专利名称：水体总磷在线自动监测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于水质检测仪器领域，更具体的说，涉及一种计算机控制 的检测水体中总磷量的装置。
背景技术：
磷是生物生长必需的元素之一，较低浓度的磷对人体并无直接危害，对 水生生物也无多大影响，但若水体中磷含量过髙，可造成藻类过度繁殖，直 至数量上达到有害的程度，引起富营养化，使水体透明度降低，水质变坏， 以至影响到鱼类的生存，给水产养殖业造成巨大损失。由于磷是水富营养化 的关键元素。为了保护水质，控制危害，在水环境监测中总磷已正式列入监 测项目。
总磷包括水溶解的、悬浮物的、有机磷的和无机磷。将水中各形态磷转 化成可溶态的无机磷酸盐的消解方法很多。常用的总磷测定方法有磷钼蓝分 光光度法、氯化亚锡还原光度法、离子色谱法、ICP-MS等。
磷钼蓝分光光度法采用在中性条件下用过硫酸钾(或硝酸—高氯酸)使 试样消解，将所含磷全部氧化为正磷酸盐。在酸性介质中，正磷酸盐与钼酸 铵反应，在锑盐存在下生成磷钼杂多酸后，立即被抗坏血酸还原，生成蓝色 的络合物。该蓝色络合物在880nin和700nm波长下有最大吸收度。利用该 特性测定水体总磷的方法在目前水质测量应用中较为普遍。
氯化亚锡还原光度法是根据磷在酸性条件下与钼酸铵结合生成磷钼酸 铵。用氯化亚锡、硫酸肼还原磷钼铵成蓝色化合物。蓝色强度与磷含量成 正比，可进行比色定量。由于氯化亚锡溶液的配制是用盐酸将氯化亚锡溶解 后以水介质稀,然后加一粒金属锡置冷暗处保存，一周后需重新配制。配置氯 化亚锡溶液对操作技术和条件要求较高，该方法较少使用。
离子色谱法、ICP-MS的方法或操作步骤冗长繁琐，试剂配制工作量较 大，其中有些需现用现配，需绘制校准曲线，干扰因素较多，需要使用较昂 贵的仪器，而且对操作人员专业技能要求高，只能在实验室完成，不能满足 野外现场测试要求，更不适用于突发性污染事故的现场监测。现有技术中中国专利ZL02272422.2于2003年6月11日公开了一种水 质总磷在线自动监测仪，借助于测定材料的化学、物理性质来测试水中的某 些成分含量；具体地说采用了基于紫外催化消解法的总磷在线自动监测仪的 基本构件，反应器单元由四周有紫外灯管的石英消解杯组成，检测单元是有 一个下口和两个以上向上池口的光电比色池组成。该自动监测仪虽然可以保
证水样消解安全可靠的运行，可以避免试剂污染光电比色池及其内部附属器 件，但其采用光电比色法，其故障率较高；而且设备是采用基于紫外催化消 解法的总磷在线自动监测仪的基本构件结构较为复杂，维护较为困难。
中国专利ZL200720041934.5于2008年11月12日提供一种全自动总磷 在线监控加药系统，包括一分析处理装置、 一显示装置、一PH在线检测装 置、 一电导在线检测装置和一药剂自动投加装置，其特征在于所述加药系统 还包括一总磷在线检测装置，所述总磷在线检测装置包括一紫外灯、 一消解 装置、第一放液阀、 一显色装置、 一激光发射装置和一激光检测装置，所述 消解装置通过所述第一放液阀与所述显色装置连接，所述激光发射装置和所 述激光检测装置与所述显色装置连接，所述紫外灯、放液阀、激光发射装置 和激光检测装置分别与所述分析处理装置电连接。该装置实现了药剂的自动 投加、测量误差较小、控制精度较高，但该装置结构较为复杂，应用成本较 髙。
由于现有技术中水体总磷监测仪器存在这些的问题，而现阶段环境保护 日益重视， 一个既能方便在线监测，又能解决现有监测仪的缺陷的需求越来 越迫切。本发明由此而来。
实用新型内容
本实用新型提供了一种新的水体总磷在线自动监测装置，解决了现有技 术中水体总磷在线自动监测装置结构较为复杂、故障率较髙、维护较为困难 等问题。
为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供的解决方案如
下
一种水体总磷在线自动监测装置，包括依次管路连接的样品提供装置、 反应装置，在所述的样品提供装置前设置计量装置，其特征在于所述的计量装置为后端设置有光电计量管的蠕动泵。
优选的，所述的光电计量管包括确定容积的计量管，所述计量管外侧设 置有光电检测器，光电检测器通过线路与控制蠕动泵的可编程逻辑控制器相 连。
优选的，所述的光电检测器包括处于计量管外侧分布的计量发射源和计 量接受源，计量接受源接受计量发射源发出的光信号后通过光电转换电路传 送给可编程逻辑控制器。
优选的，在所述反应装置外侧设置有光电比色检测器，所述的光电比色 检测器包括处于反应装置外侧分布的发射源和接受源，接受源接受发射源发 出的光信号后通过光电转换电路传送给控制蠕动泵的可编程逻辑控制器。
优选的，所述样品提供装置为多向选择陶，所述多向选择阀单向选择启 闭计量装置、蒸馏水瓶、废液瓶、标准样品瓶、过硫酸钾试剂瓶、抗坏血酸 试剂瓶、钼酸盐试剂瓶的连通。
优选的，所述的水体总磷在线自动监测装置还设置有温度控制装置，所 述的温度控制装置设置在反应装置内；所述的温度控制装置为热电偶。
优选的，所述的蠕动泵内设置有泵壳通道内的弹性管，弹性管内侧为八 轴步进电机的滚轮，所述的可编程逻辑控制器连接在所述多轴步进电机上。
优选的，所述反应装置为密闭的容器，在反应装置内设置温度控制装置 和压力控制装置。
优选的，在所述的反应装置内设置有用于混合液体的鼓泡。
优选的，所述的水体总磷在线自动监测装置通过数据传输装置与远程控 制系统联络；所述的数据传输装置包括电话网络、GSM手机短信息网、GPRS 或CDMA网络。
本发明技术方案中由于采用后端设置有光电计量管的蠕动泵的计量装 置，克服了蠕动泵由于一段时间使用或其它原因磨损导致的流量不稳定造成 的误差；同时实现了微量实际的精确定量。而且采用蠕动泵负压吸入方式进 行采集样品和试剂，在试剂与泵管之间总是存在空气缓冲区，保证液体不和 泵管接触，从根本上杜绝了泵管对液体的污染，同时也避免了泵管腐蚀，延 长了蠕动泵的寿命。
本发明的装置使用中每剂量仅为1.5ml，大大减少了试剂使用量；而且优选技术方案中采用高温髙压消解体系，加快反应进程，克服了现有技术中 敞口系统腐蚀性气体挥发对装置的腐蚀。优选技术方案中试剂管采用聚四氟 乙烯透明软管，管径大于1.5mm，减少了水样颗粒堵塞几率。
本发明的技术方案基于中国国家标准《水质总磷的测定钼酸铵分光光 度法》(GB/T 11893-89)，本发明采用光电比色法实现标准中分光光度法类 似的测量结果。而光电比色法实现更为简单。本发明的优选技术方案中在装 置中采用可编程逻辑控制器控制装置的运行，从而方便仪器的自动化操作， 又能达到比现有技术更髙的精度。
本发明人设计的水体总磷在线自动监测装置可以通过远程数据传输技 术灵活组网，可以实现电话网络、GSM手机短信息网、GPRS或CDMA网 络实时监控中心对监测点的远程遥控、遥测以及监测点对监控中心的逆向报 警，这样可实现在线监测的技术要求。
另外，本发明优选方案中釆用多向选择阀，通道灵活多样，摒弃了昂贵 的隔膜电磁阀，大大降低了维护量和维护成本。
本发明的技术方案适用于测量浓度为0.1 15.0mg/L的水体，甚至更高， 因而本发明的技术方案可以用于废水、污水排放点源、地表水等总磷浓度的 在线自动检测。
图1是本实用新型实施例水体总磷在线自动监测仪的结构示意图。 其中，l为蠕动计量泵，2为光电比色检测器，3为计量管，4为光电检 测器，5为温度控制装置，6为过硫酸钾试剂瓶，7为反应装置，IO为多向 选择阀，ll为蒸馏水瓶、12为抗坏血酸瓶、13为标准样品瓶、14为钼酸盐 试剂瓶、15为废液瓶。
具体实施方式
为了详细说明本实用新型的技术方案，以下通过具体实施例来详细说
明
实施例如图1， 一种水体总磷在线自动监测仪，包括依次管路连接的 具有样品提供装置10、反应装置7，在样品提供装置10、反应装置7之间设置计量装置，该计量装置为后端设置有光电计量管的蠕动泵1，蠕动泵内设 置有泵壳通道内的弹性管，弹性管内侧为八轴步进电机的滚轮，所述的可编 程逻辑控制器连接在所述多轴步进电机上。该光电计量管包括确定容积的计 量管3，计量管外侧设置有光电检测器4，光电检测器包括处于计量管两侧 分布的计量发射源和计量接受源，计量接受源接受计量发射源发出的光信号 后通过光电转换电路传送给可编程逻辑控制器。在反应装置外侧设置有反应 检测器2，反应检测器包括处于反应装置两侧分布的发射源和接受源，反应 检测器也通过线路与控制蠕动泵的可编程逻辑控制器相连。
在样品提供装置为多向选择阀10，所述多向选择阀单向选择启闭计量 装置、过硫酸钾试剂瓶6，反应装置7，蒸馏水瓶U、抗坏血酸瓶12、标准 样品瓶13、钼酸盐试剂瓶14、废液瓶15的连通。
该水体总磷在线自动监测仪还设置有温度控制装置5,包括热电偶，所 述热电偶设置在反应装置中，温度控制装置与反应装置连通加热。
当测量循环过程开始后，用新的水样冲洗各管路、计量管和反应装置， 以除去残留的干扰物。使用蠕动泵将水样加入反应装置进行消解，然后先后 再加入各种试剂瓶内的试剂溶液与反应装置中。通过鼓泡混合液体，保证水 样和各试剂溶液完全混合，密闭消解装置后加热至120'C左右，由测量系统 控制消解时间。溶液冷却后由蠕动泵排出溶液。根据反应检测器检测的结果 与标准样品的结果计算出水体中的总磷含量。
由于测量中试剂和样品采集均使用蠕动泵，水样和试剂溶液并不直接与 蠕动泵管接触防止腐蚀和干扰物污染，同时采用光电计量管，防止由于蠕动 泵流量变化而造成的加液量的误差。
上述实例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此 项技术的人是能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实 用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所做的等效变换或修饰，都 应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1、一种水体总磷在线自动监测装置，包括依次管路连接的样品提供装置、反应装置，在所述的样品提供装置前设置计量装置，其特征在于所述的计量装置为后端设置有光电计量管的蠕动泵。
2、 根据权利要求1所述的水体总磷在线自动监测装置，其特征在于所 述的光电计量管包括确定容积的计量管，所述计量管外侧设置有光电检测 器，光电检测器通过线路与控制蠕动泵的可编程逻辑控制器相连。
3、 根据权利要求2所述的水体总磷在线自动监测装置，其特征在于所 述的光电检测器包括处于计量管外侧分布的计量发射源和计量接受源，计量 接受源接受计量发射源发出的光信号后通过光电转换电路传送给可编程逻 辑控制器。
4、 根据权利要求1所述的水体总磷在线自动监测装置，其特征在于在 所述反应装置外侧设置有光电比色检测器，所述的光电比色检测器包括处于 反应装置外侧分布的发射源和接受源，接受源接受发射源发出的光信号后通 过光电转换电路传送给可编程逻辑控制器。
5、 根据权利要求1所述的水体总磷在线自动监测装置，其特征在于所 述样品提供装置为多向选择阀，所述多向选择阀单向选择启闭计量装置、蒸 馏水瓶、废液瓶、标准样品瓶、过硫酸钾试剂瓶、抗坏血酸试剂瓶、钼酸盐 试剂瓶的连通。
6、 根据权利要求1所述的水体总磷在线自动监测装置，其特征在于所 述的水体总磷在线自动监测装置还设置有温度控制装置，所述的温度控制装 置设置在反应装置内；所述的温度控制装置为热电偶。
7、 根据权利要求1所述的水体总磷在线自动监测装置，其特征在于所 述的蠕动泵内设置有泵壳通道内的弹性管，弹性管内侧为八轴步进电机的滚 轮，所述的可编程逻辑控制器连接在所述多轴步进电机上；所述的弹性管为 聚四氟乙烯透明软管。
8、 根据权利要求1所述的水体总磷在线自动监测装置，其特征在于所 述反应装置为密闭的容器，在反应装置内设置温度控制装置和压力控制装 置。
9、 根据权利要求1所述的水体总磷在线自动监测装置，其特征在于在 所述的反应装置内设置有用于混合液体的鼓泡。
10、根据权利要求1所述的水体总磷在线自动监测装置，其特征在于所 述的水体总磷在线自动监测装置通过数据传输装置与远程控制系统联络；所 述的数据传输装置包括电话网络、GSM手机短信息网、GPRS或CDMA网 络。
专利摘要本实用新型公开了一种水体总磷在线自动监测装置，包括依次管路连接的样品提供装置、反应装置，在所述的样品提供装置前设置计量装置，其特征在于所述的计量装置为后端设置有光电计量管的蠕动泵。该实用新型试剂、样品精确定量，结果更精确可靠，可适用于浓度在1-15mg/L的原水的在线监测。
文档编号G01N21/27GK201364308SQ20092014160
公开日2009年12月16日 申请日期2009年1月21日 优先权日2009年1月21日
发明者马三剑 申请人:马三剑