一种基于蒸馏‑滴定法的氨氮在线监测仪的制作方法

本发明涉及一种氨氮在线监测仪，特别是一种基于蒸馏-中和滴定法且由plc控制的氨氮水质在线自动监测仪。

背景技术：

水中氨氮的测定方法较多，根据检测原理的不同，主要有光度法、电极法、蒸馏-滴定法、气相分子吸收光谱法、离子色谱法、吹脱-电导法等。

目前，市场上比较普遍的氨氮在线监测仪主要基于光度法、电极法和蒸馏-滴定法此三类方法。纳氏试剂和水杨酸分光光度法是测定水中氨氮的经典方法，具有灵敏、稳定等优点，但易受水体杂质、颜色、浊度和悬浮物质的干扰，试剂较难配制且稳定性要求严格，操作比较复杂，测试数据准确度较差。连续流动-水杨酸分光光度法和流动注射-水杨酸分光光度法实质均为水杨酸分光光度法，干扰情况相同，同时还存在连续流动分析仪和流动注射分析仪结构复杂、测量范围有限、测量精度不够高等问题。电极法中常用的电极为氨气敏电极，该方法通常不需要对水样进行预处理，测量范围宽，不易受到干扰，且操作简单，测量速度快，不失为水质氨氮检测的首选方法，但该法中使用的氨气敏电极极为娇嫩，容易损坏，使用寿命较短，稳定性及可靠性较差、测量精度不高等问题需进一步解决。

蒸馏-中和滴定法主要适用于生活污水和工业废水中氨氮的测定，具有测量范围宽、试剂及废液无毒性等特点，且不受水体中色度、浊度、悬浮物质的影响和干扰。但该法存在混合指示剂稳定时间短、固体氧化镁难以实现自动添加、滴定终点(指示剂变色点)难以准确地实现自动判定等问题与技术难点。

技术实现要素：

为了解决蒸馏-中和滴定法中存在的混合指示剂稳定时间短、固体氧化镁难以实现自动添加、滴定终点难以准确实现自动判定等问题与技术难点，本发明提供基于蒸馏-滴定法的氨氮在线监测仪。解决了蒸馏-中和滴定法的氨氮在线自动检测中精确取样、固体mgo替代、高效蒸馏、滴定终点判定、在线自动检测等问题，以改善氨氮在线监测仪的各项技术性能指标，并提高系统测量的准确性、稳定性、可靠性与适应性；且本发明的滴定检测电极采用ph电位检测电极，增加了仪器的灵敏度和准确性，扩展了仪器的测量范围，使其不仅能适应工业污水、生活污水的检测，同时还能适应河流、湖泊等地表水的检测。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于蒸馏-滴定法的氨氮在线监测仪，包括采样及预处理单元、定量单元、蒸馏单元、吸收滴定单元、后处理单元和plc控制器；

所述的采样及预处理单元包括水样预处理罐v1，所述水样预处理罐v1的罐体2-1呈中空的圆柱体状，且水样预处理罐v1的罐顶2-6上依次设有出口均与水样预处理罐v1的内腔相连通的取样口2-5、加酸口2-3和加碱口2-4；且所述加酸口2-3的进口通过加酸泵p3及配套管路与酸罐v3连通，所述加碱口2-4的进口通过加碱泵p4及配套管路与碱罐v4连通；

所述的水样预处理罐v1内设有第一ph电位检测电极j1、第一温度传感器te1和第一搅拌器ms1；所述第一ph电位检测电极j1的顶端、第一温度传感器te1的顶端和第一搅拌器ms1的顶端均固定在水样预处理罐v1的罐顶上，且所述第一ph电位检测电极j1的底端、第一温度传感器te1的底端和第一搅拌器ms1的底端均延伸至水样预处理罐v1内；

所述水样预处理罐v1的罐底2-8上设有第一排液管2-9，第一排液管2-9的进口与水样预处理罐v1的内腔相连通，第一排液管2-9的出口与排放口pf连通，且第一排液管2-9上设有水样预处理罐废液阀s4；

所述水样预处理罐v1的两侧分别设有进水管2-2和第一溢流管2-7；进水管2-2的出口与水样预处理罐v1的内腔相连通，进水管2-2的进口与进水口管路a的第一出口连通，所述进水口管路a的进口与采样泵p1的出口相连通，所述采样泵p1的进口与水源相连通，且所述进水口管路a的第二出口通过排放管与排放口pf连通，所述排放管上设有自吸泵出水阀s2；所述进水管2-2上设有水样预处理罐进样阀s3；所述第一溢流管2-7的进口与水样预处理罐v1的内腔连通，第一溢流管2-7的出口与排放口pf连通，且第一溢流管2-7上设有水样预处理罐溢流阀s5；

所述的定量单元包括水样定容罐v2和硼酸定容罐v12，且水样定容罐v2的罐体和硼酸定容罐v12的罐体均为圆柱形筒体3-3，且所述筒体3-3的顶口和底口分别配有可拆卸的顶盖3-1和底盖3-6；所述底盖3-6上设有进口与筒体3-3内腔连通的第二排液管3-8；筒体3-3的两侧分别设有第一进液管3-2和出液管3-5，第一进液管3-2位于出液管3-5的上方，且第一进液管3-2的出口和出液管3-5的进口均与筒体3-3的内腔连通；筒体3-3内设有可沿筒体3-3的轴向密封地上下移动的第二溢流管3-7，第二溢流管3-7的顶端位于筒体3-3内且第二溢流管3-7的顶口位于出液管3-5之上，第二溢流管3-7的底端贯穿底盖3-6；所述筒体3-3的外表面上沿轴向设有刻度；

所述水样定容罐v2的第二排液管3-8的出口与排放口pf相连通，且水样定容罐v2的第二排液管3-8上设有水样定容罐废液阀s6；所述水样定容罐v2的第一进液管3-2的进口通过取样泵p2及配套管路与所述水样预处理罐v1的取样口2-5的出口连通；所述水样定容罐v2的第二溢流管3-7的底端与排放口pf连通；所述水样定容罐v2的出液管3-5上设有水样定容罐放液阀s8；

所述硼酸定容罐v12的第二排液管3-8的出口与硼酸罐v13相连通，且硼酸定容罐v12的第二排液管3-8上设有硼酸定容罐废液阀s14；所述硼酸定容罐v12的第一进液管3-2的进口通过硼酸泵p8及配套管路与硼酸罐v13相连通；所述硼酸定容罐v12的出液管3-5上设有硼酸放液阀s13；所述硼酸定容罐v12的第二溢流管3-7的底端与硼酸罐v13相连通；

所述的蒸馏单元包括蒸发罐v6、冷凝罐v8和夹套式直管冷却器e1，所述冷凝罐v8位于所述蒸发罐v6的上方，且所述蒸发罐v6的内腔和所述冷凝罐v8的内腔通过出汽管4-4相连通，且出汽管4-4的两端分别与蒸发罐v6的罐顶4-18和冷凝罐v8的罐底4-10相连；

所述蒸发罐v6的罐体4-17呈空心的圆柱体状，且蒸发罐v6的罐顶4-18分别设有清洗管4-1、第二进液管4-2和放空管4-3；

所述清洗管4-1的出口与蒸发罐v6的内腔连通，所述清洗管4-1的进口分别通过缓冲液泵p5及配套管路、清洗液泵p6及配套管路与缓冲液罐v5、清洗液罐v7相连通，且所述清洗管4-1上设有缓冲液阀s7；

所述第二进液管4-2的出口与蒸发罐v6的内腔连通，第二进液管4-2的进口与水样定容罐v2的出液管3-5的出口相连通；

所述放空管4-3的进口与蒸发罐v6的内腔连通，所述放空管4-3的出口与外界大气相连通，且放空管4-3上设有蒸发罐放空阀s9；

蒸发罐v6的罐底4-16外设有电加热盘h1，所述电加热盘h1连接有可调节加热功率的调压装置；蒸发罐v6的罐底4-16还设有第三排液管4-15，第三排液管4-15的顶端与蒸发罐v6的内腔相连通，第三排液管4-15的底端绝缘贯穿电加热盘h1并与废液罐v9相连通，且第三排液管4-15上还设有蒸发罐废液阀s10；

所述冷凝罐v8的罐体4-5呈空心的圆柱体状，且所述冷凝罐v8的罐体4-5外套设有冷凝罐夹套4-8，所述冷凝罐夹套4-8的侧面上下分别设有第一冷却液出口4-7和第一冷却液进口4-9，且第一冷却液出口4-7和第一冷却液进口4-9分别与冷却系统连接；

所述夹套式直管冷却器e1包括冷凝液出液管4-14和套设在冷凝液出液管4-14外的冷却管夹套4-12；冷凝液出液管4-14的进口在所述凝罐v8的罐底4-10处与冷凝罐v8的内腔相连通；所述冷却管夹套4-12上分别设置有第二冷却液出口4-11和第二冷却液进口4-13，且第二冷却液出口4-11和第二冷却液进口4-13分别与冷却系统连通；

所述的吸收滴定单元包括吸收滴定罐v10，所述的吸收滴定罐v10的罐体5-8呈空心的圆柱体状，且所述吸收滴定罐v10的罐顶5-2设置有冷凝液管5-3、吸收液管5-4和滴定液管5-5；

所述冷凝液管5-3的出口与吸收滴定罐v10的内腔连通，冷凝液管5-3的进口与冷凝液出液管4-14的出口相连通，且所述冷凝液管5-3上设有冷凝液阀s12；

所述吸收液管5-4的出口与吸收滴定罐v10的内腔连通，所述吸收液管5-4的进口与硼酸定容罐v12的出液管3-5的出口相连通；

所述滴定液管5-5内设有滴定管e，所述滴定管e的进口通过注射泵p7及配套管路与与滴定液罐v11相连通，所述滴定管e的出口与吸收滴定罐v10的内腔相连通；

所述滴定罐v10的罐顶5-2还固定有延伸至滴定罐v10内的第二ph电位检测电极j2、第二温度传感器te2、液位电极ls，滴定罐v10的罐底5-6设有第二搅拌器ms2；

所述滴定罐v10的侧面分别设置有清洗液管5-1和第四排液管5-7；所述清洗液管5-1的出口与滴定罐v10的内腔相连通，所述清洗液管5-1的进口通过清洗液泵p6及配套管路与清洗液罐v7相连通，且所述清洗液管5-1上设有清洗液阀s11；

所述第四排液管5-7的进口与滴定罐v10的内腔连通，所述第四排液管5-7的出口与废液罐v9连通，且第四排液管5-7上设有吸收滴定罐废液阀s15；

所述自吸泵出水阀s2、水样预处理罐进样阀s3，水样预处理罐废液阀s4、水样预处理罐溢流阀s5、水样定容罐废液阀s6、缓冲液阀s7、水样定容罐放液阀s8、蒸发罐放空阀s9、蒸发罐废液阀s10、清洗液阀s11、冷凝液阀s12、硼酸放液阀s13、硼酸定容罐废液阀s14和吸收滴定罐废液阀s15均为电磁阀，且所述电磁均与plc控制器分别相连；

所述采样泵p1、取样泵p2、加酸泵p3、加碱泵p4、缓冲液泵p5、清洗液泵p6、注射泵p7、硼酸泵p8、第一ph电位检测电极j1、第一温度传感器te1、第一搅拌器ms1、第二ph电位检测电极j2、第二温度传感器te2、液位电极ls、第二搅拌器ms2和所述调压装置均与plc控制器分别相连。

进一步，所述的第二搅拌器ms2为磁力式搅拌器。

进一步，所述采样泵p1的进口端设有过滤网l。

进一步，所述水样预处理罐v1的罐顶2-6为平面，所述水样预处理罐v1的罐底为锥形封头2-8，且第一排液管2-9设置在所述的锥形封头2-8中心处。

进一步，所述第一搅拌器ms1与所述水样预处理罐v1同轴设置。

进一步，所述第二溢流管3-7的顶端为平口。

进一步，所述筒体3-3的顶口和底口分别与顶盖3-1和底盖3-6螺纹连接。

进一步，所述冷凝罐罐顶4-6为蝶形封头，罐底4-10为锥形封头。

进一步，第一冷却液出口4-7和第二冷却液出口4-11均与排放口pf相连通；第一冷却液进口4-9和第二冷却液进口4-13均依次通过冷却水阀s1、出水口管路a的第三出口与采样泵p1的出口端相连通，且所述冷却水阀s1为电磁阀，所述冷却水阀s1与plc控制器相连。

进一步，筒体3-3与第二溢流管3-7的配合结构为：所述第二溢流管3-7通过螺栓与所述筒体3-3相连，螺栓位于所述底盖3-6的外表面上，第二溢流管3-7贯穿所述螺栓并与螺栓相啮合。

为解决缓冲物质轻质氧化镁固态粉末难以实现自动添加、粘附的氧化镁难以清洗和固体氧化镁存在易变性等不稳定问题，本发明采用了液态的缓冲溶液来代替固态氧化镁，实现了自动计量和添加。为解决滴定终点难以准确实现自动判定等问题与技术难点，本发明应用电化学的原理与方法，采用自动电位滴定技术来实现滴定终点的判定，以替代并解决新国标方法中指示剂判定终点在自动检测过程中的缺点和不足。

本发明的有益效果是：本发明的氨氮在线自动监测仪解决了现有蒸馏-中和滴定法中存在的混合指示剂稳定时间短、固体氧化镁难以实现自动添加、滴定终点难以准确实现自动判定等问题与技术难点。采用液态缓冲溶液取代固体mgo，实现ph调节剂的自动添加；采用一种电加热功率可调、蒸馏速率可控的自动蒸馏装置，提高蒸馏效率，增加仪器的安全性和可靠性；采用一种液量可自由调节的液体自动计量装置，实现水样和吸收液的精确定量；采用ph电位检测电极进行滴定终点的判定，增加了仪器的灵敏度和准确性，并扩展了仪器的测量范围，使本发明能同时适应工业污水、生活污水、河流、湖泊等地表水的检测。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的水样预处理罐结构示意图；

图3为本发明的水样定容罐的结构示意图；

图4为本发明的蒸馏单元结构示意图；

图5为本发明的吸收滴定罐结构示意图。

图1中p1.采样泵，p2.取样泵，p3.加酸泵，p4.加碱泵，p5.缓冲液泵，p6.清洗液泵，p7.注射泵，p8.硼酸泵，v1.水样预处理罐(用于盛装待测水样)，v2.水样定容罐(用于盛装预处理后的待测水样)，v3.酸罐(用于盛装调节水样预处理罐中ph的稀硫酸)，v4.碱罐(用于盛装调节水样预处理罐中ph的氢氧化钠)，v5.缓冲液灌(用于盛装调节蒸发罐中ph的混合缓冲液，且所述混合缓冲液由na2hpo4和naoh按照比例25:2混合而成)，v6.蒸发罐(用于盛装待蒸馏氨氮的水样)，v7.清洗液罐(用于盛装清洗用的蒸馏水)，v8.冷凝罐(用于蒸汽冷凝的冷凝罐)，v9.废液罐(蒸馏后的废液和滴定后的废液储罐)，v10.吸收滴定罐(蒸馏后吸收氨气的吸收罐)，v11.滴定液罐(滴定的标准浓度的盐酸溶液储罐)，v12.硼酸定容罐(吸收液的计量罐)，v13.硼酸罐(吸收液硼酸储罐)，e1.夹套式直管冷却器，a.出水口管路，b.水样溢流管，c.玻璃吸收管，d.硼酸溢流管，e.滴定管，s1.冷却水阀，s2.自吸泵出水阀，s3.水样预处理罐进样阀，s4.水样预处理罐废液阀，s5.水样预处理罐溢流阀，s6.水样定容罐废液阀，s7.缓冲液阀，s8.水样定容罐放液阀，s9.蒸发罐放空阀，s10.蒸发罐废液阀，s11.清洗液阀，s12.冷凝液阀，s13.硼酸放液阀，s14.硼酸定容罐废液阀，s15.吸收滴定罐废液阀，ms1.第一搅拌器，ms2.第二搅拌器，te1.第一温度传感器，te2.第二温度传感器，j1.第一ph电位检测电极，j2.第二ph电位检测电极，l.过滤网，ls.液位电极，图1中各电磁阀带有的标注为s的部件是电气控制部分，也叫电磁阀的驱动部分。

具体实施方式

一种基于蒸馏-滴定法的氨氮在线监测仪，包括采样及预处理单元、定量单元、蒸馏单元、吸收滴定单元、后处理单元和plc控制器；且所述plc控制器内具控制模块和数据处理模块。

所述的采样及预处理单元包括水样预处理罐v1，所述水样预处理罐v1的罐体2-1呈中空的圆柱体状，且水样预处理罐v1的罐顶2-6上依次设有出口均与水样预处理罐v1的内腔相连通的取样口2-5、加酸口2-3和加碱口2-4；且所述加酸口2-3的进口通过加酸泵p3及配套管路与酸罐v3连通，所述加碱口2-4的进口通过加碱泵p4及配套管路与碱罐v4连通；

所述的水样预处理罐v1内设有第一ph电位检测电极j1、第一温度传感器te1和第一搅拌器ms1；所述第一ph电位检测电极j1的顶端、第一温度传感器te1的顶端和第一搅拌器ms1的顶端均固定在水样预处理罐v1的罐顶上，且所述第一ph电位检测电极j1的底端、第一温度传感器te1的底端和第一搅拌器ms1的底端均延伸至水样预处理罐v1内；

所述水样预处理罐v1的罐底2-8上设有第一排液管2-9，第一排液管2-9的进口与水样预处理罐v1的内腔相连通，第一排液管2-9的出口与排放口pf连通，且第一排液管2-9上设有水样预处理罐废液阀s4；

所述水样预处理罐v1的两侧分别设有进水管2-2和第一溢流管2-7；进水管2-2的出口与水样预处理罐v1的内腔相连通，进水管2-2的进口与进水口管路a的第一出口连通，所述进水口管路a的进口与采样泵p1的出口相连通，所述采样泵p1的进口与水源相连通，且所述进水口管路a的第二出口通过排放管与排放口pf连通，所述排放管上设有自吸泵出水阀s2；所述进水管2-2上设有水样预处理罐进样阀s3；所述第一溢流管2-7的进口与水样预处理罐v1的内腔连通，第一溢流管2-7的出口与排放口pf连通，且第一溢流管2-7上设有水样预处理罐溢流阀s5；

所述的定量单元包括水样定容罐v2和硼酸定容罐v12，且水样定容罐v2的罐体和硼酸定容罐v12的罐体均为圆柱形筒体3-3，且所述筒体3-3的顶口和底口分别配有可拆卸的顶盖3-1和底盖3-6；所述底盖3-6上设有进口与筒体3-3内腔连通的第二排液管3-8；筒体3-3的两侧分别设有第一进液管3-2和出液管3-5，第一进液管3-2位于出液管3-5的上方，且第一进液管3-2的出口和出液管3-5的进口均与筒体3-3的内腔连通；筒体3-3内设有可沿筒体3-3的轴向密封地上下移动的第二溢流管3-7，第二溢流管3-7的顶端位于筒体3-3内且第二溢流管3-7的顶口位于出液管3-5之上，第二溢流管3-7的底端贯穿底盖3-6；所述筒体3-3的外表面上沿轴向设有刻度；

所述水样定容罐v2的第二排液管3-8的出口与排放口pf相连通，且水样定容罐v2的第二排液管3-8上设有水样定容罐废液阀s6；所述水样定容罐v2的第一进液管3-2的进口通过取样泵p2及配套管路与所述水样预处理罐v1的取样口2-5的出口连通；所述水样定容罐v2的第二溢流管3-7的底端与排放口pf连通；所述水样定容罐v2的出液管3-5上设有水样定容罐放液阀s8；

所述硼酸定容罐v12的第二排液管3-8的出口与硼酸罐v13相连通，且硼酸定容罐v12的第二排液管3-8上设有硼酸定容罐废液阀s14；所述硼酸定容罐v12的第一进液管3-2的进口通过硼酸泵p8及配套管路与硼酸罐v13相连通；所述硼酸定容罐v12的出液管3-5上设有硼酸放液阀s13；所述硼酸定容罐v12的第二溢流管3-7的底端与硼酸罐v13相连通；

所述的蒸馏单元包括蒸发罐v6、冷凝罐v8和夹套式直管冷却器e1，所述冷凝罐v8位于所述蒸发罐v6的上方，且所述蒸发罐v6的内腔和所述冷凝罐v8的内腔通过出汽管4-4相连通，且出汽管4-4的两端分别与蒸发罐v6的罐顶4-18和冷凝罐v8的罐底4-10相连；

所述蒸发罐v6的罐体4-17呈空心的圆柱体状，且蒸发罐v6的罐顶4-18分别设有清洗管4-1、第二进液管4-2和放空管4-3；

所述清洗管4-1的出口与蒸发罐v6的内腔连通，所述清洗管4-1的进口分别通过缓冲液泵p5及配套管路、清洗液泵p6及配套管路与缓冲液罐v5、清洗液罐v7相连通，且所述清洗管4-1上设有缓冲液阀s7；

所述第二进液管4-2的出口与蒸发罐v6的内腔连通，第二进液管4-2的进口与水样定容罐v2的出液管3-5的出口相连通；

所述放空管4-3的进口与蒸发罐v6的内腔连通，所述放空管4-3的出口与外界大气相连通，且放空管4-3上设有蒸发罐放空阀s9；

蒸发罐v6的罐底4-16外设有电加热盘h1，所述电加热盘h1连接有可调节加热功率的调压装置；蒸发罐v6的罐底4-16还设有第三排液管4-15，第三排液管4-15的顶端与蒸发罐v6的内腔相连通，第三排液管4-15的底端绝缘贯穿电加热盘h1并与废液罐v9相连通，且第三排液管4-15上还设有蒸发罐废液阀s10；

所述冷凝罐v8的罐体4-5呈空心的圆柱体状，且所述冷凝罐v8的罐体4-5外套设有冷凝罐夹套4-8，所述冷凝罐夹套4-8的侧面上下分别设有第一冷却液出口4-7和第一冷却液进口4-9，且第一冷却液出口4-7和第一冷却液进口4-9分别与冷却系统连接；

所述夹套式直管冷却器e1包括冷凝液出液管4-14和套设在冷凝液出液管4-14外的冷却管夹套4-12；冷凝液出液管4-14的进口在所述凝罐v8的罐底4-10处与冷凝罐v8的内腔相连通；所述冷却管夹套4-12上分别设置有第二冷却液出口4-11和第二冷却液进口4-13，且第二冷却液出口4-11和第二冷却液进口4-13分别与冷却系统连通；

所述的吸收滴定单元包括吸收滴定罐v10，所述的吸收滴定罐v10的罐体5-8呈空心的圆柱体状，且所述吸收滴定罐v10的罐顶5-2设置有冷凝液管5-3、吸收液管5-4和滴定液管5-5；

所述冷凝液管5-3的出口与吸收滴定罐v10的内腔连通，冷凝液管5-3的进口与冷凝液出液管4-14的出口相连通，且所述冷凝液管5-3上设有冷凝液阀s12；

所述吸收液管5-4的出口与吸收滴定罐v10的内腔连通，所述吸收液管5-4的进口与硼酸定容罐v12的出液管3-5的出口相连通；

所述滴定液管5-5内设有滴定管e，所述滴定管e的进口通过注射泵p7及配套管路与与滴定液罐v11相连通，所述滴定管e的出口与吸收滴定罐v10的内腔相连通；

所述滴定罐v10的罐顶5-2还固定有延伸至滴定罐v10内的第二ph电位检测电极j2、第二温度传感器te2、液位电极ls，滴定罐v10的罐底5-6设有第二搅拌器ms2；

所述滴定罐v10的侧面分别设置有清洗液管5-1和第四排液管5-7；所述清洗液管5-1的出口与滴定罐v10的内腔相连通，所述清洗液管5-1的进口通过清洗液泵p6及配套管路与清洗液罐v7相连通，且所述清洗液管5-1上设有清洗液阀s11；

所述第四排液管5-7的进口与滴定罐v10的内腔连通，所述第四排液管5-7的出口与废液罐v9连通，且第四排液管5-7上设有吸收滴定罐废液阀s15；

所述自吸泵出水阀s2、水样预处理罐进样阀s3，水样预处理罐废液阀s4、水样预处理罐溢流阀s5、水样定容罐废液阀s6、缓冲液阀s7、水样定容罐放液阀s8、蒸发罐放空阀s9、蒸发罐废液阀s10、清洗液阀s11、冷凝液阀s12、硼酸放液阀s13、硼酸定容罐废液阀s14和吸收滴定罐废液阀s15均为电磁阀，且所述电磁均与plc控制器分别相连；

所述采样泵p1、取样泵p2、加酸泵p3、加碱泵p4、缓冲液泵p5、清洗液泵p6、注射泵p7、硼酸泵p8、第一ph电位检测电极j1、第一温度传感器te1、第一搅拌器ms1、第二ph电位检测电极j2、第二温度传感器te2、液位电极ls、第二搅拌器ms2和所述调压装置均与plc控制器分别相连。

所述的第二搅拌器ms2为磁力式搅拌器。

所述采样泵p1的进口端设有过滤网l。

所述水样预处理罐v1的罐顶2-6为平面，所述水样预处理罐v1的罐底为锥形封头2-8，且第一排液管2-9设置在所述的锥形封头2-8中心处。

所述第一搅拌器ms1与所述水样预处理罐v1同轴设置。

所述第二溢流管3-7的顶端为平口。

所述筒体3-3的顶口和底口分别与顶盖3-1和底盖3-6螺纹连接。

所述冷凝罐罐顶4-6为蝶形封头，罐底4-10为锥形封头。

第一冷却液出口4-7和第二冷却液出口4-11均与排放口pf相连通；第一冷却液进口4-9和第二冷却液进口4-13均依次通过冷却水阀s1、出水口管路a的第三出口与采样泵p1的出口端相连通，且所述冷却水阀s1为电磁阀，所述冷却水阀s1与plc控制器相连。

筒体3-3与第二溢流管3-7的配合结构为：所述第二溢流管3-7通过螺栓与所述筒体3-3相连，螺栓位于所述底盖3-6的外表面上，第二溢流管3-7贯穿所述螺栓并与螺栓相啮合。

所述的注射泵p7为工业式注射泵；所述的第一温度传感器te1和第二温度传感器te2均为pt100铠装式热电阻；所述的注射泵p7为工业注射泵，所述的采样泵p1为自吸泵，取样泵p2、加酸泵p3、加碱泵p4、缓冲液泵p5、清洗液泵p6和注射硼酸泵p8均为蠕动泵所述的第一ph电位检测电极j1和第二ph电位检测电极j2均为复合ph电位检测电极；液位开关ls为电极式液位开关。

如图1-5所示的本发明的氨氮在线自动监测仪包括采样及预处理单元、定量单元、蒸馏单元、吸收滴定单元、后处理单元、plc控制与数据处理单元(即plc控制器)。

采样及预处理单元由水样预处理罐v1、采样泵p1、加酸泵p3、加碱泵p4等组成。如图2所示，所述的水样预处理罐v1为中空的圆柱形罐体2-1，罐的内顶面2-6为平面，且罐顶2-6装有ph电位检测电极j1、温度传感器te1和搅拌器ms1；罐顶2-6另设置有取样口2-5、加酸口2-3和加碱口2-4；罐侧面设置有进水管2-2和溢流管2-7；罐底2-8为锥形封头，所述的锥形封头2-8中心设置有第一排液管2-9。进一步，所述的进水管2-2、溢流管2-7和第一排液管2-9上分别设置有水样预处理罐进样阀s3、水样预处理罐溢流阀s5、水样预处理罐废液阀s4，所述电磁阀均与plc相连；所述的采样泵p1前装有过滤网l，采样泵p1的出水口管路a分别接冷却水阀s1、自吸泵出水阀s2和水样预处理罐进样阀s3；所述的加酸泵p1通过硅胶管分别与水样预处理罐加酸口2-3和酸罐v3相连；所述的加碱泵p2通过硅胶管分别与水样预处理罐加碱口2-4和碱罐v4相连。

采样及预处理单元启动，打开自吸泵出水阀s2、水样预处理罐进样阀s3和预处理罐溢流阀s5，采样泵p1启动，水样经过滤网l吸入采样泵p1，经出水口管路a流入水样预处理罐v1，液满后经溢流管2-7溢出，溢出的水样流至排放口pf，溢流一段时间，关闭采样泵p1、水样预处理罐溢流阀s5和水样预处理罐进样阀s3，完成水样采集。同时，打开搅拌器ms1，通过ph电极j1检测水样的ph，当测得水样的ph过大，则打开加酸泵p3调节水样的ph至中性后，关闭加酸泵p3；当测得水样的ph过小，则打开碱泵p4调节水样ph调节至中性后，关闭加碱泵p4。同时，温度传感器te1将实时温度信号传至plc。

定量单元包括水样定容罐v2、取样泵p2、硼酸定容罐v12和硼酸泵p8等。如图3所示，所述的水样定容罐v2和硼酸定容罐v12均为中空的圆柱形筒体3-3，筒体3-3顶部和底部分别设置带有螺纹的顶盖3-1和底盖3-6，筒体3-3表面设置有刻度标记，侧面的上、下部分别设置有第一进液管3-2和出液管3-5，底盖设置有第二排液管3-8；筒体3-3内设置有第二溢流管3-7，所述的第二溢流管3-7轴向垂直穿过底盖3-6，一端向筒体3-3内腔延伸，一端伸出筒体3-3外；所述的第二溢流管3-7上下位置可调，第二溢流管3-7上端设置为平齐的溢流口，且上端的高度高于出液管3-5的上边缘；所述的出液管3-5和第二排液管3-8上分别设置有水样定容罐废液阀s6、水样放液阀s8、硼酸定容罐废液阀s14、硼酸放液阀s13，所述电动阀均与plc控制器相连；所述的取样泵p2通过硅胶管分别与水样定容罐的第一进液管3-2和水样预处理罐取样口2-5相连；所述的硼酸泵p8通过硅胶管分别与硼酸定容罐第一进液管3-2和硼酸罐v13相连。

当水样采集及预处理结束后，plc控制和数据处理单元控制硼酸泵p8工作，同时关闭硼酸放液阀s13和硼酸定容罐废液阀s14，硼酸罐v13中的硼酸被输送至硼酸定容罐v12内，硼酸定容罐v12中液位上升，直至溢流，溢流出的硼酸经溢流管路d(与硼酸定容罐v12的第二溢流管3-7连接)流回硼酸罐v13。溢流一定时间后关闭硼酸泵p8，再静置一定时间后打开硼酸放液阀s13，待硼酸定容罐v12内定量的硼酸完全流入吸收滴定罐v10后关闭硼酸放液阀s13。吸收滴定罐v10进料完闭，plc控制器控制取样泵p2工作，同时关闭水样放液阀s8和水样定容罐废液阀s6，水样预处理罐v1中的水样被输送至水样定容罐v2，水样定容罐v2中液位上升，直至溢流，溢流出的水样经溢流管路b(与水样定容罐v2的第二溢流管3-7连接)排入排放口pf。溢流一定时间后关闭取样泵p2，再静置后一定时间后打开水样定容罐放液阀s8，待水样定容罐v2内定量的水样完全流入蒸发罐v6后关闭水样定容罐放液阀s8。

当水样进料完毕，plc控制和数据处理单元控制启动缓冲液泵p5并打开缓冲液阀s7，定量滴加缓冲溶液使蒸发罐v6内水样呈弱碱性后关闭缓冲液阀s7，同时关闭缓冲液泵p5。

所述的蒸馏单元包括蒸发罐v6、冷凝罐v8和夹套式直管冷却器e1。如图4所示，所述的蒸发罐v6的罐体4-17为圆柱形，罐顶4-18和罐底4-16均为平面；所述蒸发罐v6的罐顶4-18设置有清洗管4-1、第二进液管4-2、放空管4-3和出汽管4-4，罐底4-16设置有第三排液管4-15。清洗管4-1、第二进液管4-2、放空管4-3和第三排液管4-15上分别设置有缓冲液阀s7、水样定容罐放液阀s8、蒸发罐放空阀s9和蒸发罐废液阀s10，所述电磁阀均与plc控制器相连；蒸发罐v6的外底面设置有电加热盘h1，所述电加热盘h1连接有可调节加热功率的调压装置，调压装置与plc控制器相连。所述的冷凝罐v8为设置有冷凝罐夹套(4-8)的圆柱形罐体4-5，所述冷凝罐夹套(4-8)的侧面上下分别设置有冷却液出口4-7和冷却液进口4-9，与冷却系统连接；所述冷凝罐罐顶4-6为蝶形封头，罐底4-10为锥形封头，所述冷凝液出液管4-14位于锥形封头中心。夹套4-12上设置有冷却液出口4-11和冷却液进口4-13，与冷却系统连接。

当水样及缓冲液被依次定量加入蒸发罐v6后，plc控制与数据处理单元控制启动采样泵p1，并打开冷却水阀s1和磁力第二搅拌器ms2，同时控制调压装置对蒸发罐v6进行加热蒸馏，水样中的氨随着水温的升高而快速逸出，待水样沸腾后随水蒸汽一起在冷凝罐v8内冷凝，并在夹套式直管冷却器e1内进一步冷却后经玻璃吸收管c进入吸收滴定罐v10，被预先定量加入的硼酸溶液所吸收。蒸馏一定时间后(液位电极ls导通)，plc控制调压装置停止加热，得到一定量的馏出液。

所述的吸收滴定单元主要包括吸收滴定罐v10、第二搅拌器ms2和注射泵p7等。所述的吸收滴定罐v10的罐体5-8为为圆柱形，罐顶5-2和罐底5-6均为平面；所述吸收滴定罐v10罐顶5-2设置有冷凝液管5-3、吸收液管5-4和滴定液管5-5，所述冷凝液管5-3和吸收液管5-4上分别设置有冷凝液阀s12和硼酸放液阀s13，所述电磁阀均与plc控制器相连；所述罐顶5-2装有第二ph电极j2、第二温度传感器te2和液位电极ls，且均插至罐内中心处；所述的ph电极j2为复合式电位检测电极，第二温度传感器te2为pt100铠装式热电阻，液位电极ls为双极式液位电极；罐侧面设置有清洗液管5-1和第四排液管5-7，所述清洗液管5-1和第四排液管5-7上分别设置有清洗液阀s11和吸收滴定罐废液阀s15，所述电磁阀均与plc控制器相连；所述的第二搅拌器ms2为磁力式搅拌器，置于吸收滴定罐v10的底部；所述的注射泵p7为工业式注射泵，通过滴定管e分别与吸收滴定罐v10的滴定液管5-5和滴定液罐v11相连。

当液位电极ls导通，plc控制与数据处理单元关闭冷凝液阀s12，启动注射泵p7，滴定液通过滴定罐e注入吸收滴定罐v10进行中和滴定，第二ph电位检测电极j2和第二温度传感器te2分别将滴定过程中检测到的ph电位信号和温度信号不断输入plc控制和数据处理单元。同时，plc控制与数据处理单元根据滴定液的温度信号和ph电位信号来判定滴定终点并停止注射泵p7，最后根据注射泵p7的滴定量来计算出水样中氨氮的实际含量，并同时存储与显示。

所述的后处理单元包括废液排放和清洗两个部分。在每次滴定分析完成后，水样预处理罐v1、水样定容罐v2、硼酸定容罐v12、蒸发罐v6、吸收滴定罐v10内的残液均需排放干净，并加以清洗，以待下一次在线采样分析。水样预处理罐v1、水样定容罐内v2的废液直接排放至排放口pf，硼酸定容罐v12内的硼酸排放至硼酸罐v13，蒸发罐v6和吸收滴定罐内v10的废液排放至废液罐v9。水样预处理罐v1和水样定容罐v2用待测水进行预洗，而蒸发罐v6和吸收滴定罐v10均用蒸馏水清洗，蒸馏水用清洗液泵p6输送。所述水样预处理罐v1、水样定容罐v2、硼酸定容罐v12、蒸发罐v6、吸收滴定罐v10的排液管上分别设置有水样预处理罐废液阀s4、水样定容罐废液阀s6、硼酸定容罐废液阀s14、蒸发罐废液阀s10和吸收滴定罐废液阀s15，所述电磁阀均与plc相连。

水样定容罐v2的后处理如下：打开水样定容罐废液阀s6，待水样定容罐v2底部排液一定时间后，关闭水样定容罐废液阀s6；启动取样泵p2，待进样一定时间，保证水样定容罐内水样满至上溢流口时，关闭取样泵p2，并打开水样定容罐废液阀s6；待水样定容罐底部排液一定时间后，关闭水样定容罐废液阀s6。水样预处理罐v1的后处理与水样定容罐v2步骤相同，此处不再重复。

蒸发罐v6的后处理步骤：待蒸发罐v6内温度降到50℃以下时，打开水样定容罐放液阀s8、蒸发罐放空阀s9、蒸发罐废液阀s10，待排液一定时间后，关阀水样定容罐放液阀s8、蒸发罐废液阀s10。待残液排尽后，打开缓冲液进液阀s7，启动清洗液泵p6；待从清洗液罐v7中抽取适量的蒸馏水后，关闭缓冲液阀s8、清洗液泵p6；静置清洗一定时间后，打开蒸发罐废液阀s10；待排液一定时间后，关闭蒸发罐废液阀s10和蒸发罐放空阀s9。

吸收滴定罐v10的排残液和清洗步骤与蒸发罐v6的步骤类似，此处不再重复。在吸收滴定罐v10清洗完成后，从清洗液罐v7中抽取一定量的蒸馏水，用于浸泡并保护ph电极j2。

本发明的氨氮在线监测仪通过plc控制与数据处理单元自动控制其它各单元的工作进程，计算、显示、打印、存储检测值通过数据通讯口进行信息交换，还可以方便组成网络，利用远程终端控制本仪器，实现氨氮在线检测。

本发明的氨氮在线自动监测仪的工作流程如下：启动→水样采集→水样预处理→硼酸定量并加入吸收滴定灌→水样定量并加入蒸发罐→缓冲液定量并加入蒸发罐→加热蒸馏、吸收→结束蒸馏→中和滴定→滴定终点判定→计算测量值→显示、打印、存储测量值→废液排放→清洗→等待启动下一次检测。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包括本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。