Toc、tn、tp三指標連續同步實時在線測定方法與儀器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于環境監測技術領域。具體是涉及一種可對水中的總有機碳(T0C)、總氮(TN)、總磷(TP)進行連續-同步-實時測量的在線自動測定儀器及方法。
【背景技術】
[0002]水體的有機污染，又稱為富營養化污染，主要是由于人類活動向水體中排放了超出水體自潔能力的過量營養物質。水質監測中，常用總有機碳(TOC)、總氮(TN)、總磷(TP )來衡量水體遭受有機污染的程度。
[0003]監測和防止水質有機污染的最佳方法是運用在線自動分析測定儀器，對廢水的T0C、TN、TP等環境污染指標進行連續不斷的測量與監管。然而，截至目前，在水質在線自動分析儀方面尚存在如下缺點和不足:(I)儀器功能比較單一。同一臺儀器一般只能用于測定一個指標，如美國 HACH 公司的 AstroTOC UV、Auto T0C1950、AstroTOC HT ；STAR 公司的T0C-1000-4000:日本 TORAY 株式會社的 T0C-620、SFIMADZU 株式會社的 T0C4100、YANACO株式會社的T0C-3A ;德國MAIHAK公司的T0C0R20和WTW公司的ON-Lime TOC 200 ；比利時APPLIFEK 公司的 APPLI TOC ;英國 PPM 公司的 PRO T0C300 ;法國 SERES 公司的 T0C2000 ;中國河北先河的XHT0C-90和北京利達的WW-050/T0C等儀器型號，只能用于測定TOC —項指標。日本TORAY株式會社的TN-520 ;中國青島聚創的TN-1A型總氮檢測儀等，只測定TN —個指標。美國HACH公司的PH0SPHAX ；日本TORAY株式會社的TP-800 ;澳大利亞GREENSPA公司的TP Analyzer ;德國WTW公司的TresCon P511等型號，只能測定TP—個指標。少數儀器可以測定兩個指標，如:德國AJ的Moni TOC/TN、LARge的Quick TOC ;日本TORAY的TNC-6200等可以測定TOC和TN兩個指標。德國WTW的PurconuLAR的QuickTNP，日本島津的TNP-4110，美國HACH的NPW-160、IL500等，可測定TN和TP。但截至目前，還沒有見到可同時測定如上三個有機污染指標的分析儀器。(2)不能同步測量。即便是多指標分析儀，也多是采用不同的氧化或顯色系統，因而在測定不同指標時難以達到同步，如QuickTNP的TN氧化采用1200°C高溫燃燒法，而TP氧化則采用UV-過硫酸鹽消解法，其操作過程也是分離的；又如日本島津TNP-4110總磷總氮分析儀在TN、TP測量時均采用了過硫酸鹽-紫外氧化消解法，但兩個系統從進樣、氧化到檢測，整個流程也都是獨立運行的；再如德國WTW TresCon公司6B-2000多指標水質快速測定儀，雖說可以測定C0D、氨氮、總磷、總氮等多個指標，但所采用的多模塊設計也只不過是將多個測試系統組合到一臺儀器上而已，其對不同指標的測定仍然是單獨進行的。這類儀器與其說是多指標分析儀，而實際上只是將多臺單指標分析儀簡單組合成了一臺儀器而已，因而難以做到對多個指標的同步測量；(3)不能連續實時監測。現有的T0C、TN、TP分析儀器，每測定一個樣品，從進樣到氧化再到檢測，一般需要耗時30min~60min，即便那些稱作在線測定儀的產品，如美國HACH的Phosphax Sigma、德國WTff的Tres.Ccon、日本TORAY的TP800等，其測定周期最少也為20min，從這方面講，這些儀器在本質上仍為間歇式分析儀器，因此難以做到對水質的變化情況進行連續不斷地實時監測。
[0004]總之，無論國內國外，到目前為止，尚沒有出現可對TOC、TN、TP三個水質污染指標進行連續同步實時測定的在線自動測定儀器。
【發明內容】
[0005]針對現有技術的不足，本發明的目的是提供一種可對水中的總有機碳(TOC)、總氮(TN)、總磷(TP)三項污染指標進行連續-同步-實時測定的在線自動分析儀器。該儀器可在無人值守的情況下長期對水樣的上述三個指標進行連續不斷的自動測量，測量數據既可以在本儀器上進行顯示與儲存，亦可以通過有線或無線傳輸與環境監測部門主服務器連接，自動繪制成各種統計圖表。
[0006]本發明的技術方案如下:TOC、TN、TP三指標連續同步實時在線測定儀器，其主要包括采樣頭、試劑瓶、載氣瓶、蠕動泵、酸化反應器、氧化反應器、CO2檢測器、硝酸鹽氮檢測器、正磷酸鹽檢測器、數據處理器、液晶顯示屏、路由器、自動控制器；所述采樣頭通過采樣水管、蠕動泵與所述酸化反應器連通；所述試劑瓶通過采樣水管、蠕動泵與所述酸化反應器連通；所述載氣瓶通過載氣管、三通電磁閥分別與所述酸化反應器和所述氧化反應器連通；所述酸化反應器通過流體輸運管與所述氧化反應器連通；所述氧化反應器通過液流管與硝酸鹽氮檢測器連通，而硝酸鹽氮檢測器又通過螺旋盤管與正磷酸鹽檢測器連通；所述氧化反應器通過氣流管與CO2檢測器連通；所述CO2檢測器、硝酸鹽氮檢測器、正磷酸鹽檢測器通過電路與數據處理器連接；所述數據處理器通過電路與所述液晶顯示屏及路由器連接；所述傳感器、蠕動泵、電磁閥、電加熱套通過電路與自動控制器組成自反饋電路。
[0007]所述的TOC、TN、TP三指標連續同步實時在線測定儀器，優選的是，所述采樣頭、試劑瓶、載氣瓶與所述酸化反應器相連的采樣水管上設有流量傳感器。
[0008]所述的TOC、TN、TP三指標連續同步實時在線測定儀器，優選的是，所述酸化反應器與氧化反應器相連的流體輸運管上設有氣液分離器。
[0009]所述的TOC、TN、TP三指標連續同步實時在線測定儀器，優選的是，所述氧化反應器與0)2檢測器相連的氣流管上設有半導體冷凝器和離子吸收器。
[0010]所述的TOC、TN、TP三指標連續同步實時在線測定儀器，優選的是，所述硝酸鹽氮檢測器與正磷酸鹽檢測器之間的螺旋盤管上設有緩沖器。
[0011]所述的TOC、TN、TP三指標連續同步實時在線測定儀器，優選的是，所述螺旋盤管上接有抗壞血酸溶液吊瓶和鉬酸鹽溶液吊瓶。
[0012]所述的TOC、TN、TP三指標連續同步實時在線測定儀器，優選的是，所述采樣頭帶有過濾網(優選的，過濾網的網眼尺寸為0.125mm)，采樣頭直徑為2.0-4.0mm (優選的，采樣頭直徑為3.0mm)ο
[0013]所述的TOC、TN、TP三指標連續同步實時在線測定儀器，優選的是，所述采樣水管由聚四氟乙稀管制作，外徑為0.6-1.0mm (優選的為0.8mm)，內徑為0.2-0.4mm (優選的為
0.3mm)。
[0014]所述的TOC、TN、TP三指標連續同步實時在線測定儀器，優選的是，所述的載氣管由娃橡膠制作，外徑為2_3mm (優選的為2.5mm)，內徑為l_2mm (優選的為1.5mm)ο
[0015]所述的TOC、TN、TP三指標連續同步實時在線測定儀器，優選的是，所述試劑瓶中的試劑由硫酸和過硫酸鈉按照摩爾比1:3-3:1 (優選的為1:2-2:1)的比例混合而成，質量濃度為20%-30% (優選的為25%)。
[0016]所述的TOC、TN、TP三指標連續同步實時在線測定儀器，優選的是，所述載氣瓶中的載氣為高純氧氣，氣壓不低于0.1MPao
[0017]所述的TOC、TN、TP三指標連續同步實時在線測定儀器，優選的是，所述氧化反應器主要包括石英玻璃管、紫外燈管和電加熱套。
[0018]所述氧化反應器，優選的是，所述石英玻璃管為一豎向布置的密封管狀物，公稱直徑30mm~50mm (優選的為40mm)，高20mm~40mm (優選的為30mm)，壁厚(優選的為5mm)，外表面鍍銀，其內部空腔被一氣水分離膜分割成上下兩部分，上部1/3~1/4部分為集氣腔，下部3/3~2/3為液體腔。
[0019]所述氧化反應器，優選的是，所述集氣腔與所述TOC、TN、TP三指標連續同步實時在線測定儀器的氣流管連通，而所述液體腔與所述TOC、TN、TP三指標連續同步實時在線測定儀器的液流管連通。
[0020]所述氧化反應器，優選的是，所述紫外燈管為折疊成4~6股的防水防爆型紫外燈管，直接插入所述石英玻璃管的液體腔中，其發光波長為180nm-200nm (優選的為185nm)。
[0021]所述氧化反應器，優選的是，所述電加熱套設在所述石英玻璃管外圍，并同設置在所述石英玻璃管液體腔內的溫度傳感器與所述TOC、TN、TP三指標連續同步實時在線測定儀器中的自動控制器組成自反饋電路，以確保所述液體腔內的液體溫度為90~98°C(優選的為 95。。)。
[0022]所述的TOC、TN、TP三指標連續同步實時在線測定儀器，優選的是，所述硝酸鹽氮檢測器為流通池液相單色吸收型光電檢測器，其主要包括調制紫外光源、多組濾光片、流通池、光電傳感器、信號放大器、A/D轉換器，其透過流通池的光線中心波長為220nm。
[0023]所述的T