专利名称：低检测下限总砷在线分析仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种总砷分析仪，尤其是涉及一种低检测下限总砷在线分析仪。
背景技术：
砷(As)是人体非必需元素，元素砷的毒性较低而砷的化合物均有剧毒，三价砷化 合物比五价砷化合物毒性更强，且有机砷对人体和生物都有剧毒。砷通过呼吸道、消化道和 骨骼、肌肉等部位，特别是在毛发、指甲中蓄积，从而引起慢性砷中毒，潜伏期可长达几年甚 至几十年。慢性砷中毒有消化系统症状、神经系统症状和皮肤病变等。砷还有致癌作用，能 引起皮肤癌。在一般情况下，土壤、水、空气、植物和人体都含有微量的砷。砷的污染主要来 源于采矿、冶金、化工、化学制药、农药生产、纺织、玻璃、制革等部门的工业废水。砷是我国 实施排放总量控制的重要指标之一。水中砷的测定目前可采用原子吸收法、原子荧光法、等离子发射光谱法、比色法和 电化学方法(阳极溶出伏安法)等。原子吸收法、原子荧光法和等离子发射光谱法具有灵敏 度高、简便、快速、干扰较少的优点，但由于这些方法用于在线监测的开发成本高、技术难度 大，目前仍难以大范围实现砷的自动在线监测，所以水质总砷的自动在线监测主要是利用 比色法和电化学方法实现的，对于采用电化学方法的在线监测仪目前仍停留在汞电极的水 平上，而非汞电极的制造工艺、电极本身对污染源水样的抗干扰能力及电极表面的自动清 洗技术等问题还难以满足自动在线监测的技术要求，相比之下，比色法具有稳定性好、仪器 开发成本低、操作及维护方便的优点。但国内目前所有采用比色法的重金属系列水质在线 监测仪器在监测灵敏度方面仍然不够理想，尤其是总砷在线分析仪，由于其显色过程及控 制过程尚存在众多缺陷，使得检测下限不能很好的满足综合污水排放标准(GB8978-1996) 规定的不得检出限0. 5mg/L，明显满足不了生活饮用水卫生标准(GB5749-2006)规定的不 得检出限0.01mg/L。
发明内容针对以上问题，本实用新型目的在于提供一种高灵敏、低成本且低检测下限的低 检测下限总砷在线分析仪。本实用新型通过以下技术措施实现的，一种低检测下限总砷在线分析仪，包括比 色皿、设置在比色皿一侧的测量光源以及设置在比色皿另一侧与测量光源对应位置的光电 转换模块，所述比色皿管接一多通阀的进出口管，该多通阀的其它进出口管分别管接有硫 酸试剂瓶、蒸馏水瓶、显色剂瓶、样品瓶、屏蔽剂试剂瓶、稀释室、废液桶、定量装置，所述定 量装置管接有蠕动泵，多通阀电连接有控制模块，该控制模块电连接定量装置、蠕动泵以及 人机接口。其中比色皿内设置有至少带二个喷洗面的喷洗头，该喷洗头的其中二个喷洗面分 别面向测量光线进出比色皿的内壁处；比色皿内还可设置有搅拌器；控制模块优选PLC ；定 量装置优选一安装有液位计的定量管；多通阀的进出口管优选管径大于1. 5mm的进口改型聚四氟乙烯透明软管。本实用新型采用上述技术方案后，引入精确定量装置，克服了蠕动泵泵管由于磨 损引起的定量误差，同时实现了微量试剂、样品的精确定量；且创新式的摈弃了现有部分仪 器使用的可视光电定量，而使用高可靠的微小液位计，最大程度地消除了因仪器长期使用 以及在光电定量时引入的定量误差。为加快比色室中待测物与试剂的反应以及使样液中的 待测物充分反应完全，在仪器测量时引入曝气这一过程，即在样液和试剂混合后，给比色室 泵入空气，而时间可根据具体需要而定。采用曝气代替公开号为CN 1344925A所描述的比 色装置中所采用的磁力搅拌，明显降低了仪器成本，使得控制更简单、运行更为稳定。在在 线监测仪器的维护中，标定是现场维护人员最为主要的工作，而针对像监测砷这样的痕量 重金属元素，则需精确配备多个微量标液，这无疑提高了对现场维护人员化学仪器操作水 平的要求，受到外界环境或自身操作熟练程度的影响，配出的标液就有可能出现较大的浓 度误差，从而导致更大的测量误差，本实用新型为消除或降低这些不利因素，采用了仪器全 自动与人工手动相结合的方法进行标定，其中仪器全自动标定是通过本实用新型中的稀释 室来达到，稀释室预先存放一定体积超高浓度的标液，然后通过多通阀的通道切换注入蒸 馏水在定量装置对该样品进行系统规定的一定倍数的稀释，对标液测量时直接从该定量装 置取正常测量时的体积即可。在比色法的在线监测仪器中，比色室的脏污是影响测量准确 度的因素中最为重要的一个，而现在所有比色法仪器中对比色室的自动清洗仅是简单的用 蠕动泵注入清水进行流淌式的清洗，此方法清洗力度明显微弱，脏污会因长期累积而固定 在比色室内壁上，此时流淌式的清洗会显得毫无作用，本实用新型中，创新引入喷头式的清 洗，它的喷洗效果就和家里洗澡用的多孔喷头一样，只是本实用新型中的喷面更为长阔且 为两面喷头或多面喷头，喷头分别面对着测量光源和光电转换模块。由于本实用新型在当 前测量完之后马上自动进行强有力的冲洗，清洗力度明显高于流淌式的清洗，不会或极少 有污渍残留在比色室壁上。在显色剂选择方面，找到了 一种能高选择性、高灵敏度地与待测 液中砷反应，且反应条件为常温即可的显色剂，显色反应不需高温，不仅降低了仪器能耗， 而且降低了测量时由于高温引入的各种测量误差。从而本实用新型能有效地降低总砷的检 测下限。
图1为本实用新型结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例并对照附图对本实用新型作进一步详细说明。参照图1的低检测下限总砷在线分析仪，包括比色皿11、设置在比色皿11 一侧的 测量光源9以及设置在比色皿11另一侧与测量光源9对应位置的光电转换模块12，比色皿 11管接有一多通阀7的进出口管，多通阀7的进出口管为管径大于1. 5mm的进口改型聚四 氟乙烯透明软管，该多通阀7的其它进出口管分别管接有硫酸试剂瓶1、蒸馏水瓶3、显色剂 瓶4、样品瓶5、屏蔽剂试剂瓶8、稀释室6、废液桶14和定量管13，定量管13内安装有液位 计2并管接有蠕动泵15，多通阀7电连接有PLC模块16，该PLC模块16电连接液位计2、蠕 动泵15以及人机接口 17，其中比色皿11内设置有至少带二个喷洗面的喷洗头10，该喷洗头10的其中二个喷洗面分别面向测量光线进出比色皿11的内壁处。使用本实用新型进行饮用水总砷在线分析的步骤为砷浓度标定点的测定(1)、由PLC模块16控制蠕动泵15通过多通阀7从蒸馏水瓶3向定量管13泵入 蒸馏水定量至50ml，再由蠕动泵15通过多通阀7的相应通道将定量管13内的蒸馏水泵入 比色室11，通过下一步骤采集空白对比数据；(2)、由PLC模块16控制蠕动泵15和多通阀7从硫酸试剂瓶1显色剂瓶4、屏蔽剂 试剂瓶8向比色室11泵入硫酸溶液、显色剂、屏蔽剂，而后由PLC模块16控制蠕动泵15和 多通阀7向比色室11不断地泵入空气，使各试剂间、样品与试剂间充分混合；(3)、然后由PLC模块16控制测量光源9和光电转换模块12对比色室11内的溶 液进行光电测量，由PLC模块16采集到光电测量数据并贮存在PLC模块16内的贮存器中；(4)、将比色室11内已检测过的溶液泵入废液桶14，而后由喷洗头10向比色室11 内喷射冲洗液，喷洗头10的二个喷洗面分别面向测量光线进出比色皿11的内壁处，然后将 比色室11内的冲洗液泵入废液桶14 ；(5)、向稀释室6注入IOOml浓度为1 μ g/ml砷标准溶液作为母液，由PLC模块16 控制蠕动泵15通过多通阀7从稀释室6向定量管13泵入Iml的砷标准溶液，再向定量管 13泵入蒸馏水定量至50ml，由蠕动泵15通过多通阀7的相应通道将定量管13内的砷溶液 泵入比色室11，重复步骤(2)、(3)和⑷得到含量为0. 02 μ g/ml砷标准溶液的检测数据；(6)、分四次重复步骤(5)由PLC模块16控制蠕动泵15通过多通阀7从稀释室6 向定量管13泵入2. 5ml、5ml、7. 5ml、IOml的砷标准溶液，每次都向定量管13泵入蒸馏水定 量至50ml，由蠕动泵15通过多通阀7的相应通道将定量管13内的砷溶液泵入比色室11， 每次重复步骤(2)、(3)和(4)，从而得到含量分别为0. 05 μ g/ml,0. 1 μ g/ml、0. 15 μ g/ml、 0.2 μ g/ml砷标准溶液的的检测数据，将所得数据在光强和砷浓度的坐标上标出，连接得到 砷浓度的标定曲线；水样中总砷的测定(7)、由PLC模块16控制蠕动泵15通过多通阀7从样品瓶5向定量管13泵入50ml 的待测水样，由蠕动泵13通过多通阀7的相应通道将定量管13内的砷溶液泵入比色室11， 重复步骤(2)、(3)和(4)得到样品的检测数据，通过步骤(6)中得到的砷浓度的标定曲线 计算出样品中总砷的含量。其中分析步骤(2)中的显色剂为 以上是对本实用新型低检测下限总砷在线分析仪的结构进行了阐述，用于帮助理 解本实用新型，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，本实用新型还可用于 比色法检测其它重金属元素。在步骤(2)中还可以在比色室内使用磁力搅拌等搅拌装置替 代向比色室中充气的方式，本实用新型还可改为多个蠕动泵、注射器加上多通阀、多个单通 阀等其它结构，其中光源部分可根据实际情况设计成双光源使得在硬件上实现实时参比测 量，也可设计成单光源在PLC控制下实现参比测量。任何未背离本实用新型原理下所作的 改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之 内。
权利要求一种低检测下限总砷在线分析仪，包括比色皿、设置在比色皿一侧的测量光源以及设置在比色皿另一侧与测量光源对应位置的光电转换模块，其特征在于所述比色皿管接一多通阀的进出口管，该多通阀的其它进出口管分别管接有硫酸试剂瓶、蒸馏水瓶、显色剂瓶、样品瓶、屏蔽剂试剂瓶、稀释室、废液桶、定量装置，所述定量装置管接有蠕动泵，多通阀电连接有控制模块，该控制模块电连接定量装置、蠕动泵以及人机接口。
2.根据权利要求1所述的低检测下限总砷在线分析仪，其特征在于所述比色皿内设 置有至少带二个喷洗面的喷洗头，该喷洗头的其中二个喷洗面分别面向测量光线进出比色 皿的内壁处。
3.根据权利要求1或2所述的低检测下限总砷在线分析仪，其特征在于所述比色皿 内设置有搅拌器。
4.根据权利要求1或2所述的低检测下限总砷在线分析仪，其特征在于所述控制模 块为PLC。
5.根据权利要求1或2所述的低检测下限总砷在线分析仪，其特征在于所述定量装 置为一安装有液位计的定量管。
6.根据权利要求1或2所述的低检测下限总砷在线分析仪，其特征在于所述多通阀 的进出口管为进口改型聚四氟乙烯透明软管，其管径大于1.5mm。
专利摘要本实用新型公开了一种低检测下限总砷在线分析仪，包括比色皿、设置在比色皿一侧的测量光源以及设置在比色皿另一侧与测量光源对应位置的光电转换模块，所述比色皿管接一多通阀的进出口管，该多通阀的其它进出口管分别管接有硫酸试剂瓶、蒸馏水瓶、显色剂瓶、样品瓶、屏蔽剂试剂瓶、稀释室、废液桶、定量装置，所述定量装置管接有蠕动泵，多通阀电连接有控制模块，该控制模块电连接定量装置、蠕动泵以及人机接口。本实用新型还公开了使用低检测下限总砷在线分析仪对水样进行分析的方法。本实用新型具有精确定量、能有效降低测量误差、低成本且能有效地降低总砷的检测下限的优点。
文档编号G01N21/27GK201689039SQ20102010286
公开日2010年12月29日 申请日期2010年1月26日 优先权日2010年1月26日
发明者单红妍, 李野, 罗桥水 申请人:宇星科技发展(深圳)有限公司