SU950682A1

SU950682A1 - Device for automatically controlling toxicity of liquids

Info

Publication number: SU950682A1
Application number: SU802996256A
Authority: SU
Inventors: Владимир Иванович Мацкивский; Иван Петрович Осадчук; Марк Васильевич Кавацюк; Владимир Григорьевич Мельничук; Станислав Васильевич Антонов; Владимир Александрович Веселовский
Original assignee: Всесоюзный Научно-Исследовательский Институт По Охране Вод
Priority date: 1980-10-10
Filing date: 1980-10-10
Publication date: 1982-08-15

Description

Изобретение относитс к устройствам дл исследовани .химических свойств веществ, в частности к анализу воды методом биологической индикации , и может быть использовано в оборотном водоснабжении.The invention relates to devices for the investigation of the chemical properties of substances, in particular to the analysis of water by the method of biological indication, and can be used in circulating water supply.

Известно устройство дл измерени короткоживущих компонент замедленной флоуресценсии, которое включает в себ прозрачную кювету, фосфороскоп, измеритель замедленной флоуресценции., усилитель, самописец или счетчик сигналов , а также источник света ijA device for measuring the short-lived components of the slow fluorescence is known, which includes a transparent cuvette, a phosphoroscope, a slow fluorescence meter, an amplifier, a recorder or a counter of signals, as well as a light source ij

Недостатками этого устройства вл ютс то, что у него имеетс больша динамическа ошибка, св занна с загр знением кюветы, что обуславливает низкую точность и воспроизводимость , а также низкую достоверность результатов, так как дл измерени используетс один образец.The disadvantage of this device is that it has a large dynamic error associated with contamination of the cell, which causes low accuracy and reproducibility, as well as low reliability of the results, since one sample is used for measurement.

Наиболее близким к предлагаемому устройству вл етс устройство дл автоматического контрол токсичности жидкостей, содержащее блок детектировани флоуресценсии, преобразователь , вход которого соединен с выходом блока детектировани , и блок культиватора водорослей, подключенный своим входом к выходу преобразовател .Closest to the proposed device is a device for automatically controlling the toxicity of liquids, which contains a flow detection unit, a transducer whose input is connected to the output of the detection unit, and an algae cultivator unit connected by its input to the output of the transducer.

Однако это устройство обладает следующими недостатками: измерение интенсивности замедленной флуоресценции не позвол ет с высокой точностью оценивать токсичность, что св зано с большой вариацией замедленной флуоресценции от действи случайных факторов; наличие стекл нных камер не позвол ет точно измер ть интенсивность Замедленной флуоресценции, что св зано с загр знением оптических окон; невозможно использовать данное устройство дл автоматического контрол . } образование застойных областей во всех камерах; сильна зависимость, замедленной флуоресценции от интенсивности возбуждающего света, котора However, this device has the following disadvantages: the measurement of the intensity of the delayed fluorescence does not allow to assess toxicity with high accuracy, which is associated with a large variation of the delayed fluorescence from the effect of random factors; the presence of glass chambers does not accurately measure the intensity of Slow Fluorescence due to contamination of the optical windows; cannot use this device for automatic control. } formation of stagnant areas in all chambers; the strong dependence of the delayed fluorescence on the intensity of the exciting light, which

20 значительно измен етс , что св зано с различной оптической плотностью контролируемой жидкости и требует дополнительных, контрольных измерений , а это увеличивает длительность 25 проведени анализа за счет того, что необходимо устанавливать идентичные услови .20 varies considerably, which is associated with different optical densities of the monitored fluid and requires additional, control measurements, and this increases the duration of the analysis due to the fact that it is necessary to establish identical conditions.

Цель изобретени - повышение точности работы устройства.The purpose of the invention is to improve the accuracy of the device.

Поставленна цель достигаетс тем что устройство дополнительно содержит блок подготовки водо 3ослей, снаб5кенный смесителем с аэратором, осветителем , камерой затемнени и соединенный своим входом с выходом блока культиватора водорослей, а выходом с входом блока детектировани .The goal is achieved by the fact that the device additionally contains a water preparation unit, supplied with a mixer with an aerator, illuminator, darkening chamber and connected with its input to the output of the algae cultivator unit, and output to the input of the detecting unit.

При этом преобразователь выполнен в виде усилител , интегратора и экстрематора , подключенных к выходу усилител , а также формировател напр жени возбуждени флуоресценции, св занного с входами блока детектировани ..In this case, the converter is made in the form of an amplifier, an integrator, and an extremator connected to the output of the amplifier, as well as a fluorescence excitation voltage coupler associated with the inputs of the detection unit.

На фиг. 1 представлена структурна схема устройства дл оценки токсичности жидкостей; на фиг. 2 - блок детектировани с камерой затемнени , разрез по оси ФЭУ; на фиг. 3 - общий вид блока детектировани , вид сверхуf на фиг. 4 - сечение -А на фиг. 2.FIG. 1 shows a block diagram of a device for assessing the toxicity of liquids; in fig. 2 — a detection unit with a blackout chamber, a section along the PM axis; in fig. 3 is a general view of the detection unit, top view of f in FIG. 4 is a section on -A in FIG. 2

Устройство включает блок 1 культиватора , блок 2 детектировани , электронно-логический блок 3, блок 4 питани , при этом в блоке 1 культиватора расположен культиватор 5 одноклеточных .водорослей, имеющий патрубок 6 ввода питательной среды и канал 7 вывода культуры водорослей. В блоке 2 детектировани камера 8 засветки, имеюща световое окно, соединена светонепроницаемой трубкой 9 с измерительной камерой 10, имеющей световое окно и выпускной канал 11, на котором установлен насос 12 прокачки. При этом камера 8 засветки снабжена источником 13 возбуждающего света, а измерительна камера 10 снабжена ;измерителем 14 замедленной флуоресценции - фЬтоэлектронным умножителем, между которыми-установлен светофильтр 15..Кроме того, измеритель.14 содержит делитель 16 напр жени , соединенный с источником питани 17, установленным в блоке 4 питани . Вйход измерител 14 соединен с входом предварительного усилител 18, выхол-которого св зан с регистратором 19, наход щимс в электронно-логическом блоке 3.The device includes a cultivator unit 1, a detecting unit 2, an electronic logic unit 3, a power supply unit 4, while in a cultivator unit 1 there is a cultivator 5 single-cell algae having an input 6 for feeding the nutrient medium and an algae culture output channel 7. In the detecting unit 2, the illuminating chamber 8, having a light window, is connected by an opaque tube 9 to a measuring chamber 10, which has a light window and an exhaust channel 11 on which a pump 12 is installed. In this case, the illuminating chamber 8 is provided with a source of excitation light 13, and the measuring chamber 10 is equipped with a slow fluorescence meter 14 — a photoelectric multiplier, between which a light filter 15 is installed. Also, the meter 14 contains a voltage divider 16 connected to a power source 17 installed in block 4 power. The meter 14 is connected to the input of the preamplifier 18, the output of which is connected to the recorder 19 located in the electronic logic unit 3.

Предварительный усилитель 18 и регистратор 19 соединены с источником 20 напр жени , наход щимс в блоке 4 питани . В блоке 21 подготовки водорослей расположен смеситель 22, соединенный с каналом 7 вывода культуры водорослей и имеющий канал 23 ввода контролируемой жидкости и канал 24 подачи смеси. При этом смеситель 22 снабжен аэратором 25 и осветителем 26. Канал 24 подачи смеси соединен через камеру 27 затемнени с камерой 8 засветки. В электроннологическом блоке 3 установлены экстрематор 28 вход которого соединен с выходом предварительного усилител 18 а выход - с входом дополнительного The preamplifier 18 and the recorder 19 are connected to a voltage source 20 located in power supply unit 4. In block 21 of the preparation of algae is located a mixer 22 connected to the channel 7 of the culture of algae output and having a channel 23 for introducing the controlled liquid and a channel 24 for feeding the mixture. At the same time, the mixer 22 is provided with an aerator 25 and an illuminator 26. The mixture supply channel 24 is connected through the darkening chamber 27 to the illumination chamber 8. In the electronological unit 3, an extremer 28 is installed, the input of which is connected to the output of the preamplifier 18 and the output to the input of an additional

регистратора 29, и интегратор 30, соединенный своим входом с выходом предварительного усилител 1-8, а выходом - с входом регистратора 19. При этом экстрематор 28 и интегратор 30 имеют вторые входы, которые соединены с первым выходом схемы запуска 3,1, второй выход которой св зан с и уточником 13 возбуждающего света. -Вхо схемы запуска 31 соединен с первым выходом схемы управлени 32, котора установлена в электроннологическом блоке 3. При этом экстрематор 28, дополнительный регистратор 29, интегратор 30, схемы за пуска 31 и управлени 32 подключены к источнику напр жени 20. Блок 21 подготовки водорослей и блок 1 культиватора снабжены термостатом 33. На канале 7 вывода культуры водорослей установлен насос 34 подачи культуры, а на канале 23 - насос подачи жидкости 35 При этом насос 34 соединен с вторым выходом схемы управлени 32, а насос 35 - с третьим выходом схемы управлени 32.the recorder 29, and the integrator 30, connected by its input to the output of the preamplifier 1-8, and the output - to the input of the recorder 19. The extremator 28 and the integrator 30 have second inputs, which are connected to the first output of the triggering circuit 3.1, the second output which is associated with and the driver of the exciting light 13. - The start-up circuit 31 is connected to the first output of the control circuit 32, which is installed in the electronological unit 3. At the same time, the extremator 28, additional recorder 29, integrator 30, start-up circuit 31 and control 32 are connected to the voltage source 20. Block 21 algae preparation and the cultivator unit 1 is equipped with a thermostat 33. A culture supply pump 34 is installed on the algae culture output channel 7, and a fluid supply pump 35 is installed on the algae culture channel. The pump 34 is connected to the second output of the control circuit 32, and the pump 35 to the third output of the control circuit laziness 32.

Конструктивно камера 27 затемнени , камера 8 засветки, измерительна камера 10, а также.канал 24 подачи смеси, светонепроницаема трубка 9 и выпускной канал 11 выполнены в виде единой трубки 36 из светопроницаемого , агрессивноустойчивого материала (фиг. 2). При этом камера 27 затемнени выполнена в виде плоской намотки со светонепроницаемым экраном 37 (фиг. 2 и 3). Камера 8 засветки и измерительна камера выполнены в виде плотной намотки в р д (фиг. 4) на вал 38 с плоскопараллельными поверхност ми (фиг. 2). При этом с одной стороны такой поверхности установлен источник 13 возбуждающего света, а с другой стороны измеритель 14 замедленной флуоресценции , а на закругленных поверхност х этого вала 38 обмотка трубкой 36 уплотнена светонепроницаемым материошом 39. При этом число витков намотки определ етс из формулыStructurally, the dimming chamber 27, the illumination chamber 8, the measuring chamber 10, as well as the mixture supply channel 24, the opaque tube 9 and the outlet channel 11 are made in the form of a single tube 36 of a transparent, aggressively resistant material (Fig. 2). In this case, the darkening chamber 27 is made in the form of a flat winding with an opaque screen 37 (FIGS. 2 and 3). The illumination chamber 8 and the measurement chamber are made in the form of dense winding in a row (Fig. 4) on a shaft 38 with plane-parallel surfaces (Fig. 2). Moreover, on one side of such a surface, a source of excitation light 13 is installed, and on the other hand a meter 14 of delayed fluorescence, and on the rounded surfaces of this shaft 38, the winding tube 36 is sealed by opaque material 39. In this case, the number of windings of winding is determined from

диаметр фотокатода 40 диаметр трубки 36photocathode diameter 40 tube diameter 36

В качестве источника 13 возбуждающего света использованы светодиоды 41 (фиг. 2) с длиной волны возбуждающего света, равной 640-740 нм, которые установлены на каждом витке обмотки (фиг. 4).As the source 13 of the exciting light, LEDs 41 (FIG. 2) with a wavelength of exciting light equal to 640-740 nm, which are mounted on each turn of the winding (FIG. 4), are used.

Между фильтром 15 и обмоткой трубки 36 измерительной камерой 10 введена оптическа смазка 42 (фиг. 2 и 4Between the filter 15 and the winding of the tube 36, an optical lubricant 42 is inserted in the measuring chamber 10 (Fig. 2 and 4

Claims

The voltage divider 16 (Fig. 2) is made in the water of the cascade multiplier, which is connected to the low-voltage power source 17 (Fig. 5). The device works as follows. When the electronic unit 3 is turned on, the algal culture feed pump 34 and the fluid feed pump 35 are turned on. The duration of operation of these pumps is set by the control circuit 32. After keeping the mixture for 20 minutes in the mixer 22, Which is illuminated with the illuminator 26i and aerated with the help of the aerator 25, the mixture is pumped through the channel 24 with the aid of the pump 12 which has strictly constant pumping speed. The mixture passes the darkening chamber 27, which has a volume of 5 ml, while the volume is determined by the length of the tube 36 placed in the light-tight screen 37. The volume of the chamber 27 is then selected so that the mixture is in the dark for 15 minutes. After passing through the darkening chamber 27, the algae mixture enters the illumination chamber 8, where it is irradiated with light from the source 13 of the exciting light for 0.8 s. This makes it possible to reuse the portion (volume) of the mixture in which the complete fade is slowed down by fluorescence to re-excite from it the slowed down fluorescence. This feature allows the measuring chamber 10 and the illumination chamber 8 to be implemented as wound onto the shaft 38 of a tube 36 made of polyethylene propylene. The diameter of the tube is 2 mm (outer), and the inner diameter is 1 mm. Since the photoelectric mind with a photocathode 40, whose diameter is 9 mm, was used as a meter 14 for delayed fluorescence, the winding is 4 turns, each of which has an excitation light source LED 13. After passing the mixture through the measuring chamber 10, it passes through the outlet channel 11 to the sciv. The principle of scanning the magnitude of the exciting light was used to excite delayed fluorescence. This is accomplished by applying a sawtooth voltage with a twisting time of 20 s to the light 6 diodes. This configuration is formed by the start-up circuit 31, which simultaneously opens the input circuits of the integrator 30 and the extremator 28. The measurement results are simultaneously recorded by the recorders 19 and 29, and the logic of the entire operation of the device is controlled by the control circuit. To assess the relative toxicity, it is necessary to carry out an analysis like a reference fluid, for example. on nutrient medium or dechlorinated tap water, and on controlled liquid. Such an analysis takes a lot of time, so the differential metering principle is used. For this, a 2-channel type setup has been developed (Fig. 3). After analysis, the entire hydraulic path is flushed with distilled water, after which the unit is turned off. The proposed device is rather complicated in terms of technical equipment, however, it does not require highly qualified service personnel to work with it. This is due to the fact that for control the minimum number of control knobs is displayed on the front panel of the device, and the device itself is designed with a high degree of reliability. The use of the proposed device will simplify and cheapen the cost of performing the analysis of the toxicity of wastewater. Claim 1. A device for automatically controlling toxicity of liquids, comprising a fluorescence detection unit, a transducer whose input is connected to the output of the detection unit, an algae cultivator unit connected by its input to the output of the transducer, characterized in that contains the algae preparation unit, equipped with a mixer with aerator, illuminator, darkening chamber and connected with its entrance to the cultivator unit outlet Leu, and the output - with the input of the detecting unit. 2. The device according to claim 1, wherein the converter is made up of an amplifier, an integrator and an extremator connected to the output of the amplifier, as well as a fluorescence excitation voltage coupler connected to the inputs of the detection unit. Sources of information taken into account in the examination 1. Ecological aspects of chemical and radioactive contamination of the aquatic environment. M., Food Industry, 1978, vol. XXXIV, p. 52-58.

2. Rubin A. B. Modern methods of studying photobiological processes. Moscow, Izd-EO MSU, 1974, p. 77-82.

i

well

R

Fig.Z

27