓶脱离接触，所述试剂瓶通过所述肩部结构悬挂设置在所述样品架上。

作为一种优选的技术方案，还包括注射泵，所述注射泵设置为多管路注射泵，所述注射泵分别于所述第一加液机械臂和第二加液机械臂相通。

作为一种优选的技术方案，还包括散热扇，所述散热扇设置在所述加热板下方。

作为一种优选的技术方案，还包括电脑，所述电脑内设置有控制计算系统，所述控制计算系统连接所述第一加液机械臂、第二加液机械臂、加热板、升降电机、注射泵；还包括摄像头，所述摄像头设置在所述样品架上方，所述摄像头接入所述控制计算系统。

作为一种优选的技术方案，所述冷凝盘上设置有第一废液位，所述样品架同一高度上设置有第二废液位。

有益效果：

(1)本实用新型提供了一种全自动化学需氧量测定仪，用于全自动测量水体中的化学需氧量，通过将实验测量过程自动化，可完全替代人工，将手动实验繁琐的实验流程全自动化完成，并且可避免实验试剂对人体的伤害(其中具有浓硫酸等试剂)。有效解放人力，并可提高工作效率。

(2)本实用新型中，通过设计冷凝管和试剂瓶的配合结构，使冷凝管和试剂瓶可以实现自动对接，同时在冷凝管和试剂瓶之间又不设置任何锁定结构，从而又可以实现在重力作用下的自动脱离，完全释放人力，达成全自动试验过程。

(3)本实用新型中，申请人创造性地设置可上下移动的加热盘，与试剂瓶的肩部结构配合，加热盘上升顶起试剂瓶脱离样品盘与冷凝管对接，完成实验过程中加热和冷凝的部分，下降加热盘又可以让试剂瓶回到样品盘上，整个过程无需人为操作，即可完成符合实验要求的全部动作。

(4)本实用新型中，在冷凝盘上设置第一废液位，作为第一加液机械臂的原点位置，在样品架同一高度设置第二废液位，作为第二加液机械臂的原点位置，方便控制计算系统对试验全流程进行精准控制；同时合理设置第一加液机械臂的和第二加液机械臂的加液方式，第一加液机械臂采用机械臂转动，冷凝管不动的方式，充分利用冷凝盘上方空间，第一加液机械臂绕一点转动，精度高，传动方便；第二加液机械臂采用样品盘转动，机械臂设置在侧边的结构，防止第二加液机械臂影响试剂瓶的上升和下降。

附图说明

图1是本实用新型提供的一种全自动化学需氧量测定仪的结构示意图；

图2是内部结构示意图；

图3是内部结构示意图；

图4是试剂瓶结构示意图；

图5是冷凝管结构示意图；

1-样品架、2-冷凝盘、3-第一加液机械臂、4-第二加液机械臂、5-试剂瓶、6-冷凝管、7-加热板、8-升降电机、9-注射泵、10-散热扇、11-电脑、12-第一废液位、13-第二废液位。

具体实施方式

根据图1-5所示的一种全自动化学需氧量测定仪，包括

样品架1，所述样品架1设置为绕中心旋转的盘状结构，所述样品架1上设置有若干个样品放置点；

冷凝盘2，所述冷凝盘2设置为固定的盘状结构，所述冷凝盘2上设置有若干个冷凝管放置点，所述样品放置点和冷凝管放置点的数量和位置相对设置；

第一加液机械臂3，所述第一加液机械臂3绕所述冷凝盘2中点旋转，用于向每一个所述冷凝管放置点添加试剂；

第二加液机械臂4，所述第二加液机械臂4设置在所述样品架1同一高度，用于在所述样品架1转动一圈的过程中向每一个所述样品放置点添加试剂。

还包括试剂瓶5，所述试剂瓶5放置在所述样品架1上，所述试剂瓶5上部设置有圆形肩部结构；所述试剂瓶5上方开口设置为直径由上到下逐渐缩小的碗口形状。

在一些优选的实施方式中，还包括冷凝管6，所述冷凝管6设置在所述样品架1上；所述冷凝管6下端设置为直径由上到下逐渐缩小的椎体形状。

在一些优选的实施方式中，还包括加热板7，所述加热板7设置在所述样品架1的下方，所述加热板7边缘设置为开口向上的槽型结构。

在一些优选的实施方式中，所述加热板7连接有升降电机8，所述加热板7的位置包括高位状态和低位状态，当所述加热板7处于高位状态，所述试剂瓶5下端伸入所述加热板7的槽型结构中，所述试剂瓶5的肩部结构脱离与所述样品架1的接触，所述试剂瓶5的上端和所述冷凝管6的下端配合接触。

在一些优选的实施方式中，所述加热板7连接有升降电机8，所述加热板7的位置包括高位状态和低位状态，当所述加热板7处于低位状态，所述加热板7和所述试剂瓶5脱离接触，所述试剂瓶5通过所述肩部结构悬挂设置在所述样品架1上。

在一些优选的实施方式中，还包括注射泵9，所述注射泵9设置为多管路注射泵9，所述注射泵9分别于所述第一加液机械臂3和第二加液机械臂4相通。

在一些优选的实施方式中，还包括散热扇10，所述散热扇10设置在所述加热板7下方。

在一些优选的实施方式中，还包括电脑11，所述电脑11内设置有控制计算系统，所述控制计算系统连接所述第一加液机械臂3、第二加液机械臂4、加热板7、升降电机8、注射泵9；还包括摄像头，所述摄像头设置在所述样品架1上方，所述摄像头接入所述控制计算系统。

在一些优选的实施方式中，所述冷凝盘2上设置有第一废液位12，所述样品架1同一高度上设置有第二废液位13。

试验方法：

1、实验人员将样品放置在样品盘上。

2、通过电脑编辑软件进行样品位置设置。

3、将注射泵通到外部的管路放入相应的药品瓶中。

4、开启软件自动化进行样品化学需氧量(CODcr)的测定(测定过程如下)。

5、第一加液机械臂回到第一废液位、第二加液机械臂回到第二废液位。

6、样品架(设置为20位转盘)带动样品转动，电脑通过摄像机拍摄每个样品位置是否有样品，并对比软件设置。判读是否正确摆放样品，防止设置样品后未摆放样品，导致本测定仪分析故障。

7、样品判读完成，样品架复位，在每个样品中添加试剂硫酸汞溶液(通过注射泵进行注射试剂，注射试剂流程如下)

7.1、设备第二加液机械臂复位并定位到第二废液位，注射泵通过硫酸汞试剂对应的管路抽取硫酸汞试剂，抽取完成；排放到第二加液机械臂对应的管路，通过该过程对第二加液机械臂上的管路进行润洗，为每个样品加该试剂做好准备

注：设备第二加液机械臂具有从注射泵连接的管路(注射泵设置为为9通注射泵，即注射泵上的注射器可以于注射泵上的旋转阀配合连接9根管路，分别通到不同流路系统)

7.2、试剂管路润洗完成，样品架转动，第二加液机械臂运行到试剂瓶上方，通过样品架转动第二加液机械臂分别定位不同样品，并通过注射泵向不同的样品中加入2ml硫酸汞

8、硫酸汞溶液添加完成，通过相同的试剂添加流程每个样品中再添加5ml的重铬酸钾溶液，添加完成，样品盘复位到初始位置。

9、试剂添加完成，启动加热板升降电机，加热板上升，加热板上升过程中先跟试剂瓶接触，再带动试剂瓶从样品盘中上升，并在上升过程中试剂瓶于冷凝管自动化对接

10、试剂瓶于冷凝管自动对接完成，第一加液机械臂自动复位到第一废液位，通过与上面试剂润洗相同的步骤通过对应的管路润洗第一废液位的管路。润洗完成为下一步试剂添加做好准备(第一机械臂加液口在冷凝管上口的上方，可以运行整个圆形轨迹，分别与20个样品位上的冷凝管对应)

11、通过第一加液机械臂与注射泵上的管路从冷凝管的上口添加15ml硫酸银-硫酸溶液到试剂瓶中。

12、加液完成，开启加热板升温，通过温控模块加热到设置的相应温度一般为270℃。

13、同时冷凝管中自动通入冷水，为样品加热消解进行冷凝。加热温度到达270℃开始计时，加热回流2H

14、加热回流2H，关闭加热板，开启加热板下方的风扇，进行风冷降温到45℃后，第一加液机械臂运行，通过注射泵在冷凝管上方加入45ml纯水(加纯水流程与加硫酸银-硫酸溶液的过程相同，只有管路系统的不同)

15、加水完成，加热板自动下降，试剂瓶于冷凝管分离，试剂瓶挂在试剂瓶盘上，

16、第二加液机械臂再次进行样品试剂的添加，每个样品中添加0.15ml试亚铁灵。添加完成，样品复位

17、样品盘转动，第二加液机械臂与样品架配合进行滴定与滴定终点的判读

18、本测定仪中的样品架转动带动试剂瓶，定位在第二加液机械臂加液口下方，同时，摄像都也会对准第二加液机械臂下方的试剂瓶侧壁，并可拍摄试剂瓶中液体的照片，开启软件算法，可以判定试剂瓶中液体颜色的变化。

19、第二加液机械臂通过滴加硫酸亚铁铵试剂对样品进行滴定(滴定过程中每滴试剂位20ul)，同时开启试剂瓶下方与加热连接的搅拌电机，带动试剂瓶中的搅拌子(试剂瓶在装入样品后同时放入一个磁力搅拌子)转动，进行滴定试剂与水样的混合。

20、当摄像头判读样品颜色变化为粉红时，停止滴定，软件读取滴定硫酸亚铁铵的滴定总量，软件自动带入公式，计算出该样品的化学需氧量。

21、样品盘转动，进行每个样品的滴定计算，完成实验。

Claims (10)

1.一种全自动化学需氧量测定仪，其特征在于，包括

样品架(1)，所述样品架(1)设置为绕中心旋转的盘状结构，所述样品架(1)上设置有若干个样品放置点；

冷凝盘(2)，所述冷凝盘(2)设置为固定的盘状结构，所述冷凝盘(2)上设置有若干个冷凝管放置点，所述样品放置点和冷凝管放置点的数量和位置相对设置；

第一加液机械臂(3)，所述第一加液机械臂(3)绕所述冷凝盘(2)中点旋转，用于向每一个所述冷凝管放置点添加试剂；

第二加液机械臂(4)，所述第二加液机械臂(4)设置在所述样品架(1)同一高度，用于在所述样品架(1)转动一圈的过程中向每一个所述样品放置点添加试剂。

2.根据权利要求1所述的全自动化学需氧量测定仪，其特征在于，还包括试剂瓶(5)，所述试剂瓶(5)放置在所述样品架(1)上，所述试剂瓶(5)上部设置有圆形肩部结构；所述试剂瓶(5)上方开口设置为直径由上到下逐渐缩小的碗口形状。

3.根据权利要求2所述的全自动化学需氧量测定仪，其特征在于，还包括冷凝管(6)，所述冷凝管(6)设置在所述样品架(1)上；所述冷凝管(6)下端设置为直径由上到下逐渐缩小的椎体形状。

4.根据权利要求3所述的全自动化学需氧量测定仪，其特征在于，还包括加热板(7)，所述加热板(7)设置在所述样品架(1)的下方，所述加热板(7)边缘设置为开口向上的槽型结构。

5.根据权利要求4所述的全自动化学需氧量测定仪，其特征在于，所述加热板(7)连接有升降电机(8)，所述加热板(7)的位置包括高位状态和低位状态，当所述加热板(7)处于高位状态，所述试剂瓶(5)下端伸入所述加热板(7)的槽型结构中，所述试剂瓶(5)的肩部结构脱离与所述样品架(1)的接触，所述试剂瓶(5)的上端和所述冷凝管(6)的下端配合接触。

6.根据权利要求4或5所述的全自动化学需氧量测定仪，其特征在于，所述加热板(7)连接有升降电机(8)，所述加热板(7)的位置包括高位状态和低位状态，当所述加热板(7)处于低位状态，所述加热板(7)和所述试剂瓶(5)脱离接触，所述试剂瓶(5)通过所述肩部结构悬挂设置在所述样品架(1)上。

7.根据权利要求4所述的全自动化学需氧量测定仪，其特征在于，还包括注射泵(9)，所述注射泵(9)设置为多管路注射泵(9)，所述注射泵(9)分别于所述第一加液机械臂(3)和第二加液机械臂(4)相通。

8.根据权利要求4所述的全自动化学需氧量测定仪，其特征在于，还包括散热扇(10)，所述散热扇(10)设置在所述加热板(7)下方。

9.根据权利要求7所述的全自动化学需氧量测定仪，其特征在于，还包括电脑(11)，所述电脑(11)内设置有控制计算系统，所述控制计算系统连接所述第一加液机械臂(3)、第二加液机械臂(4)、加热板(7)、升降电机(8)、注射泵(9)；还包括摄像头，所述摄像头设置在所述样品架(1)上方，所述摄像头接入所述控制计算系统。

10.根据权利要求1所述的全自动化学需氧量测定仪，其特征在于，所述冷凝盘(2)上设置有第一废液位(12)，所述样品架(1)同一高度上设置有第二废液位(13)。

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