專利名稱：酸堿值恒定自動控制溶出試驗系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種酸堿值恒定自動控制溶出試驗系統，特別涉及一種以連 續自動化方式分析受試樣品材料在不同且固定酸堿值下的無機或有機成份 的環境溶出特性的酸堿值恒定自動控制溶出試驗系統。
背景技術：
近年來，針對廢棄物與材料溶出性的研究而言，各種不同酸石威值下環境 性溶出分析法已被發展，其實驗數據可幫助全面了解材料在各種不同酸堿條 件下對環境所造成的沖擊。上述的分析法乃是利用受試樣品材料在使用過程 中會因不同酸堿值而有不同溶出特性的原理，來模擬受試樣品材料中無機物 或有機物的溶出情形，以推估在不同酸堿條件下所造成的環境沖擊。然而，
國內目前主要所采用的毒性特性溶出程序(TCLP)僅考慮單一酸堿值下的溶 出特性分析，其無法正確反應真實環境中不同酸石成條件下無機或有機物質的 溶出情形。此外，目前的材料溶出特性分析皆是以人工滴定的方式來執行， 因而會造成分析上的不便及人為操作誤差的發生。
有鑒于此，本發明提供一種酸堿值恒定自動控制溶出試驗系統，其可以 連續自動化方式分析受試樣品材料在不同且固定酸堿值下的無機或有機成 份的環境溶出特性。
發明內容
本發明系包括自動控制裝置；至少一酸^;液添加裝置，電性連接于該自 動控制裝置，并且具有空氣泵浦、酸液容器、堿液容器、酸液分壓閥及堿液 分壓閥，其中，該空氣泵浦電性連接于該自動控制裝置，并且連通于該酸液 容器及該堿液容器，該酸液容器連通于該酸液分壓閥，并且容納有酸液，該 石成液容器連通于該磁「液分壓閥，并且容納有石威液，以及該酸液分壓閥及該堿 液分壓閥電性連接于該自動控制裝置；至少一攪拌溶出裝置，連通于該酸石威 液添加裝置的該酸液分壓閥及該石威液分壓閥，并且容納有受試樣品材料及受
4試樣品材料萃取液；以及至少一酸堿值探針，設置于該攪拌溶出裝置之中， 并且電性連接于該自動控制裝置。
同時，根據本發明的酸堿值恒定自動控制溶出試驗系統，其還包括信號 轉換器，電性連接于該空氣泵浦與該自動控制裝置之間、該酸液分壓閥與該 自動控制裝置之間以及該堿液分壓閥與該自動控制裝置之間。
又在本發明中，還包括信號轉換器，電性連接于該空氣泵浦與該自動控 制裝置之間、該酸液分壓閥與該自動控制裝置之間以及該石威液分壓閥與該自 動控制裝置之間。
又在本發明中，該酸堿液添加裝置更具有二氧化碳吸附瓶，以及該二氧 化碳吸附^L連通于該空氣泵浦與該酸液容器之間以及該空氣泵浦與該44液 容器之間。
又在本發明中，該攪拌溶出裝置具有磁攪拌器、攪拌容器、密封蓋及攪 拌f茲石，該攪拌容器設置于該i茲攪拌器之上，并且容納有該受試樣品材料及 該受試樣品材料萃取液，該密封蓋密封覆蓋于該攪拌容器之上，該酸液分壓 閥及該堿液分壓閥經由該密封蓋而連通于該攪拌容器，該酸堿值探針經由該 密封蓋而設置于該攪拌容器之中，以及該攪拌^茲石設置于該攪拌容器之中， 并且以轉動的方式連接于該密封蓋。
又在本發明中，該密封蓋具有泄氣閥。
又在本發明中，該攪拌溶出裝置更具有攪拌棒，該密封蓋更具有固定架， 以及該攪拌棒連接于該攪拌磁石，并且以轉動的方式連接于該固定架。 又在本發明中，該攪拌容器由聚乙烯、聚丙烯或聚四氯乙烯所制成。 又在本發明中，該攪拌棒由聚四氟乙烯所制成。
為使本發明的上述目的、特征和優點能更明顯易懂，下文特舉優選實施 例并配合附圖做詳細說明。
圖1為顯示本發明的酸石成值恒定自動控制溶出試驗系統的一種平面示意
圖2為顯示本發明的酸i威值恒定自動控制溶出試驗系統的另 一種平面示
意圖3為顯示本發明的酸堿值恒定自動控制溶出試驗系統的攪拌溶出裝置的側視示意圖；以及
圖4為顯示本發明的酸堿值恒定自動控制溶出試驗系統的攪拌溶出裝置 的俯4見示意圖。
附圖標記說明
100 酸堿值恒定自動控制溶出試驗系統110 自動控制裝置
120 酸》成液添加裝置
122 二氧化碳吸附瓶
124 》咸液容器
125a 酸液輸送管
126a 》成液輸送管
131 磁攪拌器
133 密封蓋
133c 泄氣閥
134~攪拌棒
140~酸堿值探針
160 酸》威值測定儀
121 空氣泵浦
123 酸液容器
125-酸液分壓閥
126 i咸液分壓閥
130 撹拌溶出裝置
132~攪拌容器
133a、 133b 孔洞
133d 固定架
135 攪拌磁石
150—言號轉換器
具體實施例方式
茲配合圖式說明本發明的優選實施例。
本發明的酸堿值恒定自動控制溶出試驗系統乃是依據歐盟標準局(CEN) 的參考標準 TS 14997 (Characterization of waste-Leaching behaviour tests-Influence of pH on leaching with continuous pH-control)而設計，以確實 掌握受試樣品材料在不同酸石威值下的溶出特性，并落實TS 14997中有關連 續自動滴定酸堿液以維持初始(目標)酸堿值恒定的方法，得以連續紀錄溶出 液的酸堿值以及每次添加酸液或堿液的單次量與最后的總量。在此，TS 14997中規范了"設定目標酸堿值"、"測量酸堿值的間隔時間"、"目標酸堿值
容許范圍"、"初始液固比"、"最終液固比超過多少時顯示失敗"以及"最后4 小時的酸-威液添加總量大于前44小時的酸義咸液添加總量的百分比多少時顯 示失敗"等試驗條件。
請參閱圖1,本實施例的酸i成值恒定自動控制溶出試驗系統IOO主要包 括有自動控制裝置110、多個酸堿液添加裝置120、多個攪拌溶出裝置130、
6多個酸堿值探針140、信號轉換器150及多個酸堿值測定儀160。
自動控制裝置110可以是計算機裝置，并且自動控制裝置110可內建有 自動控工藝式或軟件。在此，自動控工藝式或軟件所呈現的操作界面可供操 作者輸入"設定目標酸堿值"、"測量酸堿值的間隔時間"、"目標酸i威值容許范 圍(例如，正負0.5)"、"初始液固比"、"最終液固比超過多少(預設為ll.O)時 顯示失敗"以及"最后4小時的酸堿液添加總量大于前44小時的酸堿液添加 總量的百分比多少(預設為2%)時顯示失敗"等參數。 信號轉換器150是電性連接于自動控制裝置110。
多個酸堿液添加裝置120皆是電性連接于自動控制裝置110。在本實施 例之中，酸堿值恒定自動控制溶出試驗系統100是以包括有八個酸堿液添加 裝置120來做舉例說明。更詳細而言，如圖1及圖2所示，每一個酸堿液添 加裝置120具有空氣泵浦121、 二氧化碳吸附瓶122、酸液容器123、堿液容 器124、酸液分壓閥125及堿液分壓閥126。空氣泵浦121是電性連接于信 號轉換器150,并且空氣泵浦121是連通于二氧化碳吸附瓶122。 二氧化碳 吸附瓶122是連通于酸液容器123及堿液容器124，亦即，二氧化碳吸附瓶 122是連通于空氣泵浦121與酸液容器123之間以及空氣泵浦121與堿液容 器124之間。酸液容器123是連通于酸液分壓閥125，并且酸液容器123內 容納有酸液(例如，具有特定濃度的HN03溶液)。堿液容器124是連通于堿 液分壓閥126,并且堿液容器124內容納有堿液(例如，具有特定濃度的NaOH 溶液)。酸液分壓閥125及堿液分壓閥126皆是電性連接于信號轉換器150。
每一個攪拌溶出裝置130是連通于每一個酸石咸液添加裝置120的酸液分 壓閥125及石成液分壓閥126。更詳細而言，如圖2、圖3及圖4所示，每一 個攪拌溶出裝置130具有磁攪拌器131、攪拌容器132、密封蓋133、攪拌棒 134及攪拌磁石135。
攪拌容器D2是設置于磁攪拌器131之上。在本實施例之中，攪拌容器 132可以是由聚乙烯、聚丙烯或聚四氯乙烯所制成。
密封蓋133是密封覆蓋于攪拌容器132之上。在此，酸液分壓閥125及 堿液分壓閥126是經由密封蓋133而連通于攪拌容器132。更詳細而言，如 圖3及圖4所示，酸液分壓閥125及石成液分壓閥126是分別通過酸液輸送管 125a及堿液輸送管126a穿過密封蓋133上的孔洞133a及133b而連通于攪 拌容器132。此外，密封蓋133還具有泄氣閥133c及固定架133d。如圖2及圖3所示，攪拌磁石135是設置于攪拌容器132之中。
攪拌棒134是連接于攪拌磁石135,并且攪拌棒134是以轉動的方式連 接于密封蓋133的固定架133d，以帶動攪拌i茲石135轉動。在本實施例之中， 攪拌棒134可以是由聚四氟乙烯所制成。
如圖1、圖2及圖3所示，每一個酸堿值探針140是設置于每一個攪拌 溶出裝置130之中。更詳細而言，每一個酸堿值探針140是經由每一個密封 蓋133而設置于每一個攪拌容器132之中。
如圖1及圖2所示，每一個酸堿值測定儀160是電性連接于每一個酸堿 值探針140與自動控制裝置IIO之間。
接下來說明S吏堿值恒定自動控制溶出試驗系統100的運作方式。
首先，可先分別設定多個攪拌溶出裝置130所欲進行溶出試驗的目標酸 石成值，亦即，分別設定多個攪拌容器132內的目標酸石成值。舉例來說，由于 本實施例的酸堿值恒定自動控制溶出試驗系統100具有八個攪拌溶出裝置 130(或攪拌容器132),故可利用此八個攪拌溶出裝置130(或攪拌容器132) 分別針對目標酸堿值為pH4至pHll來進行48小時的連續性溶出試驗。此 外，操作者可利用自動控工藝式或軟件來將對應于每一個攪拌溶出裝置 130(或攪拌容器132)的"目標酸堿值"、"測量酸;威值的間隔時間"、"目標酸堿 值容許范圍(例如，正負0.5)"、"初始液固比"、"最終液固比超過11.0時顯示 失敗"以及"最后4小時的酸堿液添加總量大于前44小時的酸堿液添加總量 的2%時顯示失敗"等參數輸入至自動控制裝置110之中。
接著，將受試樣品材料及受試樣品材料萃取液同時置入每一個攪拌溶出 裝置130的攪拌容器132之中，并將密封蓋133密封覆蓋于攪拌容器132之 上。在此，每一個酸堿值探針140是浸入每一個攪拌容器132內的受試樣品
材料及受試樣品材料萃取液的混合液中。
然后，利用電力驅佳J茲攪拌器131運作。在此，攪拌容器132中的攪拌 磁石135即會因磁攪拌器131的磁場交替變化而轉動，因而可達成攪拌容器 132內的4覺4半功-丈。
如上所述，在48小時的連續性自動溶出實驗中，每一個酸堿值探針140 會在所設定的間隔時間到達時即量測每一個攪拌容器132內的混合液的酸堿 值，并透過每一個酸》咸值測定儀160來將所量測得到的每一個攪拌容器132 內的混合液的酸堿值傳送至自動控制裝置110之中。此時，自動控制裝置110即可判讀每一個攪拌容器132內的酸石成值是否符合所設定的對應目標酸石威值 容許范圍(例如，正負0.5)。倘若某一個攪拌容器132內的酸堿值能符合所設 定的對應目標酸i咸值容許范圍(例如，正負0.5)，則該撹拌容器132可繼續進 行后續的溶出試驗。反之，倘若某一個攪拌容器132內的酸堿值超出了所設 定的對應目標酸堿值容許范圍(例如，正負0.5)，則自動控制裝置110即會經 由信號轉換器150發出信號來驅使對應于該攪拌容器132的酸44液添加裝置 120運作。舉例來說，當該攪拌容器132內的混合液的酸堿值超出所設定的 對應目標酸堿值容許范圍(例如，該攪拌容器132內的酸堿值過高而超出目 標酸堿值容許范圍)時，自動控制裝置IIO會經由信號轉換器150來驅使該酸 》威液添加裝置120的空氣泵浦121進行空氣推入以及驅使該酸堿液添加裝置 120的酸液分壓閥125開啟。換言之，空氣泵浦121所推入的空氣會迫使酸 液容器123內的酸液經由酸液分壓閥125輸入至該攪拌容器132內。同時， 酸液分壓閥125會計算輸入的酸液量，并將輸入的酸液量數據傳送至自動控 制裝置110之中，以進行記錄分析。在酸堿值探針140所量測得到的該攪拌 容器132內的混合液的酸石威值符合所設定的對應目標酸石成值容許范圍后，該 攪拌容器132即可繼續進行后續的溶出試驗。類似地，當該攪拌容器132內 的混合液的酸堿值超出所設定的對應目標酸堿值容許范圍(例如，該攪拌容 器132內的酸堿值過低而超出目標酸堿值容許范圍)時，自動控制裝置110 會經由信號轉換器150來驅使該酸堿液添加裝置120的空氣泵浦Ul進行空 氣推入以及驅使該酸堿液添力。裝置120的堿液分壓閥126開啟。換言之，空 氣泵浦121所推入的空氣會迫使堿液容器124內的堿液經由堿液分壓閥126 輸入至該攪拌容器132內。同時，堿液分壓閥126會計算輸入的堿液量，并 將輸入的堿液量數據傳送至自動控制裝置110之中，以進行記錄分析。
值得注意的是，由于空氣泵浦121所推入的空氣通常會含有二氧化碳， 故通過二氧化碳吸附瓶122吸附去除二氧化碳，即可使得二氧化碳不致于溶 入酸液容器123內的酸液、堿液容器124內的堿液及攪拌容器132內的混合 液之中，因而可避免干擾溶出試驗的過程或結果。此外，攪拌容器132內所 產生的各種反應氣體可經由密封蓋133上的泄氣閥133c排出至酸堿值恒定 自動控制溶出試驗系統100之外。
另夕卜，值得一提的是，酸堿值探針140除了具有量測酸堿值(pH值)的功 能外，其還具有量測導電度的功能。更具體而言，由酸石威值探針140所量測到的導電度值數據可傳送至自動控制裝置110,并且該導電度值數據可由自 動控制裝置110的焚幕所顯示。
接著，在完成上述48小時的連續酸;威值測量與調整的步驟后，自動控 制裝置110會分析每一個攪拌容器132的實驗數據。更詳細而言，當某一個 攪拌容器132內的最終液固比未超過11.0以及最后4小時的酸堿液添加總量 未大亍前44小時的g史減液添加總量的20/。時，該攪拌容器132內的溶出實驗 即代表成功，而可進行其他的溶出實驗分析。反之，當某一個攪拌容器132 內的最終液固比超過11.0及/或最后4小時的酸堿液添加總量大于前44小時 的酸堿液添加總量的2%時，該攪拌容器132內的溶出實驗即代表失敗，而 必須再以上述48小時的連續S交堿值測量與調整的步驟來重新進行溶出實驗。
綜上所述，本發明所披露的酸堿值恒定自動控制溶出試驗系統可有效掌 握整個實驗過程的所有細節，并可透過自動化操作來減少人為誤差的發生， 因而可避免透過人工定時滴定時所造成的實驗操作過程的復雜與繁瑣。
雖然本發明已以優選實施例披露于上，然其并非用以限定本發明，本領 域技術人員在不脫離本發明的精神和范圍內，當可作些許的更動與潤飾，因 此本發明的保護范圍當視后附的權利要求所界定的為準。
10
權利要求
1. 一種酸堿值恒定自動控制溶出試驗系統，包括自動控制裝置；至少一酸堿液添加裝置，電性連接于該自動控制裝置，并且具有空氣泵浦、酸液容器、堿液容器、酸液分壓閥及堿液分壓閥，其中，該空氣泵浦電性連接于該自動控制裝置，并且連通于該酸液容器及該堿液容器，該酸液容器連通于該酸液分壓閥，并且容納有酸液，該堿液容器連通于該堿液分壓閥，并且容納有堿液，以及該酸液分壓閥及該堿液分壓閥電性連接于該自動控制裝置；至少一攪拌溶出裝置，連通于該酸堿液添加裝置的該酸液分壓閥及該堿液分壓閥，并且容納有受試樣品材料及受試樣品材料萃取液；以及至少一酸堿值探針，設置于該攪拌溶出裝置之中，并且電性連接于該自動控制裝置。
2. 如權利要求1所述的S交堿值恒定自動控制溶出試驗系統，還包括信號 轉換器，電性連接于該空氣泵浦與該自動控制裝置之間、該酸液分壓閥與該 自動控制裝置之間以及該堿液分壓閥與該自動控制裝置之間。
3. 如權利要求1所述的酸堿值恒定自動控制溶出試驗系統，還包括酸堿 值測定儀，電性連接于該酸堿值探針與該自動控制裝置之間。
4. 如權利要求1所述的酸堿值恒定自動控制溶出試驗系統，其中，該酸 堿液添加裝置更具有二氧化碳吸附瓶，以及該二氧化碳吸附瓶連通于該空氣 泵浦與該酸液容器之間以及該空氣泵浦與該名威液容器之間。
5. 如權利要求1所述的酸堿值恒定自動控制溶出試驗系統，其中，該攪 拌溶出裝置具有磁攪拌器、攪拌容器、密封蓋及攪拌》茲石，該攪拌容器設置 于該磁攪拌器之上，并且容納有該受試樣品材料及該受試樣品材料萃取液， 該密封蓋密封覆蓋于該攪拌容器之上，該酸液分壓閥及該^4液分壓閥經由該 密封蓋而連通于該攪拌容器，該酸堿值探針經由該密封蓋而設置于該攪拌容 器之中，以及該攪拌磁石設置于該攪拌容器之中，并且以轉動的方式連接于 該密封蓋。
6. 如權利要求5所述的酸堿值恒定自動控制溶出試驗系統，其中，該密 封蓋具有泄氣閥。
7. 如權利要求5所述的酸堿值恒定自動控制溶出試驗系統，其中，該攪 拌溶出裝置更具有攪拌棒，該密封蓋更具有固定架，以及該攪拌棒連接于該 攪拌磁石，并且以轉動的方式連接于該固定架。
8. 如權利要求5所述的酸堿值恒定自動控制溶出試驗系統，其中，該攪 拌容器由聚乙烯、聚丙烯或聚四氯乙烯所制成。
9. 如權利要求7所述的酸堿值恒定自動控制溶出試驗系統，其中，該攪 拌棒由聚四氟乙烯所制成。
全文摘要
本發明公開了一種酸堿值恒定自動控制溶出試驗系統，包括自動控制裝置、酸堿液添加裝置、攪拌溶出裝置及酸堿值探針。酸堿液添加裝置電性連接于自動控制裝置，并具有空氣泵浦、酸液容器、堿液容器、酸液分壓閥及堿液分壓閥。空氣泵浦電性連接于自動控制裝置，并連通于酸液及堿液容器。酸液容器連通于酸液分壓閥，并容納有酸液。堿液容器連通于堿液分壓閥，并容納有堿液。酸液分壓閥及堿液分壓閥電性連接于自動控制裝置。攪拌溶出裝置連通于酸液分壓閥及堿液分壓閥。酸堿值探針設置于攪拌溶出裝置之中，并電性連接于自動控制裝置。
文檔編號G01N13/00GK101477021SQ20081000161
公開日2009年7月8日 申請日期2008年1月4日 優先權日2008年1月4日
發明者關家倫, 許順珠, 陳崇智, 黃進修 申請人:財團法人工業技術研究院