本发明属于检测分析领域，更具体地，涉及一种水质多参数快速分析的流路系统。
背景技术：
随着以5g、人工智能、云计算、大数据、工业互联网、物联网为特征的“新基建”的兴起，集成有多种传感器和反应器的检测系统可以比人工更快更好地完成大型中央空调水系统的水质检测任务。现有的水质分析系统多数测定的是电导率和氧化还原电位等间接指标，而与水系统管路内是否会产生结垢直接相关的指标是钙离子、碱度(hco3-的浓度)和浓缩倍数(由于纯水的蒸发所造成的系统中运行的循环冷却水相对于外界新鲜补充水体积缩小的倍数)。目前钙硬度靠人工取水进行络合滴定，碱度靠人工取水进行两步酸碱滴定，不仅操作繁琐，因为读数慢导致耗时久，水质信息滞后严重；浓缩倍数靠测定电导率或氯离子来确定，由于氯离子与腐蚀相关，而电导率受温度和结垢状态影响很大，因此，均不能合理地表达补充水进入系统后的浓缩倍数。因此，原有的多参数检测所提供的信息较混乱，给水质控制和管理带来极大的不便。
技术实现要素：
本发明的目的是克服以上不足，设计一种水质多参数快速分析的流路系统，将钙离子、碱度、钾离子等空调冷却水系统水质检测指标集成到同一个流路中进行测定，不仅克服原本单指标测定过程中的缺陷，还将多种参数检测集中到一起，节省空间，简化流程，可以给宾馆、大厦、会所、车间的大型空调冷却水系统水质控制和管理带来极大的便利。
为了实现上述目的，本发明提供一种水质多参数快速分析的流路系统，该流路系统包括：多路配液阀、包含多个电极的电极组件、加样蠕动泵、试剂蠕动泵、co2反应器、压力传感器、放空阀、排液阀以及进液管、排液管和连接各部分的管件；所述多路配液阀的入口端连接进液管，出口端依次连接电极组件、加样蠕动泵和co2反应器；所述多路配液阀设有多个入口，一个出口；所述电极组件包括参比电极和至少一个检测电极；所述试剂蠕动泵的入口端连接进液管，出口端连接co2反应器；所述co2反应器还分别连接样品加样管、压力传感器、放空阀和排液阀。
本发明所述多路配液阀为单通道阀，即某一路打开后，其他各路自动关闭，一次只能开通一路；所述多路配液阀设有四个入口，分别为水样入口、a标准溶液入口、b标准溶液入口和碱度标准溶液入口。
本发明所述电极组件中的电极均为方块状，电极中间设有通孔，各电极串行排列，电极之间设有防漏垫片，各电极的通孔合并在一起构成流路中的一段管路。所述通孔即为电极的感应面，各电极在实体上串联，在电学上并联。所述检测电极包括钙电极、氯电极、ph电极、钾电极和钠电极中的至少一种，每个电极分别与参比电极独立组成回路。
本发明所述co2反应器顶端设有样品加样管、反应试剂管、放空管和量压管分别连接加样蠕动泵、试剂蠕动泵、放空阀和压力传感器。所述co2反应器下部设有排液管连接排液阀。本发明所述co2反应器可以为如下结构的反应杯：
一种在线分析反应杯，该反应杯包括杯盖和杯体，所述杯盖上设有样品加样管、反应试剂管、放空管和量压管，所述杯体的上部和下部各设有一个空腔，上部空腔的侧壁为葫芦形，内部放置转子，底部一侧设有排液口连接排液管，下部空腔内置磁力搅拌器。所述的葫芦形即为上部空腔底部向外凸起，该凸起上方向内凸起。
上述杯盖包括盖帽部和盖体部，所述盖体部直径与杯体的上部空腔内径一致使其嵌入空腔内，盖帽部直径与杯体顶部外径一致；所述盖帽部与杯体顶部外周均设有外螺纹，通过密封螺母将杯盖与杯体锁紧密封，防止杯盖被顶起。
上述杯体顶部设有一圈凹槽，凹槽内放置密封圈，进一步密封，防止量压时气体泄漏。
上述杯盖和杯体可以为聚四氟乙烯或有机玻璃。
上述反应试剂管设于杯盖中间，样品加样管、放空管和量压管围绕反应试剂管排布，所述样品加样管、反应试剂管、放空管和量压管的内径均为1～3mm，所述样品加样管可以为不锈钢管，反应试剂管、放空管和量压管均可以为塑料管。
本发明所述连接各部分的管件为软管。
采用本发明所述流路系统进行水质分析的方法如下：
①离子和碱度感应斜率的确定
将co2反应器的放空阀关闭、排液阀打开，多路配液阀打开通道a。a标准溶液在加样蠕动泵(s)驱动下通过多路配液阀进入电极组件，记录各电极与参比电极的电位差eia，根据能斯特公式，电位差与各离子浓度cia的关系为
其中i分别为钙离子、钾离子、氯离子、氢离子。
多路配液阀打开通道b。b标准溶液在加样蠕动泵(s)驱动下通过多路配液阀进入电极组件，记录各电极与参比电极的电位差eib，根据能斯特公式，电位差与各离子浓度cib的关系为
两式相减，得各电极响应斜率si为
多路配液阀打开通道c，浓度为
打开排液阀，关闭放空阀，加样蠕动泵(s)将废液排出系统。
②水样离子浓度、碱度和浓缩倍数的测定
打开排液阀，关闭放空阀。多路配液阀打开水样通道w。水样w在加样蠕动泵(s)的驱动下通过多路配液阀进入电极组件，记录各电极与参比电极的电位差eiw，根据能斯特公式，
式(5)-(1)，再将(3)中的si代入，则水样中各离子浓度ciw为
补充水和循环冷却水中钾离子浓度之比即为浓缩倍数k。
水样w经过电极组件进入co2反应器后，放空阀打开，排液阀关闭，使水样停留在co2反应器中。加样蠕动泵(s)停止，放空阀关闭，试剂蠕动泵(r)向co2反应器中注入一定体积强酸，co2反应器中的搅拌子转动，使水样中的碳酸盐转化为co2溢出，静置，量取压力(与大气压之差)p。
则碱度为
打开排液阀，关闭放空阀，加样蠕动泵(s)将废液排出系统。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明设计了一条新的流路，将多种水质指标的检测集成到同一个流路中进行测定，不仅克服原本单指标测定过程中的缺陷，还大大节省了空间，简化了流程，没有额外的负担，给宾馆、大厦、会所、车间等的大型空调冷却水系统水质控制和管理带来极大的便利。
(2)本发明将电极组件应用到水质检测流路中，可实现多参数同流路测定。
(3)本发明通过co2反应器及其连接压力传感器、放空阀和排液阀等在流路中的设置，可以将原本碱度测定所使用的酸碱滴定方法转变成量压的方式，速度快，准确度高，并能够实现与其他参数同流路测定。
附图说明
图1为本发明所述的水质多参数快速分析的流路系统的结构示意图。
图2为本发明实施例2所述的反应杯的杯体的剖面结构示意图。
图3为本发明实施例2所述的反应杯的杯盖的立体结构示意图。
图4为本发明实施例2所述的反应杯的杯盖与杯体的组装示意图。
图5为本发明实施例2所述的反应杯的密封螺母的立体图和剖面结构示意图。
图中：1-多路配液阀，11-水样入口，12-a标准溶液入口，13-b标准溶液入口，14-碱度标准溶液入口，2-电极组件，21-参比电极，22-钙电极、23-氯电极，24-ph电极，25-钾电极，26-钠电极，3-加样蠕动泵，4-试剂蠕动泵，5-co2反应器，51-样品加样管，52-反应试剂管，53-放空管，54-量压管，55-排液管，56-杯盖，561-盖帽部，562-盖体部，57-杯体，571-上部空腔，572-转子，573-下部空腔，574-磁力搅拌器，575凹槽，576密封圈，58-密封螺母，6-压力传感器，7-放空阀，8-排液阀。
具体实施方式
下面将结合具体实施例更详细地描述本发明的优选实施方式。
实施例1
根据图1所示的一种水质多参数快速分析的流路系统，该流路系统包括：多路配液阀1、包含多个电极的电极组件2、加样蠕动泵3、试剂蠕动泵4、co2反应器5、压力传感器6、放空阀7、排液阀8以及进液管、排液管和连接各部分的软管；所述多路配液阀1的入口端连接进液管，出口端依次连接电极组件2、加样蠕动泵3和co2反应器5；所述多路配液阀1设有多个入口，一个出口；所述电极组件2包括钙电极22、氯电极23、ph电极24、钾电极25、钠电极26和参比电极21；所述试剂蠕动泵4的入口端连接进液管，出口端连接co2反应器5；所述co2反应器5还分别连接压力传感器6、放空阀7和排液阀8。
本实施例所述多路配液阀1为单通道阀，即某一路打开后，其他各路自动关闭，一次只能开通一路；所述多路配液阀1设有四个入口，分别为水样入口11、a标准溶液入口12、b标准溶液入口13和碱度标准溶液入口14。
本实施例所述电极组件2中的电极均为方块状，电极中间设有通孔，各电极串行排列，且电极之间设有防漏垫片，各电极的通孔合并在一起构成流路中的一段管路。所述通孔即为电极的感应面，各电极在实体上串联，在电学上并联，每个电极分别与参比电极21独立组成回路。
本实施例所述co2反应器5顶端设有样品加样管51、反应试剂管52、放空管53和量压管54分别连接加样蠕动泵3、试剂蠕动泵4、放空阀7和压力传感器6。所述co2反应器5下部设有排液管55连接排液阀8。
采用本发明所述流路系统进行水质分析的方法如下：
①离子和碱度感应斜率的确定
将co2反应器5的放空阀7关闭、排液阀8打开，多路配液阀1打开通道a。a标准溶液在加样蠕动泵3驱动下通过多路配液阀1进入电极组件2，记录各电极与参比电极21的电位差eia，根据能斯特公式，电位差与各离子浓度cia的关系为
其中i分别为钙离子、钾离子、氯离子、氢离子。
多路配液阀1打开通道b。b标准溶液在加样蠕动泵3驱动下通过多路配液阀1进入电极组件2，记录各电极与参比电极21的电位差eib，根据能斯特公式，电位差与各离子浓度cib的关系为
两式相减，得各电极响应斜率si为
多路配液阀1打开通道c，浓度为
打开排液阀8，关闭放空阀7，加样蠕动泵4将废液排出系统。
②水样离子浓度、碱度和浓缩倍数的测定
打开排液阀8，关闭放空阀7。多路配液阀1打开水样通道w。水样w在加样蠕动泵3的驱动下通过多路配液阀1进入电极组件2，记录各电极与参比电极21的电位差eiw，根据能斯特公式，
式(5)-(1)，再将(3)中的si代入，则水样中各离子浓度ciw为
补充水和循环冷却水中钾离子浓度之比即为浓缩倍数k。
水样w经过电极组件2进入co2反应器5后，放空阀7打开，排液阀8关闭，使水样停留在co2反应器5中。加样蠕动泵3停止，放空阀7关闭，试剂蠕动泵4向co2反应器5中注入一定体积强酸，co2反应器5中的搅拌子转动，使水样中的碳酸盐转化为co2溢出，静置，量取压力(与大气压之差)p。则碱度为
打开排液阀8，关闭放空阀7，加样蠕动泵3将废液排出系统。
实施例2
根据图1所示的一种水质多参数快速分析的流路系统，该流路系统包括：多路配液阀1、包含多个电极的电极组件2、加样蠕动泵3、试剂蠕动泵4、co2反应器5、压力传感器6、放空阀7、排液阀8以及进液管、排液管和连接各部分的软管；所述多路配液阀1的入口端连接进液管，出口端依次连接电极组件2、加样蠕动泵3和co2反应器5；所述多路配液阀1设有多个入口，一个出口；所述电极组件2包括钙电极22、氯电极23、ph电极24、钾电极25、钠电极26和参比电极21；所述试剂蠕动泵4的入口端连接进液管，出口端连接co2反应器5；所述co2反应器5还分别连接样品加样管51、压力传感器6、放空阀7和排液阀8。
本实施例所述多路配液阀1为单通道阀，即某一路打开后，其他各路自动关闭，一次只能开通一路；所述多路配液阀1设有四个入口，分别为水样入口11、a标准溶液入口12、b标准溶液入口13和碱度标准溶液入口14。
本实施例所述电极组件2中的电极均为方块状，电极中间设有通孔，各电极串行排列，且电极之间设有防漏垫片，各电极的通孔合并在一起构成流路中的一段管路。所述通孔即为电极的感应面，各电极在实体上串联，在电学上并联，每个电极分别与参比电极21独立组成回路。
本实施例所述co2反应器5顶端设有样品加样管51、反应试剂管52、放空管53和量压管54分别连接加样蠕动泵3、试剂蠕动泵4、放空阀7和压力传感器6。所述co2反应器5下部设有排液管55连接排液阀8。
本实施例所述co2反应器5为结构如下的反应杯：
根据图2-图3所示的一种在线分析反应杯，该反应杯包括杯盖56和杯体57，所述杯盖56上设有样品加样管51、反应试剂管52、放空管53和量压管54，所述杯体57的上部和下部各设有一个空腔，上部空腔571的侧壁为葫芦形，内部放置转子572，底部一侧设有排液口连接排液管55，下部空腔573内置磁力搅拌器574。所述的葫芦形即为上部空腔底部向外凸起，该凸起上方向内凸起。
本实施例所述杯盖56包括盖帽部561和盖体部562，所述盖体部562直径与杯体57的上部空腔571内径一致使其嵌入空腔内，盖帽部561直径与杯体57顶部外径一致；所述盖帽部561与杯体57顶部外周均设有外螺纹，通过密封螺母58将杯盖56与杯体57锁紧密封，防止杯盖56被顶起。
本实施例所述杯体57顶部设有一圈凹槽575，凹槽575内放置密封圈576，进一步密封，防止量压时气体泄漏。
本实施例所述杯盖56为有机玻璃，杯体57为聚四氟乙烯。
本实施例所述反应试剂管52设于杯盖56中间，样品加样管51、放空管53和量压管54围绕反应试剂管52排布，所述样品加样管51、反应试剂管52、放空管53和量压管54的内径均为1～3mm，所述样品加样管51为不锈钢管，反应试剂管52、放空管53和量压管54均为塑料管。