CN216978920U - 氨氮检测装置 - Google Patents

Abstract

提供了一种氨氮检测装置。该氨氮检测装置包括第一腔体、第二腔体、检测组件以及第一泵。第一腔体能够容纳中介液并且具有开口，开口设置有第一透气膜。待测液中的氨气能够通过第一透气膜进入第一腔体与中介液反应。第二腔体用于存储中介液，并为第一腔体提供中介液，第一腔体与第二腔体连通。检测组件设置于第一腔体内以检测中介液的预定参数。第一泵包括第一输入端和第一输出端，第一输入端和第一输出端中的一者与第一腔体连通，第一输入端和第一输出端中的另一者与第二腔体连通。利用第一泵的泵送作业能够使得第一腔体内的中介液与第二腔体内的中介液交互。这样，第一泵能够使中介液混合，使得氨氮检测装置能够长时间地在线检测。

Description

氨氮检测装置

技术领域

本申请涉及水质监测技术领域，更具体地涉及一种氨氮检测装置。

背景技术

氨氮废水主要来源于化肥、焦化、石化、制药、食品等行业及垃圾填埋场等，大量氨氮废水排入水体，不仅引起水体富营养化、造成水体黑臭，使水体处理的难度和成本加大，甚至还会对生物产生毒害作用。因此，检测水体中的氨氮含量(主要是铵根离子含量)十分重要。

目前氨氮检测装置的检测原理是从水体中获得氨气，然后使氨气与中介液反应以测得水体中的氨氮含量。然而，现有的氨氮检测装置受限于中介液的使用寿命无法实现长时间的在线检测，使用者需要频繁更换中介液才能够确保氨氮检测装置的正常使用。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的状态而做出本申请。本申请的目的在于提供一种氨氮检测装置，其能够克服上述背景技术中说明的缺点中的至少一个缺点。

为了实现上述目的，本申请采用如下的技术方案。

本申请提供了一种如下的氨氮检测装置，包括：第一腔体，其能够容纳中介液，所述第一腔体具有开口，所述开口设置有第一透气膜，待测液中的氨气能够通过所述第一透气膜进入所述第一腔体与所述中介液反应；第二腔体，其用于存储所述中介液，并为所述第一腔体提供所述中介液，所述第一腔体与所述第二腔体连通；检测组件，其设置于所述第一腔体内以检测所述中介液的预定参数；以及第一泵，其包括第一输入端和第一输出端，所述第一输入端和所述第一输出端中的一者与所述第一腔体连通，所述第一输入端和所述第一输出端中的另一者与所述第二腔体连通，利用所述第一泵的泵送作业能够使得所述第一腔体内的中介液与所述第二腔体内的中介液交互。

在一个可选的方案中，所述氨氮检测装置的外壳沿其周向包括：多个相互独立的所述第二腔体和用于容纳所述第一泵的第三腔体。

在另一个可选的方案中，还包括位于所述第三腔体内的第四腔体，所述第四腔体与所述第一腔体、多个所述第二腔体以及第一泵连通，所述第四腔体用于所述第一腔体内的中介液和多个所述第二腔体内的中介液进行混合，所述第一泵能够驱动所述中介液在所述第一腔体、所述第二腔体以及所述第四腔体之间循环交互。

在另一个可选的方案中，还包括设置于所述第三腔体内的泵座，所述泵座位于所述第一泵的下方，所述泵座与所述第三腔体位于所述第一泵下方的部分密封连接以围成所述第四腔体。

在另一个可选的方案中，所述泵座包括第一通路和第二通路，所述第一输入端和所述第一输出端中的一者通过所述第一通路与所述第一腔体连通，所述第一输入端和所述第一输出端中的另一者通过所述第二通路与所述第二腔体连通。

在另一个可选的方案中，所述第一腔体的容积小于所述第二腔体的容积，和/或所述第一泵为隔膜泵，和/或所述第二腔体设有进液口，所述进液口上设有密封塞，所述密封塞上设有与所述第二腔体连通的透气口，且所述透气口上设有第二透气膜。

在另一个可选的方案中，所述检测组件包括电极型电导率传感器、电感型电导率传感器、pH传感器和电容式传感器中的一种，其中所述电极型电导率传感器包括电导率电极以检测所述中介液的电导率，所述电感型电导率传感器包括励磁线圈和感应线圈以检测所述中介液的电导率，所述pH传感器包括pH电极以检测所述中介液的pH值，所述电容式传感器包括平行板电容器以检测所述中介液的相对介电常数。

在另一个可选的方案中，还包括第五腔体，其能够容纳所述待测液，所述第五腔体通过所述第一透气膜与所述第一腔体连通，所述第五腔体通过滤膜与所述氨氮检测装置的外部连通。

在另一个可选的方案中，还包括转化组件，其设置于所述第五腔体内，所述转化组件为光解组件，其包括光解催化剂和光源以光解所述待测液产生所述氨气，或者所述转化组件为电解组件，其包括阴极电极和阳极电极以电解所述待测液产生所述氨气。

在另一个可选的方案中，还包括第二泵，所述第二泵的第二输入端与所述第五腔体连通且第二输出端与所述氨氮检测装置的外部连通，其中：所述第二泵为隔膜泵，所述第二泵位于所述第五腔体外，或者所述第二泵为潜水泵，其整体设置于所述第五腔体内，所述第五腔体与大气连通。

采用上述技术方案，第一泵能够使第一腔体内的中介液和第二腔体内的中介液混合，使得第二腔体内的中介液稀释第一腔体内的中介液。使用者无需频繁地更换中介液，使得氨氮检测装置能够长时间地在线检测。

附图说明

图1示出了根据本申请的一实施例的氨氮检测装置的主视图。

图2示出了图1中的氨氮检测装置的左视剖视图。

图3示出了图1中的氨氮检测装置的右视剖视图，其中省略了部分组件。

图4示出了图1中的氨氮检测装置的立体剖视图，其中省略了部分组件。

图5示出了图1中的氨氮检测装置的示意图。

图6至图8示出了图2至图5中的泵座的立体图。

图9示出了图2至图5中的泵座的剖视图。

图10示出了图2至图5中的电解组件的阴极电极和阳极电极的立体图。

图11a至图11c分别示出了图2至图5中的电解组件的阴极电极和阳极电极的另外三种排布方式的立体图。

图12示出了图2至图5中的电解组件的原理图。

图13示出了光解组件的原理图。

图14示出了图2至图5中的电极型电导率传感器的示意图。

图15示出了电容式传感器的示意图。

图16示出了图2至图5中的第二隔膜泵的示意图。

图17示出了潜水泵的示意图。

附图标记说明

1第一腔体；11第一透气膜；

2第二腔体；21密封塞；211第二透气膜；2a进液口；

3第三腔体；31第一隔膜泵；

4第四腔体；

5第五腔体；51滤膜；52排气管；

6第六腔体；61第二隔膜泵；61’潜水泵；

7电极型电导率传感器；71电导率电极；72第一背板；

7’电容式传感器；71’金属电极；72’绝缘层；73’第二背板；

8泵座；8a第一通路；8b第二通路；

9电解组件；91阴极电极；92阳极电极；

9’光解组件；91’光解催化剂；92’光源；

10控制组件。

具体实施方式

下面参照附图描述本申请的示例性实施例。应当理解，这些具体的说明仅用于示教本领域技术人员如何实施本申请，而不用于穷举本申请的所有可行的方式，也不用于限制本申请的范围。

本申请提供一种氨氮检测装置，包括：第一腔体，其能够容纳中介液，第一腔体具有开口，开口设置有第一透气膜，待测液中的氨气能够通过第一透气膜进入第一腔体与中介液反应；第二腔体，其用于存储中介液，并为第一腔体提供中介液；第一腔体与第二腔体连通；检测组件，其设置于第一腔体内以检测中介液的预定参数；以及第一泵，其包括第一输入端和第一输出端，第一输入端和第一输出端中的一者与第一腔体连通，第一输入端和第一输出端中的另一者与第二腔体连通，利用第一泵的泵送作业能够使得第一中介液与第二中介液交互。

在本申请中，如无特殊说明，“交互”是指第一腔体内的中介液与第二腔体内的中介液通过循环进行混合。

图1至图17示出了根据本申请的一实施例的氨氮检测装置，其能够至少部分地被投放到水下以原位检测水中的氨氮含量。

参照图1至图5，氨氮检测装置可以包括第一腔体1、第二腔体2、第三腔体3、第四腔体4、第五腔体5、第六腔体6、电极型电导率传感器7(检测组件的示例)、第一隔膜泵31(第一泵的示例)、泵座8、电解组件9(转化组件的示例)、第二隔膜泵61(第二泵的示例)以及控制组件10。当氨氮检测装置至少部分地被投放到水下时，第二隔膜泵61启动抽吸第五腔体5内的空气，水(待测液的示例)在压力的作用下能够透过滤膜51流入第五腔体5。滤膜51能够避免水中的杂质进入第五腔体5，防止杂质堵塞第二隔膜泵61。设置于第五腔体5内的电解组件9电解流入第五腔体5的水并产生氨气。氨气可以透过第一透气膜11进入第一腔体1。进入第一腔体1内的氨气可以与第一腔体1内的硼酸溶液(中介液的示例)反应产生铵根离子以改变硼酸溶液的电导率。设置于第一腔体1内的电极型电导率传感器7可以测量出第一腔体1内的硼酸溶液的电导率变化量。控制组件10采集到电极型电导率传感器7的测量结果后可以计算出水中的氨氮含量。

第一隔膜泵31可以设置于第三腔体3内，其可以包括第一输入端和第一输出端。具体地，第一输入端可以与第二腔体2连通，第一输出端可以与第一腔体1连通，第一腔体1可以与第二腔体2连通。这样，第一腔体1、第二腔体2和第一隔膜泵31形成闭合流路。一次测量完成后，第一隔膜泵31工作将第二腔体2内的硼酸溶液泵送至第一腔体1。同时，第一腔体1内的硼酸溶液可以流入第二腔体2以弥补从第二腔体2流出的硼酸溶液，或者可以部分地随第二腔体2内的硼酸溶液返回第一腔体1。此时，铵根离子浓度较低的第二腔体2内的硼酸溶液和铵根离子浓度较高的第一腔体1内的硼酸溶液混合。从第二腔体2流入第一腔体1的硼酸溶液可以稀释第一腔体1内的硼酸溶液，从第一腔体1流入第二腔体2的硼酸溶液可以在第二腔体2内被稀释，使得第一腔体1内的硼酸溶液的铵根离子浓度降低。待第一腔体1内的硼酸溶液被稀释到一定程度后，第一隔膜泵31停止工作以等待下一次测量。这样，第一腔体1内的硼酸溶液的铵根离子浓度能够以较慢的速度增长，硼酸溶液能够具有更长的使用寿命。使用者无需频繁地更换硼酸溶液，使得氨氮检测装置能够长时间地在线检测。

参照图6至图9，泵座8可以包括第一通路8a和第二通路8b。具体地，第一腔体1可以通过第一通路8a与第一输出端连通，第二腔体2可以通过第二通路8b与第一输入端连通。为了提高稀释效率，第一通路8a的一端可以尽可能靠近电极型电导率传感器7。例如，第一通路8a的一端连接的管路可以位于电极型电导率传感器7靠近第一隔膜泵31的一侧(图5的上侧)。泵座8可以设置于第三腔体3内，第四腔体4可以由第三腔体3与泵座8密封地围成。或者，第四腔体4可以与泵座8形成为一体。

如图4所示，为了便于与第一隔膜泵31和第一腔体1连通，泵座8上设有的第一通路8a为倾斜设置，类似L型结构。等然第一通路8a的具体结构不限于此。

参照图1和图4，为了提升氨氮检测装置内部的空间利用率，第二腔体2可以为两个相互独立的腔体，两个第二腔体不直接连通。具体地，两个第二腔体分别通过第二通路8b与第一输入端连通，第一腔体1分别与两个第二腔体连通。具体地，氨氮检测装置的壳体可以为具有中心轴线的筒状结构。两个第二腔体、第三腔体3和第六腔体6可以设置于壳体内并且围绕中心轴线布置，两个第二腔体可以关于中心轴线对称地布置，使得氨氮监测装置整体结构紧凑，小型化。

相应地，为了使第一输入端能够同时从两个第二腔体吸入硼酸溶液，两个第二腔体可以通过第四腔体4与第二通路8b连通。这样，两个第二腔体内的硼酸溶液能够先在第四腔体4内汇集，第一输入端可以从第四腔体4吸入来自两个第二腔体的硼酸溶液。当然，也可以设置与第二腔体数量相同的第一隔膜泵31或者使用具有多个输入端的单个隔膜泵来解决该问题。

为了尽可能延长硼酸溶液的使用寿命，第一腔体1的容积可以远小于第二腔体2的容积。

当氨氮检测装置使用一定时间后，硼酸溶液中的铵根离子浓度将达到饱和。使用者可以通过设置于第二腔体2上的进液口2a更换硼酸溶液。具体地，进液口2a处可以设置有密封塞21，密封塞21上可以设置有第二透气膜211。这样，第二腔体2能够通过第二透气膜211与氨氮检测装置的外部连通，硼酸溶液中的气泡能够通过第二透气膜211排出。减少气泡对测试结果的影响。

参照图10和图12，电解组件9可以包括阴极电极91和阳极电极92。可以在第五腔体5内设置与电解组件9对应的机械结构以固定阴极电极91和阳极电极92。此机械结构可以为开口或支撑台等，可以根据阴极电极91和阳极电极92的具体结构配合设计。具体地，阴极电极91可以具有圆形片状结构，阳极电极92可以具有圆环状结构。阴极电极91可以设置于与第一透气膜11对应的位置，环状的阳极电极92可以套装于阴极电极91的径向外侧。这样，阴极电极91所产生的氨气更为集中以便于收集，阳极电极92能够具有更大的表面积并与阴极电极91形成更强的辐射电场。电解组件9能够具有更高的电解效率。为获得更好的电解效果，阴极电极91与第一透气膜11之间的距离可以为1mm至5mm。优选地，阴极电极91与第一透气膜11之间的距离可以为3mm。阴极电极91的直径d和阳极电极92的直径D可以满足d:D＝1:3。此外，阴极电极91和阳极电极92可以为具有铂涂层的钛电极。铂涂层一方面能够保护阳极电极92不被氧化，另一方面能够利用其自身的催化析氢特性在阴极电极91产生更多的氢氧根以利于氨气的生成。

参照图13，电解组件9可以被替换为光解组件9’。光解组件9’可以包括光解催化剂91’和光源92’，光解催化剂91’可以设置于与第一透气膜11对应的位置。当光源92’照射光解催化剂91’时，光解催化剂91’光解水并产生氨气。具体地，光源92’的波长可以为200nm至300nm。光解催化剂91’可以为固体催化剂，例如使用二氧化钛负载铂和二氧化钌作为光解催化剂91’。

参照图14，电极型电导率传感器7可以包括两片电导率电极71和第一背板72。第一背板72形成有U形槽，两片电导率电极71可以垂直地安装于U形槽的底部，并且分别与U形槽的两侧壁贴合。这样，第一背板72能够减小电导率电极71与第一腔体1内的硼酸溶液的不必要的接触，电导率电极71不易被腐蚀。具体的，两片电导率电极71可以由不锈钢制成，第一背板72可以由聚醚醚酮(PEEK)制成。此外，两片电导率电极71可以被替换为四探针电导率电极，四探针电导率电极能够利用范德堡法测量硼酸溶液的电导率。

电极型电导率传感器7可以被替换为电感型电导率传感器。电感型电导率传感器可以包括励磁线圈和感应线圈。可以使第一腔体1内的硼酸溶液穿过励磁线圈和感应线圈，感应线圈能够在电磁感应的作用下产生感应电动势。当硼酸溶液中的铵根离子浓度变化时，感应电动势随之变化，从而能够推算出水中的氨氮含量。

电极型电导率传感器7也可以被替换为pH传感器。pH传感器可以包括pH电极，pH传感器能够根据pH电极的电位来表征第一腔体1内的硼酸溶液的pH值。当硼酸溶液中的铵根离子浓度变化时，硼酸溶液的pH值随之变化，从而能够推算出水中的氨氮含量。

参照图15，电极型电导率传感器7还可以被替换为电容式传感器7’。电容式传感器7’可以包括平行板电容器，第一腔体1内的硼酸溶液可以作为平行板电容器的电介质。具体地，平行板电容器可以包括两片金属电极71’和第二背板73’。第二背板73’可以与第一背板72具有相同的结构，两片金属电极71’可以采用与电导率电极71相同的安装方式安装于相同的第二背板73’。两片金属电极71’的表面可以涂覆绝缘层72’。当硼酸溶液中的铵根离子浓度变化时，硼酸溶液的相对介电常数改变，从而能够推算出水中的氨氮含量。

参照图16，第二隔膜泵61可以设置于第六腔体6内，其可以用于更换第五腔体5内的水样。具体地，第二隔膜泵61可以包括第二输入端和第二输出端。第二输入端可以与第五腔体5连通，第二输出端可以与氨氮检测装置的外部连通。当一次测量结束后，第二隔膜泵61启动以将第五腔体5内的水从氨氮检测装置排出。氨氮检测装置外部的水可以在压力的作用下重新充满第五腔体5以等待下次测量。这样，氨氮检测装置能够自动更换第五腔体5内的水样。此外，考虑到第二隔膜泵61工作的同时，氨氮检测装置外部的水会进入第五腔体5。为尽可能彻底地更换水样，控制组件10可以精确地控制第二隔膜泵61的工作时间。

参照图17，第二隔膜泵61可以被替换为潜水泵61’。具体地，潜水泵61’的整体可以设置于第五腔体5内。潜水泵61’的输入端可以与第五腔体5连通，潜水泵61’的输出端可以与氨氮检测装置的外部连通。第五腔体5可以通过排气管52与大气连通。潜水泵61’排出水样的速度能够大于水进入第五腔体5的速度。这样，第五腔体5内的水样能够被完全替换。

控制组件10可以包括逻辑电路和电源。具体地，逻辑电路可以与电极型电导率传感器7、第一隔膜泵31、电解组件9、第二隔膜泵61等连接以控制各组件的工作时序，电源可以为各组件供电。此外，控制组件10还可以采集电极型电导率传感器7的测量结果以计算水样的氨氮含量。控制组件10还可以包括通讯电路以将测量结果和计算结果通过网络发送给使用者。或者，控制组件10也可以包括显示屏，使用者能够打捞氨氮检测装置并通过显示屏获得测量结果和计算结果。

本申请至少具有以下优点：

(i)第一隔膜泵31能够使第一腔体1内的硼酸溶液和第二腔体2内的硼酸溶液混合，使得第二腔体2内的硼酸溶液稀释第一腔体1内的硼酸溶液。使用者无需频繁地更换硼酸溶液，使得氨氮检测装置能够长时间地在线检测。

(ii)两个相互独立的第二腔体以提升氨氮检测装置内部的空间利用率。两个第二腔体可以通过第四腔体4与第二通路8b连通，第一输入端能够通过第四腔体4同时从两个第二腔体吸入硼酸溶液。

(iii)采用光解或电解产生氨气，可以在不外加碱性试剂的情况下，长时间稳定的实现水体水质监测。另外，同样由于无需外加碱性试剂，则可以显著的减少氨氮探头设备的整体尺寸。

应当理解，上述实施方式仅是示例性的，不用于限制本申请。本领域技术人员可以在本申请的教导下对上述实施方式做出各种变型和改变，而不脱离本申请的范围。

应当理解，氨氮检测装置不限于检测水体中的氨氮含量。通过改变相应组件功能，氨氮检测装置可以测量任何可能的物质中的任意组分的含量。

应当理解，中介液不限于为硼酸溶液。例如，当检测组件包括pH传感器时，中介液可以为弱酸性溶液。

应当理解，第二腔体的数量不限于为两个，其可以为任意的数量。各第二腔体不限于为相互独立的，多个第二腔体之间也可以是直接连通的。

应当理解，检测组件不限于包括电极型电导率传感器7、电感型电导率传感器、pH传感器和电容式传感器7’中的一种。例如，检测组件可以为用于测量压力差或色差的传感器。

应当理解，转化组件不限于光解组件9’或电解组件9，其可以为本领域技术人员所熟知的任何能够使水体产生氨气的组件。阴极电极91和阳极电极92的形状不限于实施例示出的形状。参照图11a至图11c，例如，阴极电极91和阳极电极92可以均为方形片状结构或圆形片状结构。相应地，阴极电极91和阳极电极92可以相互平行地布置或相互垂直地布置。其中，阴极电极91与第一透气膜11之间的距离可以为1mm至5mm。优选地，阴极电极91与第一透气膜11之间的距离可以为3mm。

应当理解，第一泵不限于为隔膜泵，第二泵不限于为隔膜泵或潜水泵61’。第一泵和第二泵可以包括本领域技术人员所熟知的任何种类的泵。例如，第一泵和第二泵可以为柱塞泵等。

Claims (10)

1.一种氨氮检测装置，其特征在于，包括：

第一腔体，其能够容纳中介液，所述第一腔体具有开口，所述开口设置有第一透气膜，待测液中的氨气能够通过所述第一透气膜进入所述第一腔体与所述中介液反应；

第二腔体，其用于存储所述中介液，并为所述第一腔体提供所述中介液，所述第一腔体与所述第二腔体连通；

检测组件，其设置于所述第一腔体内以检测所述中介液的预定参数；以及

第一泵，其包括第一输入端和第一输出端，所述第一输入端和所述第一输出端中的一者与所述第一腔体连通，所述第一输入端和所述第一输出端中的另一者与所述第二腔体连通，利用所述第一泵的泵送作业能够使得所述第一腔体内的中介液与所述第二腔体内的中介液交互。

2.根据权利要求1所述的氨氮检测装置，其特征在于，所述氨氮检测装置的外壳沿其周向包括：多个相互独立的所述第二腔体和用于容纳所述第一泵的第三腔体。

3.根据权利要求2所述的氨氮检测装置，其特征在于，还包括位于所述第三腔体内的第四腔体，所述第四腔体与所述第一腔体、多个所述第二腔体以及第一泵连通，所述第四腔体用于所述第一腔体内的中介液和多个所述第二腔体内的中介液进行混合，所述第一泵能够驱动所述中介液在所述第一腔体、所述第二腔体以及所述第四腔体之间循环交互。

4.根据权利要求3所述的氨氮检测装置，其特征在于，还包括设置于所述第三腔体内的泵座，所述泵座位于所述第一泵的下方，所述泵座与所述第三腔体位于所述第一泵下方的部分密封连接以围成所述第四腔体。

5.根据权利要求4所述的氨氮检测装置，其特征在于，所述泵座包括第一通路和第二通路，所述第一输入端和所述第一输出端中的一者通过所述第一通路与所述第一腔体连通，所述第一输入端和所述第一输出端中的另一者通过所述第二通路与所述第二腔体连通。

6.根据权利要求1所述的氨氮检测装置，其特征在于，所述第一腔体的容积小于所述第二腔体的容积，和/或

所述第一泵为隔膜泵，和/或

所述第二腔体设有进液口，所述进液口上设有密封塞，所述密封塞上设有与所述第二腔体连通的透气口，且所述透气口上设有第二透气膜。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的氨氮检测装置，其特征在于，所述检测组件包括电极型电导率传感器、电感型电导率传感器、pH传感器和电容式传感器中的一种，其中

所述电极型电导率传感器包括电导率电极以检测所述中介液的电导率，

所述电感型电导率传感器包括励磁线圈和感应线圈以检测所述中介液的电导率，

所述pH传感器包括pH电极以检测所述中介液的pH值，

所述电容式传感器包括平行板电容器以检测所述中介液的相对介电常数。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的氨氮检测装置，其特征在于，还包括第五腔体，其能够容纳所述待测液，所述第五腔体通过所述第一透气膜与所述第一腔体连通，所述第五腔体通过滤膜与所述氨氮检测装置的外部连通。

9.根据权利要求8所述的氨氮检测装置，其特征在于，还包括转化组件，其设置于所述第五腔体内，

所述转化组件为光解组件，其包括光解催化剂和光源以光解所述待测液产生所述氨气，或者

所述转化组件为电解组件，其包括阴极电极和阳极电极以电解所述待测液产生所述氨气。

10.根据权利要求8所述的氨氮检测装置，其特征在于，还包括第二泵，所述第二泵的第二输入端与所述第五腔体连通且第二输出端与所述氨氮检测装置的外部连通，其中：

所述第二泵为隔膜泵，所述第二泵位于所述第五腔体外，或者

所述第二泵为潜水泵，其整体设置于所述第五腔体内，所述第五腔体与大气连通。

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