CN216978970U - 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、检测组件以及混合组件。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。检测组件设置于第一腔体内以检测中介液的预定参数。混合组件包括第三腔体和活塞。第一腔体、第二腔体和第三腔体彼此连通。活塞能够在第三腔体内往复移动，使得第一腔体内的中介液与第二腔体内的中介液进行交互。这样，混合组件能够使第一腔体和第二腔体内的中介液混合，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，该氨氮检测装置包括：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；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；以及混合组件，其包括第三腔体和活塞，所述第一腔体、所述第二腔体和所述第三腔体彼此连通，所述活塞能够在所述第三腔体内往复移动，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进行交互。

在一个可选的方案中，所述第三腔体具有筒状结构，所述第三腔体的一端通过所述第一腔体与所述第二腔体连通，所述活塞在所述第三腔体的一端与另一端之间往复移动。

在另一个可选的方案中，所述第三腔体整体设置于所述第二腔体的内部，其中：所述另一端通过第二透气膜与所述第二腔体连通，或者，所述另一端为开口。

在另一个可选的方案中，所述混合组件还包括驱动器，所述驱动器与所述活塞连接并驱动所述活塞移动。

在另一个可选的方案中，所述驱动器包括电动推杆，所述活塞与所述电动推杆的端部固定。

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。

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，还包括第四腔体，其能够容纳待测液，所述第四腔体通过所述第一透气膜与所述第一腔体连通，所述第四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，其设置于所述第四腔体内，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，还包括换样组件，所述换样组件包括隔膜泵，其输入端与所述第四腔体连通，其输出端与所述氨氮检测装置的外部连通，或者所述换样组件包括潜水泵，其整体设置于所述第四腔体内，所述潜水泵的输入端与所述第四腔体连通，所述潜水泵的输出端与所述氨氮检测装置的外部连通，所述第四腔体与大气连通。

采用上述技术方案，混合组件能够使第一腔体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示意图。

图2示出了图1中的电解组件的阴极电极和阳极电极的立体图。

图3a至图3c分别示出了图1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4示出了图1中的电解组件的原理图。

图5示出了光解组件的原理图。

图6示出了图1中的电极型电导率传感器的示意图。

图7示出了电容式传感器的示意图。

图8示出了图1中的隔膜泵的示意图。

图9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；

3电极型电导率传感器；31电导率电极；32第一背板；

3’电容式传感器；31’金属电极；32’绝缘层；33’第二背板；

4混合组件；41第三腔体；411第二透气膜；42活塞；43电动推杆；

5第四腔体；51滤膜；52排气管；

6电解组件；61阴极电极；62阳极电极；

6’光解组件；61’光解催化剂；62’光源；

7隔膜泵；

7’潜水泵；

8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。

本申请提供了一种氨氮检测装置，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；检测组件，其设置于第一腔体内以检测中介液的预定参数；以及混合组件，其包括第三腔体和活塞，第一腔体、第二腔体和第三腔体彼此连通，活塞能够在第三腔体内往复移动，使得第一腔体内的中介液与第二腔体内的中介液进行交互。

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混合。

图1至图9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，氨氮检测装置可以包括第一腔体1、第二腔体2、电极型电导率传感器3(检测组件的示例)、混合组件4、第四腔体5、电解组件6(转化组件的示例)、隔膜泵7(换样组件的示例)以及控制组件8。当氨氮检测装置至少部分地被投放到水下时，隔膜泵7启动抽吸第四腔体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流入第四腔体5。滤膜51能够避免水中的杂质进入第四腔体5，防止杂质堵塞隔膜泵7。设置于第四腔体5内的电解组件6电解流入第四腔体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3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8采集到电极型电导率传感器3的测量结果后可以计算出水中的氨氮含量。

混合组件4可以包括第三腔体41和活塞42。第三腔体41可以具有筒状结构，其一端通过第一腔体1与第二腔体2连通。活塞42可以在第三腔体41的一端(图1中的下端)与另一端(图1中的上端)之间往复移动。一次测量完成后，活塞42可以从第三腔体41的一端向另一端移动并产生负压。第一腔体1内的硼酸溶液可以在负压的作用下流入第三腔体41。第二腔体2内的硼酸溶液可以流入第一腔体1以弥补从第一腔体1流出的硼酸溶液，或者可以部分地随第一腔体1内的硼酸溶液进入第三腔体41。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。来自第二腔体2内的硼酸溶液稀释第一腔体1内的硼酸溶液，使得第一腔体1内的硼酸溶液的铵根离子浓度降低。当活塞42从第三腔体41的另一端向一端移动时，第三腔体41内的硼酸溶液回到第一腔体1以等待下一次测量。活塞42可以多次往复移动以确保第一腔体1内的硼酸溶液被充分地稀释。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。

第三腔体41的整体可以设置于第二腔体2内，使得氨氮检测装置结构紧凑和小型化。相应地，为了使活塞42能够具有较小的移动阻力，第三腔体41的另一端可以通过第二透气膜411与所述第二腔体2连通。这样，第二腔体2内的硼酸溶液不会进入第三腔体41，活塞42与第三腔体41的另一端之间存在有气体区域，该气体区域中的空气可以通过第二透气膜411进入硼酸溶液中，而硼酸溶液中的空气也能够通过第二透气膜411进入气体区域中。当然，第三腔体41的另一端也可以直接与第二腔体2连通，使得第二腔体2内的硼酸溶液从第三腔体41的另一端进入第三腔体41。一种可选的实施方式中，也可以在第二腔体2上设置与外界大气连通的孔，在该孔上可以设置第三透气膜，实现与外界大气相通。

混合组件4还可以包括电动推杆43(驱动器的示例)，活塞42可以与电动推杆43的端部固定。控制组件8可以控制电动推杆43以驱动活塞42移动。这样，氨氮检测装置能够自动地稀释第一腔体1内的硼酸溶液。

活塞42可以为弹性体，例如可以由橡胶制成。这样，活塞42能够与第三腔体41的侧壁紧密接触，使得活塞42与第三腔体41的侧壁密封。活塞42移动时能够形成更强的负压，从而使得第一腔体1内的硼酸溶液能够与第二腔体2内的硼酸溶液更为充分地混合。

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。

参照图2和图4，电解组件6可以包括阴极电极61和阳极电极62。可以在第四腔体5内设置与电解组件6对应的机械结构以固定阴极电极61和阳极电极62。具体地，阴极电极61可以具有圆形片状结构，阳极电极62可以具有圆环状结构。阴极电极61可以设置于与第一透气膜11对应的位置，环状的阳极电极62可以套装于阴极电极61的径向外侧。这样，阴极电极61所产生的氨气更为集中以便于收集，阳极电极62能够具有更大的表面积并与阴极电极61形成更强的辐射电场。电解组件6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61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61与第一透气膜11之间的距离可以为3mm。阴极电极61的直径d和阳极电极62的直径D可以满足d:D＝1:3。此外，阴极电极61和阳极电极62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62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61产生更多的氢氧根以利于氨气的生成。

参照图5，电解组件6可以被替换为光解组件6’。光解组件6’可以包括光解催化剂61’和光源62’，光解催化剂61’可以设置于与第一透气膜11对应的位置。当光源62’照射光解催化剂61’时，光解催化剂61’光解水并产生氨气。具体地，光源62’的波长可以为200nm至300nm。光解催化剂61’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61’。

参照图6，电极型电导率传感器3可以包括两片电导率电极31和第一背板32。第一背板32形成有U形槽，两片电导率电极31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32能够减小电导率电极31与第一腔体1内的硼酸溶液的不必要的接触，电导率电极31不易被腐蚀。具体的，两片电导率电极31可以由316不锈钢制成，第一背板32可以由聚醚醚酮(PEEK)制成。此外，两片电导率电极31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3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3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7，电极型电导率传感器3还可以被替换为电容式传感器3’。电容式传感器3’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31’和第二背板33’。第二背板33’可以与第一背板32具有相同的结构，两片金属电极31’可以采用与电导率电极31相同的安装方式安装于第二背板33’。两片金属电极31’的表面可以涂覆绝缘层32’。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8，隔膜泵7可以用于更换第四腔体5内的水样。具体地，隔膜泵7的输入端可以与第四腔体5连通，隔膜泵7的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，隔膜泵7启动以将第四腔体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四腔体5以等待下次测量。这样，氨氮检测装置能够自动更换第四腔体5内的水样。此外，考虑到隔膜泵7工作的同时，氨氮检测装置外部的水会进入第四腔体5。为尽可能彻底地更换水样，控制组件8可以精确地控制隔膜泵7的工作时间。

参照图9，隔膜泵7可以被替换为潜水泵7’。具体地，潜水泵7’的整体可以设置于第四腔体5内。潜水泵7’的输入端可以与第四腔体5连通，潜水泵7’的输出端可以与氨氮检测装置的外部连通。第四腔体5可以通过排气管52与大气连通。潜水泵7’排出水样的速度能够大于水进入第四腔体5的速度。这样，第四腔体5内的水样能够被完全替换。

控制组件8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3、电动推杆43、电解组件6、隔膜泵7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8还可以采集电极型电导率传感器3的测量结果以计算水样的氨氮含量。控制组件8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8也可以包括显示屏，使用者能够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)混合组件4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)第三腔体41的另一端可以通过第二透气膜411与所述第二腔体2连通，使得活塞42能够具有较小的移动阻力。

(iii)电动推杆43可以驱动活塞42移动，使得氨氮检测装置能够自动地稀释第一腔体1内的硼酸溶液。

(iv)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，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，第三腔体41不限于通过第一腔体1与第二腔体2连通，其也可以直接与第二腔体2连通。例如，可以使第一腔体1和第二腔体2分别直接与第三腔体41连通。当活塞42从第三腔体41的一端向另一端移动时，第一腔体1和第二腔体2内的硼酸溶液可以在负压的作用下同时进入第三腔体41；当活塞42从第三腔体41的另一端向一端移动时，第三腔体41内的硼酸溶液可以再进入第一腔体1和第二腔体2，重复几次，以便对第一腔室内的硼酸溶液进行更换。应当理解，检测组件不限于包括电极型电导率传感器3、电感型电导率传感器、pH传感器和电容式传感器3’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6’或电解组件6，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61和阳极电极62的形状不限于实施例示出的形状。参照图3a至图3c，例如，阴极电极61和阳极电极62可以均为方形片状结构或圆形片状结构。相应地，阴极电极61和阳极电极62可以相互平行地布置或相互垂直地布置。其中，阴极电极61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61与第一透气膜11之间的距离可以为3mm。

应当理解，换样组件不限于包括隔膜泵7或潜水泵7’，其可以包括本领域技术人员所熟知的任何种类的泵。例如，换样组件可以包括柱塞泵等。

应当理解，驱动器不限于为电动推杆43。例如，驱动器也可以为气压缸或液压缸等伸缩机构。

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；

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

混合组件，其包括第三腔体和活塞，所述第一腔体、所述第二腔体和所述第三腔体彼此连通，所述活塞能够在所述第三腔体内往复移动，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进行交互。

2.根据权利要求1所述的氨氮检测装置，其特征在于，所述第三腔体具有筒状结构，所述第三腔体的一端通过所述第一腔体与所述第二腔体连通，所述活塞在所述第三腔体的一端与另一端之间往复移动。

3.根据权利要求2所述的氨氮检测装置，其特征在于，所述第三腔体整体设置于所述第二腔体的内部，其中：

所述另一端通过第二透气膜与所述第二腔体连通，或者，

所述另一端为开口。

4.根据权利要求1所述的氨氮检测装置，其特征在于，所述混合组件还包括驱动器，所述驱动器与所述活塞连接并驱动所述活塞移动。

5.根据权利要求4所述的氨氮检测装置，其特征在于，所述驱动器包括电动推杆，所述活塞与所述电动推杆的端部固定。

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。

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，还包括第四腔体，其能够容纳待测液，所述第四腔体通过所述第一透气膜与所述第一腔体连通，所述第四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，其设置于所述第四腔体内，

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，还包括换样组件，

所述换样组件包括隔膜泵，其输入端与所述第四腔体连通，其输出端与所述氨氮检测装置的外部连通，或者

所述换样组件包括潜水泵，其整体设置于所述第四腔体内，所述潜水泵的输入端与所述第四腔体连通，所述潜水泵的输出端与所述氨氮检测装置的外部连通，所述第四腔体与大气连通。

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