專利名稱：氨氮在線自動監測裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于水質監測儀器領域，更具體的說，涉及一種計算機控制 的檢測水中氨氮的儀器。
背景技術：
氨氮(NH3-N)是一種重要的水環境污染物，氨氮的濃度反映著水環境 受氨(NH3)和銨(NH4+)的污染程度。氨氮不但作為還原性物質會消耗水 中的溶解氧(DO),使水體發黑發臭并且，氨氮作為最重要的營養鹽會使 地表水"富營養化"，促使水中的微生物、植物快速繁殖，攝取空氣中的co2 形成水環境的CHO類有機污染；同時，在自來水中氨氮和其衍生物已被證 實會引發癌癥等疾病。因此，氨氮是公認的比有機污染物(COD)更加持久、 更加有毒有害的污染物。
為了解決上述水環境污染問題，需要測定水質中含有的氨氮濃度。目前 現有技術中有4種方法蒸餾和滴定法、納氏試劑比色法、水楊酸分光光度 法和氨氣敏電極法，蒸餾滴定法適用于濃度較髙的、排放點遠的污水監測， 后二者適用于濃度很低的地表水監測。
蒸館滴定法是根據氨(或銨)在堿性條件下生成氨氣，氨氣極易溶于 pH值中性的溶液中，然后利用酸堿中和原理，用鹽酸或硫酸做滴定吸收液， 就可以了解污水中氨的污染程度。將污(廢)水中的氨氮全部轉變成氨氣， 然后將氨氣從水樣驅出，是為了防止污(廢)水的清潔程度影響測定數據； 從水樣中驅出的氨氣被吸收液全部吸收。
納氏試劑比色法是采用碘化汞和碘化鉀的堿性溶液與氨反應生成淡紅 棕色膠態化合物，其色度與氨氮含量成正比，通過測量溶液的其吸光度了解 樣品中氨氮的濃度；適用于濃度很低的、清潔的地表水監測；由于該法配制 納氏試劑時，需要有毒的化學藥品氯化汞(HgCl2)。為了防止污染地表水， 在線檢測已經很少選用該法而且，該法的分析上限僅為2 mg/L，而污(廢) 水的氨氮濃度絕大多數在3 30mg/L之間，所以該法不適用于污水、工業廢 水的氨氮濃度檢測。水楊酸分光光度法也適用于低濃度方法，它是根據在亞硝基鐵氰化鈉存 在下，銨與水楊酸鹽和次氯酸離子反應生成藍色化合物，在約697iim處用 分光光度法可加以測定。其分析上限為lmg/L,并且該法需要的次氯酸鈉溶 液不易保存、顯色時間標準要求必須超過60mhi等要求，如果不采用稀釋水 樣的方法，不適于排放口的在線監測。
氨氣敏電極法，即銨離子選擇電極法，為近年來新發展起來的一種檢測 方法，常應用于水中氨氮的含量測定，也常在線使用。由于國內并未將該方 法標準化，各生產廠家的研發和生產標準差距很大，電極質量不一；而且當 水中一價陽離子濃度較髙時，該方法的誤差較大。
基于以上方法，現有技術開發了一些氨氮檢測儀器，如中國專利 ZL02235018.7于2003年4月16日公開了 一種水中氨氮在線自動監測儀， 包括反應器、吸收池、電導儀和電器控制裝置，特別是在反應器與吸收池之 間設有一輸送氨氮氣的輸送管，吸收池內設一連接電導儀的測定電導值的電 極。該專利是銨離子選擇電極法測定氨氮的含量，由于其方法在目前市場的 混亂狀態，所以該發明很難得到推廣應用，而且在水中一價陽離子濃度較髙 時，該儀器測的結果偏差較大。
中國專利ZL03242314.4于2003年10月29日公開了一種水質氨氮在線 自動監測儀，是借助于測定材料的化學、物理性質來測試水中的某些成分含 量，具體地說，是采用光電比色法對在線監測水質氨氮濃度的一種儀器所作 結構的改進。它是基于光度法的氨氮在線自動監測儀的基本構件，即由試樣 采取單元，計量單元，試劑儲存單元，反應器單元，檢測單元，顯示記錄單 元，工控、數據處理與傳輸單元組成，但本實用新型所述的反應器單元和檢 測單元是由一個光電比色池組成的。該發明采用的方法是采用光電比色法測 定水中氨氮的含量。由于采用光電比色法的在線監測儀故障率髙，儀器維護 成本較大。
由于現有技術中氨氮監測儀器存在或多或少的缺陷，而現階段環境保護 日益重視， 一個既能方便在線監測，又能解決現有監測儀的缺陷的需求越來 越迫切。本發明由此而來。
實用新型內容
本實用新型提供了一種新的氨氮檢測裝置，解決了現有技術中氨氮監測 儀誤差較大、故障率較髙、維護成本較大等問題。
為了解決現有技術中存在的上述問題，本實用新型提供的解決方案如
下
一種氨氮在線自動監測裝置，包括依次管路連接的樣品提供裝置、反應 裝置、滴定液儲存裝置，在所述的樣品提供裝置前端以及反應裝置、滴定液 儲存裝置之間分別設置計量裝置，其特征在于所述的計量裝置為后端設置有 光電計量管的蠕動泵。
優選的，所述的光電計量管包括確定容積的計量管，所述計量管外側設 置有光電檢測器，光電檢測器通過線路與控制蠕動泵的可編程邏輯控制器相 連。
優選的，所述的光電檢測器包括處于計量管外側分布的計量發射源和計 量接受源，計量接受源接受計量發射源發出的光信號后通過光電轉換電路傳 送給可編程邏輯控制器。
優選的，在所述反應裝置外側設置有滴定反應檢測器，滴定反應檢測器 通過線路與控制蠕動泵的可編程邏輯控制器相連。
優選的，所述的滴定反應檢測器包括處于反應裝置外側分布的發射源和 接受源，接受源接受發射源發出的光信號后通過光電轉換電路傳送給可編程 邏輯控制器。
優選的，在樣品提供裝置和反應裝置間設置有多樣選擇閥，所述多向選 擇閥單向選擇啟閉樣品提供裝置、計量裝置、無氨水瓶、廢液瓶、吸收劑瓶、 洗液瓶、逐出劑瓶以及樣品瓶的連通。
優選的，所述樣品提供裝置為具有堿性解吸吹脫液的解吸吹脫瓶，在所 述的反應裝置里設置有氨氣吸收液，從解吸吹脫瓶釋放的氣體通過管路通入 氨氣吸收液中。
優選的，所述的氨氮在線自動監測裝置還設置有溫度控制裝置，所述的 溫度控制裝置分別與反應裝置、樣品提供裝置連通加熱。
優選的，所述的溫度控制裝置包括吹脫熱電偶和吸收熱電偶，所述吹脫 熱電偶設置在解吸吹脫瓶中，所述吸收熱電偶設置在反應裝置下端。
6優選的，所述的蠕動泵內設置有泵殼通道內的彈性管，彈性管內側為八 軸步進電機的滾輪，所述的可編程邏輯控制器連接在所述多軸步進電機上。
優選的，所述的氨氮在線自動監測裝置通過數據傳輸裝置與遠程控制系 統聯絡；所述的數據傳輸裝置包括電話網絡、GSM手機短信息網、GPRS 或CDMA網絡。
本發明技術方案中由于采用后端設置有光電計量管的蠕動泵的計量裝 置，克服了蠕動泵由于一段時間使用或其它原因導致的流量不穩定造成的誤 差；而且采用蠕動泵負壓吸入方式進行采集樣品和試劑，保證液體不和泵管 接觸，從根本上杜絕了泵管對液體的污染，同時也避免了泵管腐蝕，延長了 蠊動泵的壽命。同時，在優選方案中在反應裝置外側采用髙性能的光電技術 判定滴定終點，大大提高了滴定終點的判斷準確度，并且不直接和液體接觸， 避免了電極法的一些問題，如電極對液體污染、電極使用壽命較短。
本發明技術方案中采用具有堿性溶液的解吸吹脫瓶釋放氣體如NH3通 過管路通入氨氣吸收液中，同時使用溫度控制裝置控制對解吸吹脫瓶進行加 熱。這樣可以防止干擾和保證氨氮驅出率接近99.95%以上，在20min內用 空氣吹脫和驅趕氨氣出解吸吹脫瓶，保持液體在98C以上，呈微沸騰狀態(溫 度可以根據海拔髙度進行適當調整)，比單純的蒸餾法驅趕用時短、不夾帶 液體、驅出徹底等；被驅出的氨氣被反應裝置中的特殊配制的吸收液所吸收， 吸收過程使用溫度控制裝置控制吸收溫度，保證氨氣吸收率接近99.95%以 上，并且不受氣溫等環境條件的影響。
本發明人經過長期探索研究得到的氨氮在線自動監測裝置是基于中國 國家標準《水質銨的測定蒸餾和滴定法》(GB7478 —87),所以通過滴定所 獲得的數據不需要進行對比轉換可以直接使用，結果更精確可靠。本發明中 操作步驟和化學分析的原理相同，有利于操作員上手和操作。而且，本發明 采用的裝置在嚴格遵守標準中的條件和步驟的基礎上又采用可編程邏輯控 制器控制反應終點和精確計算滴定反應時使用的液體用量，方便儀器的自動 化操作，又能達到比現有技術更髙的精度。
本發明人設計的氨氮在線自動監測裝置可以通過遠程數據傳輸技術靈 活組網，可以實現電話網絡、GSM手機短信息網、GPRS或CDMA網絡實 時監控中心對監測點的遠程遙控、遙測以及監測點對監控中心的逆向報瞀，這樣可實現在線監測的技術要求。
另外，本發明優選方案中采用多向選擇閥，通道靈活多樣，摒棄了昂貴 的隔膜電磁閥，大大降低了維護量和維護成本。
本發明的技術方案測定的范圍可以達1.0~100.0mg/L,甚至更髙，因而 本發明的技術方案可以用于污(廢)水和污染較重(氨氮污染超過l~2mg/L) 的河流水質處理廠排放口達標情況的在線監測，也可以用于地表水質的監 測。
圖1是本實用新型實施例水質氨氮自動在線監測儀的結構示意圖。 其中，l為蠕動計量泵，2為滴定反應檢測器，3為計量管，4為光電檢 測器，5為滴定液儲存裝置，6為解吸吹脫瓶，7為反應裝置，8為溫度控制 裝置、10為多向選擇閥，11為無氨水瓶，12為廢液瓶，13為樣品瓶，14 為吸收劑瓶、15為逐出劑瓶。
具體實施方式
為了詳細說明本實用新型的技術方案，以下通過具體實施例來詳細說
明
實施例如圖1, 一種水質氨氮自動在線監測儀，包括依次管路連接的 具有堿性解吸吹脫液的解吸吹脫瓶6、反應裝置7、滴定液儲存裝置5，在樣 品提供裝置、反應裝置之間以及反應裝置、滴定液儲存裝置之間分別設置計 量裝置，該計量裝置為后端設置有光電計量管的蠕動泵1，蠕動泵內設置有 泵殼通道內的彈性管，彈性管內側為八軸步進電機的滾輪，所述的可編程邏 輯控制器連接在所述多軸步進電機上。該光電計量管包括確定容積的計量管 3,計量管外側設置有光電檢測器4，光電檢測器包括處于計量管兩側分布 的計量發射源和計量接受源，計量接受源接受計量發射源發出的光信號后通 過光電轉換電路傳送給可編程邏輯控制器。在反應裝置外側設置有滴定反應 檢測器2,滴定反應檢測器包括處于反應裝置兩側分布的發射源和接受源， 滴定反應檢測器也通過線路與控制蠕動泵的可編程邏輯控制器相連。
在樣品提供裝置和反應裝置間設置有多向選擇閥10，所述多向選擇閥單向選擇啟閉樣品提供裝置、計量裝置、無氨水瓶11、廢液瓶12、吸收劑 瓶14、洗液瓶、逐出劑瓶15以及樣品瓶13的連通。
樣品提供裝置為具有堿性解吸吹脫液的解吸吹脫瓶，在所述的反應裝置 里設置有氨氣吸收液，從解吸吹脫瓶釋放的氣體通過管路通入氨氣吸收液 中。氨氮在線自動監測裝置還設置有溫度控制裝置8，包括吹脫熱電偶和吸 收熱電偶，所述吹脫熱電偶設置在解吸吹脫瓶中，所述吸收熱電偶設置在反 應裝置下端，溫度控制裝置分別與反應裝置、樣品提供裝置連通加熱。
當測量循環過程開始后，用新的水樣沖洗各連接管路、計量管和樣品提 供裝置前端設置的消解裝置，以除去殘留在管路上的干擾物以及樣品中的干 擾物。使用計量裝置蠕動泵將水樣和解吸吹脫液先后加到解吸吹脫瓶中，在 髙溫和堿性條件下解吸吹脫20mhi,氨氣被空氣吹脫而進入反應裝置中，在 反應裝置被特配的吸收液在嚴格控制溫度(如30'C)的條件吸收。在解吸和 吸收過程中可以通過鼓泡混合液體，保證解吸吹脫瓶、反應裝置中的溶液完 全混合，以具有很好解吸和吸收條件。然后在嚴格控制溫度的條件下，用鹽 酸標準溶液進行滴定，利用滴定反應檢測器如光電檢測器判斷滴定終點。該 裝置可以利用空白鹽酸標準溶液的用量、鹽酸標準溶液用量、水樣的體積， 計算得到水樣的氨氮。本裝置的示值誤差不大于±10%、穩定性誤差不大于 ±10%、重復性誤差不大于±3%、量程漂移不大于±10%。
由于測量中水樣和溶液采用蠕動泵負壓吸入方式，不直接與蠕動泵管接 觸杜絕了泵管對液體的污染和避免了泵管的腐蝕和干擾物污染，同時采用光 電計量管，防止由于蠊動泵流量變化而造成的加液量的誤差。采用高性能的 光電技術，大大提髙了滴定終點的判斷準確度，并且不直接和液體接觸，避 免了電極法的問題電極對液體污染、電極使用壽命較短。
上述實例只為說明本實用新型的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此 項技術的人是能夠了解本實用新型的內容并據以實施，并不能以此限制本實 用新型的保護范圍。凡根據本實用新型精神實質所做的等效變換或修飾，都 應涵蓋在本實用新型的保護范圍之內。
權利要求1、一種氨氮在線自動監測裝置，包括依次管路連接的樣品提供裝置、反應裝置、滴定液儲存裝置，在所述的樣品提供裝置前端以及反應裝置、滴定液儲存裝置之間分別設置計量裝置，其特征在于所述的計量裝置為后端設置有光電計量管的蠕動泵。
2、 根據權利要求1所述的氨氮在線自動監測裝置，其特征在于所述的 光電計量管包括確定容積的計量管，所述計量管外側設置有光電檢測器，光 電檢測器通過線路與控制蟠動泵的可編程邏輯控制器相連。
3、 根據權利要求2所述的氨氮在線自動監測裝置，其特征在于所述的 光電檢測器包括處于計量管外側分布的計量發射源和計量接受源，計量接受 源接受計量發射源發出的光信號后通過光電轉換電路傳送給可編程邏輯控制器》
4、 根據權利要求1所述的氨氮在線自動監測裝置，其特征在于在所述 反應裝置外側設置有滴定反應檢測器，所述的滴定反應檢測器包括處于反應 裝置外側分布的發射源和接受源，接受源接受發射源發出的光信號后通過光 電轉換電路傳送給控制蠊動泵的可編程邏輯控制器。
5、 根據權利要求1所述的氨氮在線自動監測裝置，其特征在于在樣品 提供裝置和反應裝置間設置有多向選擇閥，所述多向選擇閥單向選擇啟閉樣 品提供裝置、計量裝置、無氨水瓶、廢液瓶、吸收劑瓶、洗液瓶、逐出劑瓶 以及樣品瓶的連通。
6、 根據權利要求1所述的氨氮在線自動監測裝置，其特征在于所述樣 品提供裝置為具有堿性解吸吹脫液的解吸吹脫瓶，在所述的反應裝置里設置 有氨氣吸收液，從解吸吹脫瓶釋放的氣體通過管路通入氨氣吸收液中。
7、 根據權利要求1所述的氨氮在線自動監測裝置，其特征在于所述的 氨氮在線自動監測裝置還設置有溫度控制裝置，所述的溫度控制裝置分別與 反應裝置、樣品提供裝置連通加熱。
8、 根據權利要求7所述的氨氮在線自動監測裝置，其特征在于所述的 溫度控制裝置包括吹脫熱電偶和吸收熱電偶，所述吹脫熱電偶設置在解吸吹 脫瓶中，所述吸收熱電偶設置在反應裝置下端。
9、 根據權利要求1所述的氨氮在線自動監測裝置，其特征在于所述的 蠕動泵內設置有泵殼通道內的彈性管，彈性管內側為八軸步進電機的滾輪，所述的可編程邏輯控制器連接在所述多軸步進電機上。
10、根據權利要求l所述的氨氮在線自動監測裝置，其特征在于所述的 氨氮在線自動監測裝置通過數據傳輸裝置與遠程控制系統聯絡；所述的數據 傳輸裝置包括電話網絡、GSM手機短信息網、GPRS或CDMA網絡。
專利摘要本實用新型公開了一種氨氮在線自動監測裝置，包括依次管路連接的樣品提供裝置、反應裝置、滴定液儲存裝置，在所述的樣品提供裝置、反應裝置之間以及反應裝置、滴定液儲存裝置之間分別設置計量裝置，其特征在于所述的計量裝置為后端設置有光電計量管的蠕動泵。該發明試劑、樣品精確定量，結果更精確可靠，可適用于氨氮污染在1-100mg/L的污水和地表水的在線監測。
文檔編號G01N21/79GK201392315SQ200820199760
公開日2010年1月27日 申請日期2008年12月26日 優先權日2008年12月26日
發明者馬三劍 申請人:馬三劍