一种基于紫外光还原-分光光度法在线测定海水中硝酸盐浓度的装置和方法
【专利摘要】本发明提供了一种基于紫外光还原-分光光度法在线测定海水中硝酸盐浓度的装置和方法，所述装置包括沿流体流动方向利用流体输送管依次连通的五个电磁阀，第二电磁阀和第三电磁阀之间的流体输送管上还设有紫外灯和还原盘管，第五电磁阀的出口与蠕动泵连接，蠕动泵依次连接有加热器、气泡去除组件和光学流通池，所述光学流通池连接有led灯、光电采集模块和计算机处理模块。本发明采用紫外还原法，避免了有毒有害试剂的使用和因使用次数的增加造成的还原效率下降的不足，增加了测量结果的重复性和提高了其准确度；本发明利用防水透气管和单向阀相结合的气泡去除组件去除待测溶液中的气泡，减少了测量过程中的折射等误差，增加了测量的准确性。
【专利说明】一种基于紫外光还原-分光光度法在线测定海水中硝酸盐浓度的装置和方法
【技术领域】
[0001]本发明属于海水化学分析领域，具体涉及一种基于紫外光还原-分光光度法在线测定海水中硝酸盐浓度的装置和方法。
【背景技术】
[0002]硝酸盐广泛存在于海洋水体中，是生态环境监测的重要参数之一。目前，海水中硝酸盐测定主要是根据海洋监测规范(GB 17378-2007)，采用基于调查船的现场采样-实验室测定法。该方法存有实时性差，试样易受污染，浪费人力、物力等弊端。近年来，在线测定装置和方法成为海洋领域的研究热点之一。
[0003]目前海水硝酸盐的在线测定，主要是基于微型实验室技术和分光光度法，将硝酸盐还原为亚硝酸盐后，利用Griess反应色后进行定量测定。硝酸盐常用的还原方法是镉柱还原法。该方法还原效率较高，但所用试剂的毒性大，且随着使用次数的增加，还原效率下降，因此造成的检测准确度较差。研究表明，在紫外光照射和还原剂存在的条件下，硝酸盐可还原成亚硝酸盐，同时生成氧气。紫外光还原法虽然还原效率低于镉柱还原法，但重复性高，避免了有毒有害试剂的使用，具有较高的准确度。
[0004]硝酸盐紫外光还原过程中，伴随着氧气的产生和溶液温度升高造成的气泡溢出。气泡的存在，使得溶液中存在空气与溶液的分界面。光通过该分界面时，经常会发生折射现象，产生错误信号。同时，气泡使得溶液有效厚度减小，影响测量结果。因此，在测试管路中的待测溶液进入流通池之前，需要去除待测溶液中的气泡。
【发明内容】
[0005]本发明针对现有技术存在的不足，提供了一种基于紫外光还原-分光光度法在线测定海水中硝酸盐浓度的装置和方法。它可以克服现有硝酸盐测定装置所存在的不足，具有重复性强、集成度高的优点，方便用于在线测定硝酸盐的浓度。
[0006]为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案予以实现:
一种基于紫外光还原-分光光度法在线测定海水中硝酸盐浓度的装置，它包括沿流体流动方向利用流体输送管依次连通的第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀，所述五个电磁阀均设有两个进样口和I个出样口，第一电磁阀的出样口与第二电磁阀的其中之一进样口连通，第二电磁阀的出样口通过两条流体输送管分别与第三电磁阀的两个进样口连通，两条流体输送管中其中之一上还设有紫外灯和还原盘管，第三电磁阀的出样口与第四电磁阀的其中之一进样口连通,第四电磁阀的出样口与第五电磁阀的其中之一进样口连通，所述第五电磁阀的出样口与蠕动泵连接，蠕动泵依次连接有加热器、气泡去除组件和光学流通池，所述光学流通池连接有led灯、光电采集模块和计算机处理模块，所述气泡去除组件为表面设有气泡微孔的防水透气管和单向阀。
[0007]对上述技术方案的进一步改进，所述光学流通池为Z型或U型流通池，设有流体入口、流体出口及光入射口、光出射口，光学流通池的光源为led灯，其中心波长为530nm。
[0008]对上述技术方案的进一步改进，所述流体输送管的外径为l_4mm、内径为
0.5_2mm0
[0009]对上述技术方案的进一步改进，所述防水透气管内径为0.5-15.0mm，外径为
1.0-20.0mm0
[0010]对上述技术方案的进一步改进，所述单向阀的工作压力小于防水透气管的额定工作压力。
[0011]本发明还提供了利用所述的装置在线检测海水中硝酸盐浓度的检测方法，它包括以下步骤:
(1)绘制NO3-N工作曲线
开启蠕动泵、led灯、第一电磁阀，泵入蒸馏水；蒸馏水进入光学流通池后，由光电采集模块、计算机处理模块得出射光强Z0 ;关闭led灯；关闭蠕动泵、第一电磁阀；
开启蠕动泵、led灯，泵入NO3-N标样；开启第二电磁阀、第三电磁阀，泵入还原剂；关闭第二电磁阀，流路中的还原剂与NO3-N标样相混合形成混合液；泵入混合液到还原盘管；关闭蠕动泵，开启紫外灯，还原混合液中硝酸盐至亚硝酸盐；关闭紫外灯，开启蠕动泵，泵入还原后试样到流体输送管；开启第四电磁阀，泵入第一显色剂至流体输送管与还原后试样混合；关闭第四电磁阀；开启第五电磁阀，泵入第二显色剂至流体输送管与还原后试样、第一显色剂混合；关闭第五电磁阀，泵入混合液到加热盘管；关闭蠕动泵，开启加热棒至50°C，促进混合液显色；开启蠕动泵，关闭加热棒，泵入显色液经防水透气管、单向阀到光学流通池，由光电采集模块、计算机处理模块得出射光强J1 ;关闭led灯；关闭第三电磁阀；关闭蠕动泵；
由公式3 = -ln(|)可求得试样的吸光度,记为次；
iO
将所配制标样由低浓度到高浓度依次进行分析，以吸光度次为纵坐标，以浓度为横坐标，绘制NO3-N工作曲线并得其回归方程；
(2)绘制NO2-N工作曲线A
开启蠕动泵、led灯、第一电磁阀，泵入蒸馏水；蒸馏水进入光学流通池后，由光电采集模块、计算机处理模块得出射光强Z0 ;关闭led灯；关闭蠕动泵、第一电磁阀；
开启蠕动泵、led灯，泵入NO2-N标样；开启第四电磁阀，泵入第一显色剂至流体输送管与试样混合；关闭第四电磁阀；开启第五电磁阀，泵入第二显色剂至流体输送管与试样、第一显色剂混合；关闭第五电磁阀，泵入混合液到加热盘管；关闭蠕动泵，开启加热棒至50°C，促进混合液显色；开启蠕动泵，关闭加热棒，泵入显色液经防水透气管、单向阀到光学流通池，由光电采集模块、计算机处理模块得出射光强/2 ;关闭led灯；关闭蠕动泵；
由公式3 = -1η(.)可求得试样中亚硝酸盐的吸光度，记为為；
iO
将所配制标样由低浓度到高浓度依次进行分析，以吸光度為为纵坐标，以浓度为横坐标，绘制NO2-N工作曲线A并得其回归方程；
(3)绘制NO2-N工作曲线B
使用一系列已知浓度的NO2-N标样代替已知浓度的NO3-N标样，重复步骤(1)所示步骤，绘制NO2-N标样的吸光度与浓度的工作曲线B并得其回归方程；
(4)测定样品中硝酸盐和亚硝酸盐的吸光度
用待测试样代替已知浓度的NO3-N标样，重复步骤(1)所示步骤，可求得试样中硝酸盐和亚硝酸盐吸光度之和，记为次；
(5)测定亚硝酸盐的吸光度
用待测试样代替已知浓度的NO2-N标样，重复步骤(2)所示步骤，可求得试样的吸光度，记为小；
(6)计算NO3-N浓度
根据步骤(5)所得吸光度小和步骤(2)所得NO2-N工作曲线回归方程A，计算得试样中NO2-N含量,记为Cn02 ；
根据C皿和步骤⑶所得NO2-N工作曲线回归方程B，计算得试样中NO2-N吸光度，记为
Δ.nN02 ,
根据和步骤⑷所得吸光度^由公式4? =為-為to，计算得试样中NO3-N吸光度，记为;
根据硝酸盐吸光度和步骤(1)所得NO3-N工作曲线回归方程，计算得试样中的NO3-N含量。
[0012]对上述技术方案的进一步改进，所述还原剂为二乙烯三胺五乙酸-三羟甲基氨基甲烷水溶液，第一显色液为磺胺-盐酸水溶液，第二显色液为盐酸萘乙二胺水溶液。
[0013]对上述技术方案的进一步改进，所述还原剂的组成为:二乙烯三胺五乙酸的质量体积比为21 %，三羟甲基氨基甲烷的质量体积比为10-30%。
[0014]对上述技术方案的进一步改进，第一显色液的组成为:磺胺的质量体积比为f 4%，盐酸的浓度为f2mol/L。
[0015]对上述技术方案的进一步改进，第二显色液的组成为:盐酸萘乙二胺的质量体积比为0.2~0.5%。
[0016]与现有技术相比，本发明具有以下的优点和效果是:
1、本发明所述硝酸盐在线测量装置，基于微型实验室技术，利用三通阀和蠕动泵完成选择性进样、混合、反应、显色，集成度高、体积小，适合在线分析。
[0017]2、本发明所述硝酸盐测量装置，采用紫外还原法，避免了有毒有害试剂的使用和镉柱还原法中因使用次数的增加造成的还原效率下降的不足，增加了测量结果的重复性和提高了其准确度。
[0018]3、本发明所述硝酸盐测量装置，利用防水透气管和单向阀相结合的组件去除待测溶液中的气泡，减少了测量过程中的折射等误差，增加了测量的准确性。
[0019]结合附图阅读本发明的【具体实施方式】后，本发明的其他特点和优点将变得更加清
λ.Μ
/E.ο
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为本发明所述在线检测装置的结构示意图。
[0021]图中具体标号如下:
Vl-第一电磁阀(简称电磁阀VI) ;V2-第二电磁阀(简称电磁阀V2) ;V3-第三电磁阀3(简称电磁阀V3) ;V4-第四电磁阀(简称电磁阀V4) ;V5-第五电磁阀(简称电磁阀V5)；
Rl-还原剂；R2-第一显色剂；R3-第二显色剂；S-试样；DIW-蒸馏水废液；
1-流体输送管；2-三通；3_紫外灯；4_还原盘管；5_蠕动泵；6_加热棒；7_加热盘管；8-防水透气管；9_气泡微孔；10_单向阀；11-光学流通池；12-led灯；13-光电采集模块；14-计算机处理模块。
【具体实施方式】
[0022]下面通过实施例对本发明所述海水硝酸盐在线测量装置的结构和本发明所述海水硝酸盐自动分析方法的操作技术方案进一步予以说明。
[0023]本发明所述海水硝酸盐在线测量装置的结构如图1所示，它包括沿流体流动方向利用流体输送管依次连通的第一电磁阀(简称电磁阀VI)、第二电磁阀(简称电磁阀V2)、第三电磁阀(简称电磁阀V3)、第四电磁阀(简称电磁阀V4)、第五电磁阀(简称电磁阀V5)，所述五个电磁阀均为三通电磁阀，设有两个进样口和I个出样口，电磁阀Vl的出样口与电磁阀V2的其中之一进样口连通，电磁阀V2的出样口通过两条流体输送管分别与电磁阀V3的两个进样口连通，两条流体输送管中其中之一上还设有紫外灯3和还原盘管4，电磁阀V3的出样口与电磁阀V4的其中之一进样口连通，电磁阀V4的出样口与电磁阀V5的其中之一进样口连通，所述电磁阀V5的出口与蠕动泵5连接，蠕动泵5依次连接有加热器、气泡去除组件和光学流通池11，所述光学流通池11连接有led灯12、有光电采集模块13和计算机处理模块14，所述气泡去除组件为表面设有气泡微孔的防水透气管8和单向阀10。所述加热器包括加热棒6和加热棒外缠绕的加热盘管7。
[0024]所述多个电磁阀通过螺纹固定在面板上，电磁阀控制引流体水路可为串联或并联连接。本发明所述的多个电磁阀均为二位三通，有三个孔口，分别作为流体的两个进口和一个出口，断电时常通口与出口连接，通电时常闭口与出口连接。控制三通阀的通断状态可以控制流体的选择性流入。所述多个电磁阀材料为PEEK，可以防止酸、碱、高盐等溶液的侵蚀。
[0025]所述电磁阀Vl常通口通过流体输送管用于液体样品进样(所述液体样品在进行试样分析时为待分析样品，绘制工作曲线时为NO3-N或NO2-N标样)，常闭口经流体输送管I用于蒸馏水DIW进样，出口经流体输送管I与电磁阀V2常通口连接。所述流体输送管I具有化学惰性，如聚四氟乙烯管，可耐强酸、强碱、高盐等溶液的腐蚀，且在紫外照射条件下不与溶液发生化学反应。
[0026]所述电磁阀V2常闭口经流体输送管I用于还原剂Rl进样，出口经流体输送管I与三通2进口连接。所述三通2为T型或Y型，有一个进口、两个出口，出口 I经流体输送管I与电磁阀V3常通口连接，出口 2经流体输送管1、还原盘管4与电磁阀V3常闭口连接。所述还原盘管4盘绕在紫外灯3上。所述电磁阀V3出口经流体输送管I与电磁阀V4常通口连接。所述电磁阀V4常闭口经流体输送管I用于第一显色剂R2进样，出口经流体输送管I与电磁阀V5常通口连接。所述电磁阀V5常闭口经流体输送管I用于第二显色剂R3进样，出口经流体输送管I与蠕动泵5入口连接。
[0027]沿流体流动方向，所述蠕动泵5出口经泵管、流体输送管I依次与加热盘管7、防水透气管8连接。所述加热盘管7盘绕在加热棒6上。所述加热棒6通过控制电路控制加热开关和温度。所述防水透气管8为聚四氟乙烯材质，具有较好的透气性。所述防水透气管8出口与单向阀10入口连接。所述单向阀10为PP、ABS或尼龙材质，用来在流路中建立和维持气泡排出所需要的系统压力。所述单向阀10的工作压力应小于防水透气管7的额定工作压力。所述单向阀10出口经流体输送管I与所述光学流通池11入口连接。
[0028]通过控制蠕动泵5、三通电磁阀V1、V2、V3、紫外灯的开关，实现硝酸盐试样S、还原剂Rl的选择性进样、进样顺序、进样量，从而实现硝酸盐试样的还原；通过控制蠕动泵5、三通电磁阀V4、V5,实现还原后试样与第一显色剂R1、第二显色剂R2的混合。混合后的试样，通过蠕动泵5、流体输送管1，输送到加热盘管7加热反应、显色。显色后的溶液，进入防水透气管8。保持液体的流通，需要在流路中建立并维持单向阀10处于开启状态时所需要的系统压力。因此，当蠕动泵5开启，液体处于流通状态时，防水透气管8内部的压力应大于外界大气压。由于系统压差的作用，待测溶液中的气泡通过防水透气管上的气泡微孔9排出，从而实现气泡的脱离。
[0029]脱气后的显色液，经流体输送管I进入光学流通池11。所述光学流通池11为Z型或U型流通池，设有流体入口、流体出口及光入射口、光出射口。所述Ied灯12为光源，其中心波长为530nm。led灯发出的光经聚焦、f禹合后，由光纤传导进入光入射口。开启led灯，待测显色液经流体入口进入，经led灯照射后，由流体出口流出并排出废液WW。所述出射光利用光电采集模块13采集光信号并利用计算机处理模块14计算溶液的吸光度。根据标准曲线方程和显色溶液的吸光度计算硝酸盐的浓度，最终实现海水中硝酸盐含量的测定。
[0030]使用上述结构的测量装置，可在线分析海水中硝酸盐的浓度。本装置测定的吸光度取决于亚硝酸盐的浓度，而显色时溶液中亚硝酸盐由原有亚硝酸盐和硝酸盐被还原后生成的亚硝酸盐组成。因此，计算时需测定并去除亚硝酸盐所占的吸光度。试剂进样、扩散等会造成吸光度的差异。本方法测定亚硝酸盐时，所用的流路、试剂有所不同，因此需要进行亚硝酸盐吸光度的校正。
[0031]本发明所述测量装置中,螺动泵为市售6转子脉冲泵,泵流量0.4?24ml/min ;紫外灯为自镇流紫外线，功率为3W ;三通阀V1、V2、V3、V4、V5为市售电磁阀，材料为PEEK，工作压力2?3X105Pa ;流体输送管为聚四氟乙烯管，所述流体输送管I外径为l_4mm、内径为0.5-2_。本实施例中内径为0.8mm,外径为1.6mm ;防水透气管材质为聚四氟乙烯,所述防水透气管8内径为0.5-15.0mm，外径为1.0-20.0mm，额定工作压力为0.5-1.0k Pa。本实施例中内径为0.8mm,夕卜径为1.6mm ;单向阀材质为PP，所述单向阀10工作压力为0.1-1.0kPa。本实施例中工作压力为1.0k Pa。
[0032]本发明所述在线检测海水中硝酸盐浓度的检测方法具体包括以下步骤:
1、配制测试分析所需的标样及溶液
1.1配制标样
称取NaNO2(分析纯)配制1000mg/L NO2-N的标准贮备液，将配制好的标准贮备液稀释，配制成一系列标样，各标样NO2-N浓度分别为5.0 μ g/LU0.0 μ g/L、20.0 μ g/L、40.0 μ g/L和 80.0 μ g/L。
[0033]称取NaNO3 (分析纯)配制1000mg/L NO3-N的标准贮备液，将配制好的标准贮备液稀释，配制成一系列标样，各标样NO3-N浓度分别为5.0 μ g/L、10.0 μ g/L、20.0 μ g/L、40.0 μ g/L 和 80.0 μ g/L。
[0034]1.2配制还原剂Rl称取5g 二乙烯三胺五乙酸和20g三羟甲基氨基甲烷溶于100 mL蒸馏水中。其中，二乙烯三胺五乙酸的质量体积比为5%，三羟甲基氨基甲烷的质量体积比为20%。本发明中质量体积比中质量的单位为g，体积的单位为ml。
[0035]1.3配制第一显色液R2
称取10.0克磺胺溶于250mL蒸馏水中，放置5分钟，再加入75mL的浓盐酸，冷却后用蒸馏水定容至500mL。其中，磺胺的质量体积比为2%，HCl的浓度为1.8mol/L。
[0036]1.4配制第二显色液R3
称取1.5克盐酸萘乙二胺溶于500 mL蒸馏水中。其中，盐酸萘乙二胺的质量体积比为 0.3%。
[0037]2、测试绘制工作曲线
2.1绘制NO3-N标准曲线
开启蠕动泵5、led灯12、电磁阀VI，泵入蒸馏水DIW;蒸馏水进入光学流通池11后，由光电采集模块13、计算机处理模块14得出射光强T0 ;关闭led灯12 ;关闭蠕动泵5、电磁阀VI。
[0038]开启蠕动泵5、led灯12，泵入为NO3-N标样；开启电磁阀V2、V3，泵入还原剂Rl ；关闭电磁阀V2，流路中的还原剂Rl与试样S相混合形成混合液；泵入混合液到还原盘管4 ;关闭蠕动泵5，开启紫外灯3，还原混合液中硝酸盐至亚硝酸盐；关闭紫外灯3，开启蠕动泵5，泵入还原后试样到流体输送管；开启电磁阀V4，泵入第一显色剂R2至流体输送管与还原后试样混合；关闭电磁阀V4 ;开启电磁阀V5，泵入第二显色剂R3至流体输送管与还原后试样、第一显色剂R2混合；关闭电磁阀V5，泵入混合液到加热盘管7 ;关闭蠕动泵5，开启加热棒6至50°C (显色温度高于室外温度即可。不同的显色反应，会影响化学反应度，从而影响显色后的吸光度。设定统一的显色反应温度，可降低外界温度的影响)，促进混合液显色；开启蠕动泵5，关闭加热棒6，泵入显色液经防水透气管8、单向阀10到光学流通池11，由光电采集模块13、计算机处理模块14得出射光强J1 ;关闭led灯12 ;关闭电磁阀V3 ;关闭蠕动泵5。
[0039]由公式A = -ln(l1/l0)可求得试样的吸光度，记为A1。
[0040]将所配制标样由低浓度到高浓度依次进行分析，即得一系列标样谱图，以吸光度(A1)为纵坐标，以浓度(μ g/L)为横坐标，即可绘制出工作曲线，并得到NO3-N工作曲线回归方程。
[0041 ] 2.2绘制NO2-N标准曲线A
开启蠕动泵5、led灯12、电磁阀VI，泵入蒸馏水DIW;蒸馏水进入光学流通池11后，由光电采集模块13、计算机处理模块14得出射光强T0 ;关闭led灯12 ;关闭蠕动泵5、电磁阀VI。
[0042]开启蠕动泵5、led灯12，泵入NO2-N标样；开启电磁阀V4，泵入第一显色剂R2至流体输送管与试样混合；关闭电磁阀V4 ;开启电磁阀V5，泵入第二显色剂R3至流体输送管与试样、第一显色剂R2混合；关闭电磁阀V5，泵入混合液到加热盘管7 ;关闭蠕动泵5，开启加热棒6至50°C，促进混合液显色；开启蠕动泵5，关闭加热棒6，泵入显色液经防水透气管
8、单向阀10到光学流通池11，由光电采集模块13、计算机处理模块14得出射光强/2 ;关闭led灯12 ;关闭蠕动泵5。
[0043]由公式』=-可求得试样的吸光度，记为為。
iO
[0044]将所配制标样由低浓度到高浓度依次进行分析，即得一系列标样谱图，以吸光度(A2)为纵坐标，以浓度(μ g/L)为横坐标，即可绘制出工作曲线，并得到NO2-N工作曲线回归方程A，标准曲线A为未经还原，直接显色的NO2-N标准曲线。
[0045]2.3绘制NO2-N标准曲线B
开启蠕动泵5、led灯12、电磁阀VI，泵入蒸馏水DIW;蒸馏水进入光学流通池11后，由光电采集模块13、计算机处理模块14得出射光强T0 ;关闭led灯12 ;关闭蠕动泵5、电磁阀VI。
[0046]开启蠕动泵5、led灯12，泵入液体样品(此时为NO2-N标样)；开启电磁阀V2、V3,泵入还原剂Rl ;关闭电磁阀V2，流路中的还原剂Rl与试样S相混合形成混合液；泵入混合液经还原盘管4到流体输送管；开启电磁阀V4，泵入第一显色剂R2至流体输送管与还原剂、试样混合；关闭电磁阀V4 ;开启电磁阀V5，泵入第二显色剂R3至流体输送管与还原剂、试样、第一显色剂R2混合；关闭电磁阀V5，泵入混合液到加热盘管7 ;关闭蠕动泵5，开启加热棒6至50°C，促进混合液显色；开启蠕动泵5，关闭加热棒6，泵入显色液经防水透气管8、单向阀10到光学流通池11，由光电采集模块13、计算机处理模块14得出射光强J3 ;关闭led灯12 ;关闭电磁阀V3 ;关闭蠕动泵5。
[0047]由公式d = 可求得试样中亚硝酸盐吸光度，记为4。
[0048]将所配制标样由低浓度到高浓度依次进行分析，即得一系列标样谱图，以吸光度(A3)为纵坐标，以浓度(μ g/L)为横坐标，即可绘制出工作曲线，并得到NO2-N工作曲线回归方程B，标准曲线B为经还原装置后，显色的NO2-N标准曲线。
[0049]2.4测定样品中硝酸盐和亚硝酸盐的吸光度
开启蠕动泵5、led灯12、电磁阀VI，泵入蒸馏水DIW;蒸馏水进入光学流通池11后，由光电采集模块13、计算机处理模块14得出射光强T0 ;关闭led灯12 ;关闭蠕动泵5、电磁阀VI。
[0050]开启蠕动泵5、led灯12，泵入待测海水试样S ;开启电磁阀V2、V3，泵入还原剂Rl ；关闭电磁阀V2，流路中的还原剂Rl与试样S相混合形成混合液；泵入混合液到还原盘管4 ;关闭蠕动泵5，开启紫外灯3，还原混合液中硝酸盐至亚硝酸盐；关闭紫外灯3，开启蠕动泵5，泵入还原后试样到流体输送管；开启电磁阀V4，泵入第一显色剂R2至流体输送管与还原后试样混合；关闭电磁阀V4 ;开启电磁阀V5，泵入第二显色剂R3至流体输送管与还原后试样、第一显色剂R2混合；关闭电磁阀V5，泵入混合液到加热盘管7 ;关闭蠕动泵5，开启加热棒6至50°C，促进混合液显色；开启蠕动泵5，关闭加热棒6，泵入显色液到防水透气管8、单向阀10、光学流通池11后，由光电采集模块13、计算机处理模块14得出射光强Ji ;关闭led灯12 ;关闭电磁阀V3 ;关闭蠕动泵5。
[0051]由公式』=-Mf)可求得试样的吸光度，记为次。
1O[0052]2.5测定亚硝酸盐的吸光度
开启蠕动泵5、led灯12、电磁阀VI，泵入蒸馏水DIW;蒸馏水进入光学流通池11后，由光电采集模块13、计算机处理模块14得出射光强T0 ;关闭led灯12 ;关闭蠕动泵5、电磁阀VI。
[0053]开启蠕动泵5、led灯12，泵入试样S ;开启电磁阀V4，泵入第一显色剂R2至流体输送管与试样混合；关闭电磁阀V4 ;开启电磁阀V5，泵入第二显色剂R3至流体输送管与试样、第一显色剂R2混合；关闭电磁阀V5，泵入混合液到加热盘管7 ;关闭蠕动泵5，开启加热棒6至50°C，促进混合液显色；开启蠕动泵5，关闭加热棒6，泵入显色液到防水透气管8、单向阀10、光学流通池11，由光电采集模块13、计算机处理模块14得出射光强J4 ;关闭led灯12 ;关闭蠕动泵5。
[0054]由公式
【权利要求】
1.一种基于紫外光还原-分光光度法在线测定海水中硝酸盐浓度的装置，其特征在于它包括沿流体流动方向利用流体输送管依次连通的第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀，所述五个电磁阀均设有两个进样口和I个出样口，第一电磁阀的出样口与第二电磁阀的其中之 一进样口连通，第二电磁阀的出样口通过两条流体输送管分别与第三电磁阀的两个进样口连通，两条流体输送管中其中之一上还设有紫外灯和还原盘管，第三电磁阀的出样口与第四电磁阀的其中之一进样口连通，第四电磁阀的出样口与第五电磁阀的其中之一进样口连通，所述第五电磁阀的出样口与蠕动泵连接，蠕动泵依次连接有加热器、气泡去除组件和光学流通池，所述光学流通池连接有led灯、光电采集模块和计算机处理模块，所述气泡去除组件为表面设有气泡微孔的防水透气管和单向阀。
2.根据权利要求1所述的基于紫外光还原-分光光度法在线测定海水中硝酸盐浓度的装置，其特征在于，所述光学流通池为Z型或U型流通池，设有流体入口、流体出口及光入射口、光出射口，光学流通池的光源为led灯，其中心波长为530nm。
3.根据权利要求1所述的基于紫外光还原-分光光度法在线测定海水中硝酸盐浓度的装置，其特征在于，所述流体输送管的外径为l_4mm、内径为0.5_2mm。
4.根据权利要求1所述的基于紫外光还原-分光光度法在线测定海水中硝酸盐浓度的装置，其特征在于，所述防水透气管内径为0.5-15.0mm，外径为1.0-20.0mm。
5.根据权利要求1所述的基于紫外光还原-分光光度法在线测定海水中硝酸盐浓度的装置，其特征在于，所述单向阀的工作压力小于防水透气管的额定工作压力。
6.利用权利要求1所述的装置在线检测海水中硝酸盐浓度的检测方法，其特征在于它包括以下步骤: (1)绘制NO3-N工作曲线 开启蠕动泵、led灯、第一电磁阀，泵入蒸馏水；蒸馏水进入光学流通池后，由光电采集模块、计算机处理模块得出射光强Z0 ;关闭led灯；关闭蠕动泵、第一电磁阀； 开启蠕动泵、led灯，泵入NO3-N标样；开启第二电磁阀、第三电磁阀，泵入还原剂；关闭第二电磁阀，流路中的还原剂与NO3-N标样相混合形成混合液；泵入混合液到还原盘管；关闭蠕动泵，开启紫外灯，还原混合液中硝酸盐至亚硝酸盐；关闭紫外灯，开启蠕动泵，泵入还原后试样到流体输送管；开启第四电磁阀，泵入第一显色剂至流体输送管与还原后试样混合；关闭第四电磁阀；开启第五电磁阀，泵入第二显色剂至流体输送管与还原后试样、第一显色剂混合；关闭第五电磁阀，泵入混合液到加热盘管；关闭蠕动泵，开启加热棒至50°C，促进混合液显色；开启蠕动泵，关闭加热棒，泵入显色液经防水透气管、单向阀到光学流通池，由光电采集模块、计算机处理模块得出射光强J1 ;关闭led灯；关闭第三电磁阀；关闭蠕动泵； 由公式可求得试样的吸光度，记为次；
iO 将所配制标样由低浓度到高浓度依次进行分析，以吸光度次为纵坐标，以浓度为横坐标，绘制NO3-N工作曲线并得其回归方程； (2)绘制NO2-N工作曲线A 开启蠕动泵、led灯、第一电磁阀，泵入蒸馏水；蒸馏水进入光学流通池后，由光电采集模块、计算机处理模块得出射光强Z0 ;关闭led灯；关闭蠕动泵、第一电磁阀； 开启蠕动泵、led灯，泵入NO2-N标样；开启第四电磁阀，泵入第一显色剂至流体输送管与试样混合；关闭第四电磁阀；开启第五电磁阀，泵入第二显色剂至流体输送管与试样、第一显色剂混合；关闭第五电磁阀，泵入混合液到加热盘管；关闭蠕动泵，开启加热棒至50°C，促进混合液显色；开启蠕动泵，关闭加热棒，泵入显色液经防水透气管、单向阀到光学流通池，由光电采集模块、计算机处理模块得出射光强/2 ;关闭led灯；关闭蠕动泵； 由公式j = -1η(.)可求得试样中亚硝酸盐的吸光度，记为為；
h 将所配制标样由低浓度到高浓度依次进行分析，以吸光度為为纵坐标，以浓度为横坐标，绘制NO2-N工作曲线A并得其回归方程； (3)绘制NO2-N工作曲线B 使用一系列已知浓度的NO2-N标样代替已知浓度的NO3-N标样，重复步骤(1)所示步骤，绘制NO2-N标样的吸光度与浓度的工作曲线B并得其回归方程； (4)测定样品中硝酸盐和亚硝酸盐的吸光度 用待测试样代替已知浓度的NO3-N标样，重复步骤(1)所示步骤，可求得试样中硝酸盐和亚硝酸盐吸光度之和，记为次； (5)测定亚硝酸盐的吸光度 用待测试样代替已知浓度的NO2-N标样，重复步骤(2)所示步骤，可求得试样的吸光度，记为小； (6)计算NO3-N浓度 根据步骤(5)所得吸光度小和步骤(2)所得NO2-N工作曲线回归方程A，计算得试样中NO2-N含量,记为Cn02 ； 根据C皿和步骤⑶所得NO2-N工作曲线回归方程B，计算得试样中NO2-N吸光度，记为A.nN02 , 根据和步骤⑷所得吸光度A，由公式.4?Β = 4 -Am2,计算得试样中NO3-N吸光度，记为； 根据硝酸盐吸光度和步骤(1)所得NO3-N工作曲线回归方程，计算得试样中的NO3-N含量。
7.根据权利要求6所述的在线检测海水中硝酸盐浓度的方法，其特征在于，所述还原剂为二乙烯三胺五乙酸-三羟甲基氨基甲烷水溶液，第一显色液为磺胺-盐酸水溶液，第二显色液为盐酸萘乙二胺水溶液。
8.根据权利要求7所述的在线检测海水中硝酸盐浓度的方法，其特征在于，所述还原剂的组成为:二乙烯三胺五乙酸的质量体积比为2~8%，三羟甲基氨基甲烷的质量体积比为 10^30% ο
9.根据权利要求7所 述的在线检测海水中硝酸盐浓度的方法，其特征在于，第一显色液的组成为:磺胺的质量体积比为1~4%，盐酸的浓度为f2mol/L。
10.根据权利要求7所述的在线检测海水中硝酸盐浓度的方法，其特征在于，第二显色液的组成为:盐酸萘乙二胺的质量体积比为0.2^0.5%。
【文档编号】G01N21/33GK103900986SQ201410110564
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年3月24日 优先权日:2014年3月24日
【发明者】王洪亮, 张述伟, 张颖, 褚东志, 马然, 郭翠莲, 王昭玉, 程岩, 范萍萍, 刘岩, 王茜, 侯广利, 石小梅, 吕婧, 曹璐, 刘东彦, 张婷, 高杨, 张颖颖 申请人:山东省科学院海洋仪器仪表研究所