总氮分析仪、总氮测定方法与流程

1.本发明涉及水质检测领域，特别地，涉及一种总氮分析仪。此外，本发明还涉及一种总氮测定方法。


背景技术：

2.总氮(total nitrogen，tn)是指水体中含氮化合物的总量，包括有机氮、氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮；它反映了水体受污染程度，是衡量水质的一项重要指标，也是《地表水环境质量标准》(gb3838
‑
2002)中针对湖库水质必测的重要指标之一。近年来由于城市、工业和农业的发展，加上植被破坏造成的水土流失等原因，使生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖库，致使湖库水体富营养化发展很快。因此对总氮指标的监控尤为重要。
3.总氮自动分析仪表的研制均是基于《水质总氮的测定碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法》(hj 636
‑
2012)，该标准方法中，总氮的基本测量范围为0～7.0mg/l，当超过7.0mg/l的浓度值上限时采取减少取样量，再次消解的方式，自动在线监测领域也是参照该模式。实际操作中，由于水样浓度未知、超过7.0mg/l实际水样较多，实验人员对单个样品在浓度未知、浓度较高情况下进行样品分析耗费时间较多，这些样品往往需要测试2次或更多次数，才能得到准确浓度值，严重影响了分析速度，常规自动仪器也同样面临这些问题，特别是一些自动仪器的局限性，测试范围＜7.0mg/l，耗费的时间及成本将更高。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种总氮分析仪、总氮测定方法，以解决现有方法总氮测试范围较小，当当次检测超过测试量程时，需要重新取水样测试，灵活性不高、效率低的技术问题。
5.本发明采用的技术方案如下：
6.一种总氮分析仪，包括：进样装置；消解装置，用于将通过进样装置定量进入的待测水样与反应试剂进行消解反应，以获取所需待测物质的形态的样品；检测装置，用于对样品进行总氮测定；控制装置，用于对进样装置、消解装置和检测装置进行协调控制；通过进样装置获取定量的待测水样并初步判断浊度值，初步判断总氮的区间范围，进而确定待测水样的取样量；和/或，通过检测装置获取的检测信号，超过检测信号的上限值，对检测装置内的样品进行稀释，并记录稀释的倍数；和/或，通过对消解装置内的样品进行检测，对超过检测信号最大值的样品进行稀释并记录稀释的倍数，然后再将稀释后的样品转移至检测装置进行分析。
7.进一步地，控制装置包括分别与水、反应试剂、进样装置、消解装置、检测装置连通的流通管路，用于控制流通管路通断的流路切换阀，用于与流路切换阀、进样装置和检测装置电连接的控制单元；通过流路切换阀对流通管路控制，以实现对进样装置的待测水样的稀释、消解装置中的样品的稀释、检测装置中的样品的稀释。
8.进一步地，进样装置包括用于承装待测水样和/或水以便于进行浊度测定的液位管，用于为定量抽取液体提供驱动力的动力泵，用于对待测水样的浊度值进行测定的第一
光源和第一光敏检测器。
9.进一步地，消解装置中消解反应后的样品通过流通管路进入液位管，通过第一光源和第一光敏检测器对样品的总氮进行测定。
10.进一步地，流通管路包括第一流通管路、第二流通管路、第三流通管路、第四流通管路、第五流通管路和第六流通管路；
11.第一流通管路一端连通至流路切换阀的a端，另一端连通至液位管的输出端；
12.第二流通管路一端连通至流路切换阀的b端，另一端连通至供水装置的输出端；
13.第三流通管路一端连通至流路切换阀的c端，另一端连通至反应试剂供应装置的输出端；
14.第四流通管路一端连通至流路切换阀的d端，另一端连通至消解装置的输入端；
15.第五流通管路一端连通至流路切换阀的e端，另一端连通至检测装置的输入端。
16.进一步地，检测装置包括用于承装样品的检测池，用于对检测池内的样品进行总氮测定第二光源和第二光敏检测器。
17.根据本发明的另一方面，还提供了一种总氮测定方法，包括以下步骤：
18.s1、通过进样装置抽取定量待测水样，对待测水样的浊度值进行测定，初步判断待测水样总氮的区间范围，获取待测水样的取样量；
19.s2、将待测水样和待测水样消解所需的反应试剂输送至消解装置内进行消解反应，获得样品；
20.s3、将步骤s2的样品输送至检测装置对样品的总氮含量进行测定。
21.进一步地，s1、通过进样装置的动力泵抽取定量待测水样于液位管内，同时通过第一光源和第一光敏检测器对待测水样的浊度值进行测定，初步判断待测水样总氮的区间范围，进而获取待测水样的取样量；s2、控制流路切换阀，开启流路切换阀的a端与d端，待测水样通过第一流通管路，流经第四流通管路至消解装置内，关闭流路切换阀的a端，开启流路切换阀的c端，反应试剂通过第三流通管路，流经第四流通管路至消解装置内，关闭流路切换阀的c端与d端，将反应试剂与待测水样在密闭环境中进行消解反应，获得样品；s3、开启流路切换阀的d端与e端，将步骤s2的样品通过第四流通管路，流经第五流通管路至检测装置的检测池内，通过第二光源和第二光敏检测器对样品的总氮进行测定。
22.进一步地，步骤s2获得样品后还包括，开启流路切换阀的d端与a端，样品通过第四流通管路，流经第一流通管路至液位管内，再通过第一光源和第一光敏检测器对样品的总氮进行测定，当超过检测信号的上限值，关闭流路切换阀的d端，开启流路切换阀的b端，水通过第二流通管路，流经第一流通管路至液位管内对样品进行稀释，以达到低于检测信号的上限值，并记录稀释倍数，关闭流路切换阀的b端；再开启流路切换阀的e端，样品通过第一流通管路，流经第五流通管路至检测装置的检测池内再进行分析。
23.进一步地，当步骤s1中待测水样总氮超出预定总氮区间范围的上限值，开启流路切换阀的a端与b端，水通过第二流通管路，流经第一流通管路至液位管内对待测水样进行稀释，以达到预定总氮区间范围，并记录稀释倍数。
24.进一步地，当步骤s3中样品超过检测信号的上限值，关闭流路切换阀的d端，开启流路切换阀的b端，水通过第二流通管路，流经第五流通管路至检测池内对样品进行稀释，以达到低于检测信号的上限值，并记录稀释倍数。
25.进一步地，当步骤s3中样品超过检测信号的上限值，关闭流路切换阀的e端，排除检测池内的样品，开启流路切换阀的b端，水通过第二流通管路，流经第四流通管路至消解装置内对样品进行稀释，并记录稀释的倍数，关闭流路切换阀的b端，开启流路切换阀的e端，将稀释后的样品通过第四流通管路，流经第五流通管路至检测池内，再进行总氮的测定。
26.进一步地，步骤s2中密闭环境的反应温度为140℃～150℃。
27.本发明具有以下有益效果：
28.本发明的总氮分析仪，包括：进样装置、消解装置、检测装置、控制装置，通过检测装置获取检测信号，当检测信号超过预设的上限值时，对检测装置内的样品进行稀释，并记录稀释的倍数。通过对消解装置中超过检测信号最大值的样品进行稀释，并记录稀释的倍数，然后再将稀释后的样品转移至检测装置进行分析。上述总氮分析仪，在进样装置中初步判断总氮的区间范围，再在检测装置中准确判断总氮浓度。上述总氮分析仪实现在进样装置、消解装置、检测装置的分别进行稀释，从而提高了总氮的测试范围，且远超过手工分析中的7mg/l的上限值。上述总氮分析仪通过控制装置进行调控，实现动态识别，当检测信号超过上限值时，对待测水样或样品进行稀释，既可满足低浓度待测水样的准确定量，又可满足高浓度待测水样总氮的分析，显著增加测量范围。另外，在整个总氮分析仪的使用过程中，实现了只需消解一次，避免因待测水样总氮浓度较高进行多次消解，从而提高总氮的分析速度，节省分析时间。
29.除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
30.构成本技术的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
31.图1是本发明优选实施例的总氮分析仪示意图。
32.附图标号说明：
33.1、进样装置；2、消解装置；3、检测装置；4、控制装置；
34.11、液位管；12、动力泵；13、第一光源；14、第一光敏检测器；
35.31、检测池；32、第二光源；33、第二光敏检测器。
36.41、流通管路；411、第一流通管路；412、第二流通管路；413、第三流通管路；414、第四流通管路；415、第五流通管路；42、流路切换阀。
具体实施方式
37.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
38.图1是本发明优选实施例的总氮分析仪示意图。
39.如图1所示，本实施例的总氮分析仪，包括：进样装置1；消解装置2，用于将通过进样装置1定量进入的待测水样与反应试剂进行消解反应，以获取所需待测物质的形态的样品；检测装置3，用于对样品进行总氮测定；控制装置4，用于对进样装置1、消解装置2和检测
装置3进行协调控制；通过进样装置1获取定量的待测水样并初步判断浊度值，初步判断总氮的区间范围，进而确定待测水样的取样量；和/或，通过检测装置3获取的检测信号，超过检测信号的上限值，对检测装置3内的样品进行稀释，并记录稀释的倍数；和/或，通过对消解装置2内的样品进行检测，对超过检测信号最大值的样品进行稀释并记录稀释的倍数，然后再将稀释后的样品转移至检测装置3进行分析。
40.本发明的总氮分析仪，包括：进样装置1、消解装置2、检测装置3、控制装置4，通过检测装置3获取检测信号，当检测信号超过预设的上限值时，对检测装置3内的样品进行稀释，并记录稀释的倍数。通过对消解装置2中超过检测信号最大值的样品进行稀释，并记录稀释的倍数，然后再将稀释后的样品转移至检测装置3进行分析。上述总氮分析仪，在进样装置中初步判断总氮的区间范围，再在检测装置中准确判断总氮浓度。上述总氮分析仪实现在进样装置1、消解装置2、检测装置3的分别进行稀释，从而提高了总氮的测试范围，且远超过手工分析中的7mg/l的上限值。上述总氮分析仪通过控制装置4进行调控，实现动态识别，当检测信号超过上限值时，对待测水样或样品进行稀释，既可满足低浓度待测水样的准确定量，又可满足高浓度待测水样总氮的分析，显著增加测量范围。另外，在整个总氮分析仪的使用过程中，实现了只需消解一次，避免因待测水样总氮浓度较高进行多次消解，从而提高总氮的分析速度，节省分析时间。
41.本实施例中，控制装置4包括分别与水、反应试剂、进样装置1、消解装置2、检测装置3连通的流通管路41，用于控制流通管路41通断的流路切换阀42，用于与流路切换阀42、进样装置1和检测装置3电连接的控制单元；通过流路切换阀42对流通管路41控制，以实现对进样装置1的待测水样的稀释、消解装置2中的样品的稀释、检测装置3中的样品的稀释。上述控制装置4包括流通管路41、流路切换阀42、控制单元，以通过控制单元控制流路切换阀42中的各端阀门，从而进一步控制流通管路41中的各管路中液体输送。上述水为蒸馏水或纯水。
42.本实施例中，进样装置1包括用于承装待测水样和/或水以便于进行浊度测定的液位管11，用于为定量抽取液体提供驱动力的动力泵12，用于对待测水样的浊度值进行测定的第一光源13和第一光敏检测器14。上述进样装置1包括液位管11、动力泵12、第一光源13和第一光敏检测器14。通过动力泵12定量吸取待测水样至液位管11内，经过第一光源13和第一光敏检测器14检测，判断浊度值，还可初步判断总氮的区间范围，只需要选择相应的检测波长，就可以实现总氮的检测。当超出总氮的区间范围，通过控制单元控制流路切换阀42，再通过动力泵12提供驱动力确定定量的水通过流通管路41进入液位管11内，对待测水样进行稀释，进而确定待测水样的取样量。上述在进样装置1内对待测水样的总氮进行初步预判，可避免消解装置2、检测装置3受到高浓度待测水样或样品的污染，减少稀释用水量，加快分析速度。而且，上述抽取水用于稀释过程中，可通过第一光源13和第一光敏检测器14对稀释用的水进行检测，以判断水是否满足需求，或者扣除水的总氮背景值，以免影响分析。
43.本实施例中，消解装置2中消解反应后的样品通过流通管路41进入液位管11，通过第一光源13和第一光敏检测器14对样品的总氮进行测定。在消解装置2中发生消解反应后的样品可通过流通管路41进入液位管11，并采用第一光源13和第一光敏检测器14对样品的总氮进行测定，以确定样品是否满足进入检测装置3的要求，还可对液位管11内的样品进行
稀释，再进入检测装置3。从而解决了现有的自动分析仪在分析高浓度样品时，只能通过完整的消解流程才能获知总氮浓度。当自动识别出待测水样总氮浓度超检测上限时，上述总氮分析仪即可以在不同阶段、多次稀释，也可以进行多次总氮测定，只需一次消解即能完成待测水样检测，提高了分析效率。
44.本实施例中，流通管路41包括第一流通管路411、第二流通管路412、第三流通管路413、第四流通管路414、第五流通管路415和第六流通管路；第一流通管路411一端连通至流路切换阀42的a端，另一端连通至液位管11的输出端；第二流通管路412一端连通至流路切换阀42的b端，另一端连通至供水装置的输出端；第三流通管路413一端连通至流路切换阀42的c端，另一端连通至反应试剂供应装置的输出端；第四流通管路414一端连通至流路切换阀42的d端，另一端连通至消解装置2的输入端；第五流通管路415一端连通至流路切换阀42的e端，另一端连通至检测装置3的输入端。
45.本实施例中，检测装置3包括用于承装样品的检测池31，用于对检测池31内的样品进行总氮测定第二光源32和第二光敏检测器33。
46.根据本发明的另一方面，还提供了一种总氮测定方法，包括以下步骤：
47.s1、通过进样装置1抽取定量待测水样，对待测水样的浊度值进行测定，并初步判断待测水样总氮的区间范围，获取待测水样的取样量；
48.s2、将待测水样和待测水样消解所需的反应试剂输送至消解装置2内进行消解反应，获得样品；
49.s3、将步骤s2的样品输送至检测装置3对样品的总氮含量进行测定。
50.上述总氮测定方法，扩大了总氮的测试范围(量程)。基本可覆盖地表水、生活污水、工业废水的检测，避免了高浓度待测水样重复取样、重复分析，提高分析数据有效率和分析效率。上述总氮测定方法均采用自动方式完成，无需人工参与，避免了人为操作误差，提高分析数据的准确度。
51.优选地，本实施例中，s1、通过进样装置1的动力泵12抽取定量待测水样于液位管11内，同时通过第一光源13和第一光敏检测器14对待测水样的浊度值进行测定，初步判断待测水样总氮的区间范围，进而获取待测水样的取样量；s2、控制流路切换阀42，开启流路切换阀42的a端与d端，待测水样通过第一流通管路411，流经第四流通管路414至消解装置2内，关闭流路切换阀42的a端，开启流路切换阀42的c端，反应试剂通过第三流通管路413，流经第四流通管路414至消解装置2内，关闭流路切换阀42的c端与d端，将反应试剂与待测水样在密闭环境中进行消解反应，获得样品；s3、开启流路切换阀42的d端与e端，将步骤s2的样品通过第四流通管路414，流经第五流通管路415至检测装置3的检测池31内，通过第二光源32和第二光敏检测器33对样品的总氮进行测定。
52.本实施例中，步骤s2获得样品后还包括，开启流路切换阀42的d端与a端，样品通过第四流通管路414，流经第一流通管路411至液位管11内，再通过第一光源13和第一光敏检测器14对样品的总氮进行测定，当超过检测信号的上限值，关闭流路切换阀42的d端，开启流路切换阀42的b端，水通过第二流通管路412，流经第一流通管路411至液位管11内对样品进行稀释，以达到低于检测信号的上限值，并记录稀释倍数，关闭流路切换阀42的b端；再开启流路切换阀42的e端，样品通过第一流通管路411，流经第五流通管路415至检测装置3的检测池31内再进行分析。
53.本实施例中，当步骤s1中待测水样总氮超出预定总氮区间范围的上限值，开启流路切换阀42的a端与b端，水通过第二流通管路412，流经第一流通管路411至液位管11内对待测水样进行稀释，以达到预定总氮区间范围，并记录稀释倍数。
54.本实施例中，当步骤s3中样品超过检测信号的上限值，关闭流路切换阀42的d端，开启流路切换阀42的b端，水通过第二流通管路412，流经第五流通管路415至检测池31内对样品进行稀释，以达到低于检测信号的上限值，并记录稀释倍数。
55.本实施例中，当步骤s3中样品超过检测信号的上限值，关闭流路切换阀42的e端，排除检测池31内的样品，开启流路切换阀42的b端，水通过第二流通管路412，流经第四流通管路414至消解装置2内对样品进行稀释，并记录稀释的倍数，关闭流路切换阀42的b端，开启流路切换阀42的e端，将稀释后的样品通过第四流通管路414，流经第五流通管路415至检测池31内，再进行总氮的测定。
56.本实施例中，步骤s2中密闭环境的反应温度为140℃～150℃。上述反应试剂与待测水样在密闭环境中进行消解反应，反应温度为140℃～150℃，可加快难溶物质消解的目的。
57.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。