本发明涉及化学成分测试设备领域，具体涉及禁用有害芳香胺染料检测的自动化前处理系统。
背景技术
可分解有害芳香胺染料是指由可致癌芳香胺合成的染料，也被称为禁用偶氮染料，可分解芳香胺不溶于水且无色无味，使用可分解芳香胺制成织品或皮革后，无法从织品或者皮革的外观上分辨出可分解芳香胺且无法消除，织品或者皮革上的可分解芳香胺只能通过技术检验才能被发现，当织品或皮革接触人的皮肤后，可分解芳香胺可引发多种恶性疾病，所以可分解芳香胺的检测非常重要。
目前，对可分解芳香胺染料的检验分为预处理和仪器分析两个步骤，在预处理步骤中，先将待检测样品剪碎并放入配制好的缓冲溶液中浸泡，半小时后加入保险粉溶液来使染料分解，从而生成可能存在的芳香胺，然后将水溶液中的芳香胺提取到乙醚等有机溶液中，最后通过浓缩、转移和定容等过程得到溶解在有机溶剂中的芳香胺样品。得到芳香胺样品后通过现代色谱仪器检测分析得到检验结果。
现有专利201310526206.3公开了一种过柱萃取的自动化前处理设备，其主要实现的是前处理过程中萃取步骤的自动化。但是，该发明中，前处理过程中脱脂、缓冲溶液中还原裂解、还原后溶液转移到萃取柱的步骤大多采用手工操作，因为任一处理过程中的微小错漏都会导致错误的检验结果，检测人员操作过程的差异会对最后的结果带来偏差甚至错误，而且处理过程中使用了大量的有机溶剂，有机溶剂多易挥发、可溶、易燃，手工操作时容易让有机溶剂通过皮肤或者呼吸进入人体造成中毒。
技术实现要素：
本发明意在提供一种禁用有害芳香胺染料检测的自动化前处理系统，以解决手工转移溶液时造成的偏差以及人员中毒问题。
本方案中的禁用有害芳香胺染料检测的自动化前处理系统，包括至少一套样品脱脂、染料还原和萃取的反应模块，所述反应模块处设有用于降温的降温模块，所述反应模块处设有给反应模块加热和搅拌的加热搅拌模块，所述反应模块连接有输送溶剂的输送模块；
还包括控制模块，所述控制模块上设有输入控制信号的输入单元，所述控制模块中设有定时单元，所述定时单元根据输入单元的定时信号进行定时并反馈定时完成信号，所述定时单元在定时完成后对操作时间进行定时；
所述输送模块电连接控制模块，所述控制模块根据输入信号控制输送模块的流量和流速，所述输送模块包括多个泵单元，所述泵单元用于输送脱脂溶剂、输送缓冲溶液和输送萃取溶剂至反应杯中，所述泵单元将萃取后的液体输出反应杯；
所述加热搅拌模块电连接控制模块，所述加热搅拌模块包括加热单元、传热保温单元、磁力搅拌单元和反应杯，所述加热单元用于给反应杯加热，所述磁力搅拌单元用于对反应杯中的液体进行搅拌，所述控制模块根据定时完成信号在操作时间内控制加热搅拌模块的温度和搅拌频率；
所述控制系统电连接有给反应杯降温的降温模块，所述降温模块包括存放冷却液的储液罐和给反应杯降温的导热管，所述控制模块根据输入信号控制降温速度。
本方案的有益效果是：
在反应杯中进行样品的脱脂反应时，检验人员通过输入单元输入启动信号，让控制模块控制泵单元将脱脂溶剂泵入到各个反应杯中，同时控制模块控制加热单元将反应杯的温度提升至40℃进行脱脂处理，并由定时单元进行脱脂定时，脱脂定时结束后，定时单元进行静置定时，即将脱脂后反应杯中的样品接触空气并静置挥发掉脱脂溶剂；在结束定时后，输入单元向控制模块输入定时完成信号，控制模块根据定时完成信号控制泵单元将缓冲液泵入反应杯中，控制模块根据定时完成信号控制磁力搅拌单元对反应杯进行搅拌，以及控制加热单元将反应杯加热至70℃且让定时单元定时三十分钟；控制模块控制降温模块中的冷却液在两分钟内给反应杯快速降温，当反应杯的温度降低至室温后，控制模块控制泵单元将萃取溶剂泵入反应杯中，同时控制模块控制磁力搅拌单元对反应杯中的溶液进行定时长搅拌，最后，控制模块控制泵单元将反应杯中的溶液抽入到萃取柱中，在各种有机溶剂转移的过程中，均无需检测人员进行操作，避免检测人员转移溶液过程中造成检测结果的偏差，防止检测人员因误接触到溶液而发生中毒。
进一步，还包括支撑反应模块的支撑模块，所述支撑模块包括第一支架、与第一支架并排设置的第二支架、位于第一支架垂直下方的第三支架和位于第二支架垂直下方的第四支架，所述第一支架上设有供手动加液的加液板和位于加液板下方的混液板，所述第二支架上设有加热保温箱、位于加热保温箱中的缓冲液储液瓶、位于加热保温箱旁边的脱脂溶剂瓶和位于加热保温箱旁边的萃取溶剂瓶，所述第三支架上设置加热搅拌模块，所述第四支架上设置输送模块，所述控制模块中设有警示单元，所述警示单元在操作时间定时完成后提示进行手动加液。
将进行检测反应的各个部分分别安装在不同的支架上，避免各个部分间相互干扰，同时在相应检测步骤完成后由警示单元进行提示，避免检测人员忘记或延迟手动加液步骤。
进一步，所述第一支架上设有手柄升降机构，所述手柄升降机构上连接有密封盖板，所述密封盖板上设有能盖住反应杯的密封圈，所述密封盖板上设有连通混液板的加液管和排液管，所述加液管和排液管位于密封圈中。
在进行检测的溶液反应过程中，通过向下压手柄机构使密封盖板上的密封圈盖住反应杯，避免反应杯中的有机溶剂挥发，通过手柄机构来控制密封盖板的位置，使用更简单方便。
进一步，所述混液板上设有多个向反应杯加入液体的混液器，所述混液器与泵单元连通，所述加液板上开设有多个给混液器加入反应液体的加液孔，所述加液孔与混液器一一对应。
在需要手动加液时，检测人员使用加液枪通过加液孔将反应液体加入混液器中，反应液体在重力下流入反应杯中，加液孔与反应杯对应，各个反应杯独立地等量地同时加液，各个反应杯中不同样品的加液过程相同，多个样品同时检测提高检测效率。
进一步，所述泵单元上均设有连通反应杯的传输管道，所述传输管道包括多个导液管和多个吸液管，所述导液管的数目与反应杯的数目相等，所述吸液管的数目与反应杯的数据相等。
将各个瓶子中的溶剂通过单独的导液管传送入反应杯中，溶剂不会沾附到反应杯的内壁上，避免反应杯不好清洗，各种溶剂通过各个管道单独进行传送，避免了不同反应杯之间交叉污染，影响检测结果。
进一步，所述导液管通过泵单元连通脱脂溶剂瓶与反应杯，所述导液管通过泵单元连通缓冲液储液瓶与反应杯，所述导液管通过泵单元连通萃取溶剂瓶与反应杯，所述吸液管通过泵单元连通反应杯和萃取柱，所述多个泵单元相互独立。
通过独立的泵单元将各种溶剂泵入到反应杯中，各种溶剂的添加在各个管道中单独进行，保证各个反应杯能同时等量加入溶液，提高各个反应杯内样品的检测效率。
进一步，还包括与导热管输出端连接的废液桶，所述储液罐内设有液体泵，所述液体泵将冷却液泵入导热管中，所述导热管盘绕在传热保温单元中，所述导热管周围设有保温管路，所述保温管路围绕导热管设置，所述导热管将试用过的冷却液导入废液桶中。
在给反应杯降温时，冷却液传送入导热管中，由于导热管盘绕在传热保温单元中，导热管与反应杯充分接触，保证冷却液能快速将反应杯中的热量带走让反应杯快速降温，在检测完成后，导热管中试用过的冷却液流入到废液桶中，可将冷却液放入冰箱冷藏后反复循环使用，同时，在向导热管中抽入冷却液给反应性降温时，保温管路降低低温液体温度向周围传导，保持冷却液的低温温度。
进一步，所述控制模块电连接有多套反应模块，所述控制模块独立控制反应模块工作。
同时控制多个反应模块进行检测，提升织品和皮革中可分解有害芳香胺染料检测前处理过程的效率，节约检测人员时间。
附图说明
图1为本发明禁用有害芳香胺染料检测的自动化前处理系统实施例一的示意图；
图2为图1中第一支架的结构示意图；
图3为图2中混液板的结构示意图；
图4为图2中密封盖板的结构示意图；
图5为图1中第二支架的结构示意图；
图6为图1中加热搅拌模块的结构示意图；
图7为图1中输送模块的结构示意图；
图8为本发明禁用有害芳香胺染料检测的自动化前处理系统实施例三的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细说明。
说明书附图中的附图标记包括：反应模块1、输送模块2、加热搅拌模块3、降温模块4、控制模块5、第一支架6、第二支架7、第三支架8、第四支架9、加液板10、混液器11、加液孔12、混液板13、支柱14、升降杆15、把手16、密封圈17、密封盖板18、排液管19、加液管20、加热保温箱21、缓冲液储液瓶22、脱脂溶剂瓶23、萃取溶剂瓶24、储液罐25、液体泵26、磁力搅拌单元27、加热单元28、导热管29、传热保温单元30、反应杯31、第一泵32、第二泵33、第三泵34、第四泵35、气罩36、气孔37、抽气泵38、单向阀39、导气管40、气罐41、出气管42、压力阀43、压电陶瓷点火器44。
实施例一
实施例一基本如附图1所示：包括控制模块5、降温模块4、输送模块2、加热搅拌模块3、以及至少一套样品脱脂、染料还原和萃取的反应模块1，附图绘制一套反应模块1作为示例，本实施例一的样品以皮革为例。
如图2、图3和图4所示，反应模块1上安装有支撑模块，支撑模块包括第一支架6、与第一支架6并排设置的第二支架7、位于第一支架6垂直下方的第三支架8和位于第二支架7垂直下方的第四支架9，第三支架8通过合页和螺钉固定在第一支架6下端上，第二支架7通过合页和螺钉固定在第一支架6右端侧面上，第四支架9通过合页和螺钉固定到第二支架7下端上。
第一支架6上安装有供手动加液的加液板10和位于加液板10下方的混液板13，混液板13上安装有多个相互独立的混液器11，混液器11与反应杯31一一对应，混液器11使用四通接头，混液板13的边角上焊接有支柱14，加液板10焊接在支柱14上，加液板10上开设有多个给混液器11手动加入反应液体的加液孔12，加液孔12与混液器11一一对应，加液孔12与混液器11件连接有管道，第一支架6上安装有手柄升降机构，手柄升降机构包括把手16和升降杆15，把手16焊接在升降杆15顶端，升降杆15上开设有多个插槽，插槽沿升降杆15的轴向垂直分布，当需要卡夹升降杆15时将插销插入插槽中，插销抵在第一支架6上固定升降杆15的位置，手柄升降机构的升降杆15端部上焊接有密封盖板18，密封盖板18上粘接有能盖住反应杯31的密封圈17，密封盖板18上焊接有连通混液板13的加液管20和排液管19，加液管20的长度小于排液管19的长度，保证排液管19能抽走反应杯31中的液体，加液管20和排液管19位于密封圈17中，即加液管20和排液管19能够深入反应杯31中，加液管20连通混液器11。
如图5所示，第二支架7的左端处安装有加热保温箱21、位于加热保温箱21中的缓冲液储液瓶22、位于加热保温箱21旁边的脱脂溶剂瓶23和位于加热保温箱21旁边的萃取溶剂瓶24，脱脂溶剂瓶23和萃取溶剂瓶24并排放置，降温模块4包括位于脱脂溶剂瓶23和萃取溶剂瓶24旁边的储液罐25，储液罐25中存放有冷却液，降温模块4还包括让反应杯快速降温的导热管29，储液罐25内安装有液体泵26。
如图6所示，第三支架8上安装加热搅拌模块3，加热搅拌模块3电连接控制模块5，加热搅拌模块3包括加热单元28、传热保温单元30、磁力搅拌单元27和反应杯31，加热单元28用于给反应杯31加热，加热单元28使用现有的铝加热器，铝加热器的导热板开设放置反应杯31的加热槽，导热板使用金属板，如铝金属板，导热板内开设有多个避开加热槽的穿透孔，穿透孔盘绕设置，导热管29焊接在穿透孔中，即导热管29盘绕设置在导热板中，导热管29使用铜管，液体泵26将冷却液泵入导热管29中，同时导热管29连通废液桶并让使用后的冷却液流入废液桶中，导热管29周围绕有保温管路，保温管路盘旋在导热管29外，避免冷却液温度升高过快，加热搅拌模块3旁边放置有放置使用后冷却液的废液桶，磁力搅拌单元27用于对反应杯31中的液体进行搅拌，磁力搅拌单元27使用现有的磁力搅拌器，例如品牌为joanlab的hsc-19t，磁力搅拌器的磁子位于反应杯31内，磁力搅拌器的基座贴合反应杯31，通过改变基座的极性来让磁子在反应杯31中旋转，磁子旋转时搅拌反应杯31中的液体。
如图7所示，第四支架9上安装输送模块2，输送模块2包括多个相互独立的泵单元，例如泵单元上具有输送脱脂溶剂的第一泵32、输送缓冲溶液的第二泵33、输送萃取溶剂的第三泵34、输送萃取后液体的第四泵35，每个泵单元上均设有用于输送各种溶剂的传输管道，泵单元使用现有的多通道注射泵，第一泵32、第二泵33、第三泵34和第四泵35分别指多通道注射泵上的各个通道，例如型号为byz-810的医用注射泵，传输管道包括多个导液管和多个吸液管，每个泵单元上的导液管的数目与反应杯31的数目相等，每根导液管连通一个混液器11，第四泵35上安装多个吸液管，吸液管的数目与反应杯31的数据相等，即第一泵32的导液管连通脱脂溶剂瓶23与反应杯31，第二泵33的导液管连通缓冲液储液瓶22与反应杯31，第三泵34的导液管连通萃取溶剂瓶24与反应杯31，第四泵35的吸液管连通反应杯31和萃取柱。
控制模块5中设有输入控制信号的输入单元、用于定时的定时单元和用于提示手动加液的警示单元，控制模块5可用现有的c8051f120单片机，控制模块5的四个输出引脚分别电连接第一泵32、第二泵33、第三泵34和第四泵35，控制模块5控制连接加热搅拌模块3中的加热单元28和磁力搅拌单元27，输入单元可是按键输入，输入单元用于输入定时信号和降温信号，控制模块5根据定时信号让定时单元定时，控制模块5获取定时单元的定时完成信号，定时单元可用现有cd4060计数器，定时单元定时完成后对操作时间进行定时，控制模块5控制加热搅拌模块3在操作时间内的温度和搅拌频率，警示单元可用现有的蜂鸣器，警示单元在操作时间定时完成后提示进行手动加液，控制模块5根据降温信号控制第四泵35来调节降温模块4的降温速度，控制模块5控制连接液体泵26，定时单元中存储有检测皮革中芳香胺的定时程序，该定时程序包括了检测皮革时所有的时间参数。
具体实施过程如下：在进行有害芳香胺染料检测时，将待检测织品或皮革的样品剪碎后放入反应杯31中，插槽中未插入插销，握着把手16向下压升降杆15，保证升降杆15能够向下移动，升降杆15向下移动后带动其上的密封盖板18向反应杯31移动，让密封圈17盖住反应杯31，避免有机溶剂挥发，由检验人员通过输入单元输入启动信号，控制模块5根据启动信号控制第一泵32将脱脂溶剂瓶23中的脱脂溶剂泵入到各个反应杯31中，同时控制模块5控制加热单元28将反应杯31的温度提升至40℃，使样品进行脱脂处理，并由定时单元进行脱脂定时，脱脂定时结束后，控制模块5控制警示单元发出声音提示检验人员将密封盖板18向上提升揭开反应杯31，同时，定时单元进行静置定时，静置定时为反应杯31与空气接触的时长如十二小时，即将脱脂后的样品静置挥发掉脱脂溶剂，如正己烷，在结束定时后定时单元向控制模块5反馈定时完成信号，控制模块5根据定时完成信号控制警示单元提示检验人员手动降下密封盖板18盖住反应杯31。
在进行脱脂反应过程中，加热保温箱21对缓冲液储液瓶22进行预热保温，使缓冲液的温度保持在70℃，控制模块5根据定时完成信号控制第二泵33将缓冲液储液瓶22中的缓冲液泵入反应杯31中，控制模块5根据定时完成信号控制磁力搅拌单元27中的基座改变极性，使磁子在反应杯31中转动搅拌反应杯31中的溶液，同时控制模块5根据定时完成信号控制加热单元28将反应杯31加热至70℃且让定时单元定时三十分钟，然后控制模块5在定时完成后控制警示单元提示手动加液并控制加热单元28保持反应杯31的温度，在十分钟的预留时间内完成手动加液后，控制模块5让定时单元定时十分钟后控制液体泵26将储液罐25中的冷却液泵入导热管29中，冷却液在导热管29中传导掉热量，从而降低反应杯31的温度。
当反应杯31的温度降低到室温后，控制模块5控制第三泵34将萃取溶剂瓶24中的萃取溶剂泵入反应杯31中，同时控制模块5控制磁力搅拌单元27对反应杯31中的溶液进行定时长搅拌，最后，控制模块5控制第四泵35将反应杯31中的溶液抽入到萃取柱中，在萃取过程中先通过第四泵35将反应液移除，控制模块5控制第三泵34加注固定体积萃取液，搅拌后移除，再加注萃取液，然后控制模块5控制警示单元提示手动加注氢氧化钠乙醇溶液再搅拌后移除；再加注萃取液，再搅拌后移除；再加注萃取液，再搅拌后移除，在各个步骤进行溶液转移的过程中，各个溶液的添加和移除均无需检测人员进行操作，避免检测人员转移溶液过程中造成检测结果的偏差，防止检测人员因误接触到溶液而发生中毒。
在向反应杯31加入各种溶剂时，泵入的各种溶液通过导液管加入混合器中，混合器将溶液导入到每个反应杯31的加液管20中，让溶液从加液管20流入到反应杯31中，在检测过程中的手动加液时，检测人员通过移液枪将溶剂从加液孔12加入混液器11中，各种溶液或溶剂在重力作用下流入到反应杯31中，各种溶剂或溶液的添加在各个管道中单独进行，避免了在添加溶液过程中将溶液沾附到反应杯31内壁上，使反应杯31更容易清洗。
在传热保温单元30进行保温时，传热保温单元30可用铝质或铝合金质材料，传热保温单元30可快速将加热单元28的热量传递至整个传热保温单元30，并保持传热保温单元30温度的均匀稳定，当完成检测后，使导热管29中的使用后的冷却液流入到废液桶中，可对冷却液进行反复循环利用。
控制模块5电连接有多套反应模块1，同时控制模块5独立控制反应模块1工作，本实施例一能显著提升织品和皮革中可分解有害芳香胺染料检测前处理过程的效率，节约检测人员时间。
实施例二
与上述实施例一的区别在于，检测的样品选用纺织品，关闭第一泵32不进行脱脂，无需对纺织样品进行脱脂处理，每次输送入反应杯31的溶液的体积根据纺织品进行设定，同时定时单元中存储的另一定时程序进行纺织品检测定时。
实施例三
与实施例一或实施例二的区别在于，如图8所示，密封盖板18的顶面上焊接有完全覆盖住密封圈17的气罩36，每个密封圈17内部的密封盖板18上开设有连通气罩36的气孔37，气罩36顶端上气密性连接有导气管40，导气管40的端部上气密性连接有定体积的气罐41，导气管40上安装有位于气罩36与气罐41间的抽气泵38，抽气泵38将反应杯31中挥发的有机溶剂气体抽入到气罐41中，即正已烷，抽气泵38与气罐41间的导气管40上安装有向气罐41一侧充气的单向阀39，气罐41上气密性连接有出气管42，气罐41内预存有定量氧气，出气管42上安装有向出气方向打开的压力阀43门，气管的出气方向上安装有压电陶瓷点火器44，压电陶瓷点火器44的活动销能被打开的压力阀43门顶到并形成点火火花，压簧被抵到压电陶瓷点火器44的压力等于气罐41内达到正已烷的爆炸极限时气体压力。
抽气泵38电连接控制器，控制器可用现有的c8051f040单片机，控制器电连接定时器，定时器可用cd4060计数器，定时器等间隔向控制器发送定时信号，控制器根据定时信号控制抽气泵38间歇性启动和停止，避免抽气泵38一直抽走反应杯31中的气体而使反应杯31炸裂或者密封圈17漏气。
本实施例三省略掉在实施例一或者实施例二中揭开密封盖板18，让反应杯31接触空气的散发掉正已烷的操作，让抽气泵38启动将反应杯31中的气体通过气罩36抽到气罐41中，单向阀39保证气体只能进入气罐41中而不会回流到反应杯31中，在抽气泵38抽气过程中定时器进行定时，定时完成后定时器向控制器发送定时信号，控制器根据定时信号控制抽气泵38停止抽气，定时器完成定时后重新开始定时，当再一次定时完成后，控制器控制抽气泵38启动进行抽气，如此反复循环让抽气泵38间歇地启动和停止，避免使反应杯31在内外压力差太大而出现裂纹或者使密封圈17漏气，提高安全性。
在间歇性抽走反应杯31内的气体过程中，反应杯31内形成真空状态，由于真空状态下溶液的沸点降低，提高了有机溶剂的挥发速度，有机溶剂挥发出的气体积累到气罐41中，气罐41中的压强逐渐增大，当气罐41内的气体量达到正已烷的爆炸极限时，气罐41中的气体抵开压力阀43门使压电陶瓷点火器44打火产生火花，火花将溢出气罐41的气体点燃，避免了有机溶剂挥发的气体通过空气呼吸入检验人员身体内，防止检验人员中毒。
为了让气罐41中的定量氧气和有机溶剂挥发气体间的混合达到爆炸极限，正已烷的爆炸极限为1.18％～7.4％(体积分数)，根据化学理论体积分数近似计算，爆炸气体完全燃烧时,其化学理论体积分数可用来确定链烷烃类的爆炸下限,公式为l下≈0.55c0，c0为爆炸气体完全燃烧时化学理论体积分数，若空气中氧体积分数按2.0％计，c0可用公式c0＝2/(0.02+n0)来确定，n0为可燃气体完全燃烧时所需氧分子数，由此来确定预存定量氧气的数量，气罐41中预存了定量氧气，然后抽入有机溶液的挥发气体进行混合，当挥发气体达到爆炸极限的量时溢出点燃，挥发气体不断积累存储，当积累存储的挥发气体达到爆炸极限时即可完成有毒气体的处理，避免挥发气体的量无法测量造成的误差。
以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。