测量水体化学需氧量的自动在线监测仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于环境水体在线监测领域，特别涉及一种通过以大功率紫外LED灯为光源的自动在线监测仪。
【背景技术】
[0002]化学需氧量(Chemical Oxygen Demand，C0D)，是在一定的条件下，采用一定的氧化剂处理水样时，所消耗的氧化剂量，折算成水体所需氧气的浓度(mg/L)。它是表示水体受还原性物质污染程度的一个指标。是世界各国对水体监测的必测指标。
[0003]目前国内外对水体COD的检测，主要是铬法(GB11914-1989)，锰法(GB11892-1989)和紫外-可见分光光度法(HJ/T399 2007)。铬法主要应用于高污染水，工业废水检测，锰法和紫外-可见分光度法主要应用地表水，饮用水等低污染水体检测。目前以铬法为主要检测方法。其原理是在水样中加入已知量的重铬酸钾溶液，并在强酸介质下以银盐作催化剂，含氯离子时，加入硫酸汞掩蔽，经高温消解回流后，以试亚铁灵为指示剂，用硫酸亚铁铵滴定水样中未被还原的重铬酸钾的硫酸亚铁铵的量换算成消耗氧的质量浓度。
[0004]铬法检测方法耗时长，通常2-3小时，使用强酸为底液，如硫酸，以重金属盐，如硝酸银，硫酸汞作为催化剂和掩蔽剂，试液体积50-100毫升，消解温度高，一般在150-175°C，最后采用氧化-还原滴定方法确定分析终点，相对误差比较大，通常在2-3%。
[0005]锰法的原理是利用高锰酸钾在60_80°C环境中对水体中的还原性物质进行氧化，多余的高锰酸钾用草酸钠还原，剩余的草酸钠再用高锰酸钾滴定，通过实际消耗的高锰酸钾计算水体的COD值。锰法因为消解温度低于铬法，所以消解程度不充分，所得COD准确性差。
[0006]紫外-可见分光光度法是根据水体中多种有机物和部分无机物对紫外-可见光有特征吸收，利用波长吸光度与COD值的关系进行在线监测的方法。其优点在于其室温在线检测。但由于实际水体中成分复杂，多样，光谱数据与COD之间线性范围很窄，非线性关系很难进行定量描述。加之受溶液朗伯比尔定律限制，只能对稀溶液进行检测，而且检测受多重因素，如PH值，胶体，乳状液，悬浮液存在的影响。因此，紫外-可见分光光度法测量的COD值准确度不高，可检测的水体范围窄。一般只用于COD小于200mg/L的有固定组成水体的检测。
[0007]纳米TiC>2材料，包括纳米颗粒[Yoon-ChangKim, Kyong-Hoon Lee , SatoshiSasaki, Kazuhito Hashimoto，Kazunori Ikebukuro，and Isao Karube，Anal.Chem.72 (2000) 3379-3382]，纳米管[Jan M.Macakj Martin Zlamal，Josef Krysa, andPatrik Schmuki，Small 3 (2007) 300-304]，纳米纤维[Qinghui Mu, Yaoganng Li，Qinghong Zhang, Hongzhi Wang, Sensors and Actuators B，155 (2011) 804-809]，纳米薄膜[Junshui Chena，b，Jidong Zhanga ,b, Yuezhong Xiana, Xiangyang Yinga,Meichuan Liuaj Litong Jinaj Water Research 39 (2005) 1340-1346]等在紫外光照射下应用于污水处理和COD检测技术已经比较成熟D [Xiaobo Chen and Samuel S.Mao，Chem.Rev.2007，107，2891-2959]通过将这些纳米T12纳米材料担载在导电的固体电极上制成的T12纳米电极可作为检测COD的三电极系统中的工作电极。其余的两个电极分别是Ag/AgCl参比电极和Pt对电极。
[0008]环境监测及监测仪器发展趋势是从目前人工采样和实验室分析为主向自动化智能化和网络化为主的监测方向发展。环境监测仪器将向多功能，网络化，自动化，集成化，系统化和智能化的方面发展。
[0009]大功率紫外LED灯，对紫外光透明的高分子材质电解池，在紫外光照射下可高效产生羟基自由基的T i O 2纳米材料电极，小型恒电位仪，小型蠕动栗和微型电磁阀技术的发展为研制小型，自动化COD在线监测仪提供了基础。
【发明内容】
[0010]本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种测量水体化学需氧量的自动在线监测仪，以一种对紫外光透明的高分子聚合物制成的电解池，在紫外光照射下可高效产生羟基自由基的Ti02纳米材料电极为工作电极，以小型恒电位仪为测量电路电流测量和偏电压控制器，小型蠕动栗作为系统液体流路动力源和以微型电磁阀作为流向控制器，通过液体管线在小型蠕动栗，电解池，微型电磁阀不同端口之间的连接实现仪器管路清洗，检测过程中试液循环照射，废液排出和管路清洗的全过程自动化，以及对紫外光源、三电极系统和流路系统进行控制和数据采集与处理模块制作出一款小型，自动化在线COD监测仪。
[0011 ]为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现:
一种测量水体化学需氧量的自动在线监测仪，包括对紫外光透明的电解池，电解池中设置有参比电极、对电极和T i O2纳米材质的工作电极，所述参比电极与对电极平行设置在工作电极的同一侧，参比电极、对电极和工作电极连接到恒电位仪，所述电解池位于工作电极一侧上端设置有入液口、外部设置有大功率的LED紫外灯，电解池位于工作电极另一侧下端设置有出液口。
[0012]进一步的，还包括有试液池、冲洗液池和废液池，所述试液池连通到第三电磁阀C端口，所述冲洗液池连通到第三电磁阀A端口，所述第三电磁阀B端口连通到第二电磁阀A端口，第二电磁阀B端口连通有第二蠕动栗，第二蠕动栗另一端连接到所述入液口，第二电磁阀C端口连通到第一电磁阀C端口，第一电磁阀B端口连接有第一蠕动栗，第一蠕动栗连接到所述出液口，所述第一电磁阀A端口连通至所述废液池。
[0013]优选的，所述LED紫外灯连接有散热器，散热器上设置有风扇。
[0014]进一步的，所述参比电极和所述对电极呈圆柱体，所述工作电极为一薄板，所述参比电极和所述对电极轴线在同一平面内，所述工作电极与该平面平行。
[0015]进一步的，所述工作电极下部开设有一矩形开口。
[0016]优选的，所述工作电极与电解池内壁距离保持在0.8毫米。
[0017]优选的，所述电解池上连接有上盖，所述参比电极、对电极和工作电极连接在所述上盖上。
[0018]进一步的，还包括系统控制及数据处理模块，所述系统控制及数据处理模块连接有LED紫外灯控制模块、所述恒电位仪、电磁阀驱动模块、蠕动栗驱动模块和数据通信模块。
[0019]进一步的，所述系统控制及数据处理模块连接有电源管理模块，所述电源管理模块分别给所述LED紫外灯控制模块、所述电磁阀驱动模块、所述蠕动栗驱动模块和所述通信模块供电。
[0020]优选的，所述LED紫外灯控制模块包括PMOS开关、前置低通滤波器、恒流恒压控制器、电压反馈器、稳压器、后置低通滤波器。
[0021]本发明的有益效果是:
本发明采用大功率紫外LED光源和高效散热结构，纳米T12工作电极和小型蠕动栗和微型电磁阀，实现了小型化，快速，自动化在线监测，每次分析所需试液体积小。不产生二次污染。适用于现场和在线监测，也可以用于实验室分析使用。
[0022]上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的【具体实施方式】由以下实施例及其附图详细给出。
【附图说明】
[0023]此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1a为电解池系统结构图1;
图1b为电解池系统结构图2;
图2为自动在线监测仪原理示意图；
图3为控制系统原理不意图图；
图4为本发明的一个实例，对不同浓度COD标准液进行在线监测，5分钟内获得的光电流随时间变化图；
图5为为本发明的一个实例，对不同浓度COD标准液进行在线监测，所获得的检测值对理论值图。
【具体实施方式】
[0024]下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。
[0025]参照图la、图1b所示，一种测量水体化学需氧量的自动在线监测仪，包括对紫外光透明的电解池I，电解池I中设置有参比电极101、对电极102和Ti02纳米材质的工作电极103，所述参比电极101与对电极102平行设置在工作电极103的同一侧，参比电极101、对电极102和工作电极103连接到恒电位仪2，所述电解池I位于工作电极103—侧上端设置有入液口 104、外部设置有大功率的LED紫外灯3，LED紫外灯3连接有散热器301，散热器301上设置有风扇302 ο电解池I位于工作电极103另一侧下端设置有出液口 105。
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