一種總磷快速微檢測系統的制作方法
【專利摘要】本發明公開一種總磷快速微檢測系統，包括光降解檢測芯片、降解光源、檢測單元、暗箱和控制中心；光降解檢測芯片安裝在暗箱中，光降解檢測芯片中形成光降解區，光降解區的兩端分別形成樣品進液口和檢測池，檢測池再分支形成顯色液通道和排液通道，排液通道的端部形成排液口，顯色液通道的端部形成顯色液進口，光降解區的內壁上具有光催化劑，樣品進液口、顯色液進口和排液口上安裝導管和輸液泵；降解光源對應光降解檢測芯片的光降解區安裝在暗箱中；檢測單元的檢測光源和光吸收器對應于檢測池安裝在暗箱中；控制中心與輸液泵、降解光源、檢測單元連接。本發明檢測速度快、自動簡便、樣品需求量少，使總磷的檢測過程更加高效、經濟、便捷。
【專利說明】
一種總磷快速微檢測系統
技術領域
[0001 ]本發明涉及一種總磷快速微檢測系統。【背景技術】
[0002]水污染問題日益嚴重，許多國家對于含磷物質的處理與排放制訂了嚴格的環保法規，水體中的磷的含量也成為水質好壞的重要評判指標，我國環境標準也有水體中磷的測定標準，發展適用于水體中磷的快速檢測技術對于環保部門執法、生產部門監控水質等領域都有重要意義。
[0003]總磷包括溶解的和顆粒的，有機和無機磷。在天然水體中，溶解態的磷幾乎都以各種磷酸鹽的形式存在，它們分別為正磷酸鹽、絡合磷酸鹽和有機磷酸鹽，存在于溶液和懸浮物中。由于水體中的有機磷化合物不能直接測定，需要用某種消解方式將其降解為無機磷酸鹽，然后通過檢測無機磷酸鹽的含量換算得到總磷的含量。
[0004]現有的總磷檢測方法包括高氯酸消化法、過硫酸鹽消化法、紫外線消解法、氣相色譜法等，這些方法存在著樣品消解費時費力或是儀器昂貴等缺點。
[0005]目前對磷酸鹽的測定主要有分光光度法、容量法和離子色譜法。在水質監測中，磷酸鹽的測定常采用鉬酸銨-酒石酸銻鉀-抗壞血酸分光光度法，這種方法的主要缺點是:操作冗長、繁瑣，如試劑配制工作量大，其中有些需要現用現配等，樣品從配試劑到出結果需要5小時左右，不能滿足快速、簡便的現場測試要求，無法勝任突發性污染事故的現場測定要求;干擾因素較多，鉬酸銨-酒石酸銻鉀-抗壞血酸分光光度法由于反應時多余的還原劑尚能還原鉬酸銨使顯色不穩定。
[0006]總磷消解的標準方法是過硫酸鉀氧化消解法和硝酸-高氯酸氧化消解法，這兩種總磷檢測方法需要在高溫高壓下加入強氧化劑對水樣進行消解，消解過程耗時耗能，二次污染嚴重，還存在安全隱患，不適于總磷的現場快速檢測，其他消解方法包括:微波消解法、 光化學降解法、超聲降解法、Fenton氧化法等，這些方法或對設備要求較高，或降解效率過低，且實驗時間長。現有的實驗方法試劑消耗量大，對環境造成一定的污染。
【發明內容】
[0007]本發明的目的在于提供一種檢測速度快、自動簡便、樣品需求量少的總磷快速微檢測系統，使總磷的檢測過程更加高效、經濟、便捷。
[0008]為了達成上述目的，本發明的解決方案是:一種總磷快速微檢測系統，包括光降解檢測芯片、降解光源、檢測單元、暗箱和控制中心;光降解檢測芯片安裝在暗箱中，光降解檢測芯片中形成光降解區，光降解區的兩端分別形成樣品進液口和檢測池，檢測池再分支形成顯色液通道和排液通道，排液通道的端部形成排液口，顯色液通道的端部形成顯色液進口，光降解區的內壁上具有光催化劑，樣品進液口、顯色液進口和排液口上安裝導管和輸液栗；降解光源對應光降解檢測芯片的光降解區安裝在暗箱中；檢測單元的檢測光源和光吸收器對應于檢測池安裝在暗箱中；控制中心與輸液栗、降解光源、檢測單元連接，樣品流經光降解區使其中的有機磷被降解為無機磷酸根，在檢測池與顯色液混勻，檢測單元的檢測光源發出的光經檢測池時被吸收后再被光吸收器接收，檢測單元獲得顯色液的吸光度值，通過標準曲線的換算，獲得樣品溶液總磷的濃度。
[0009]進一步的，所述光降解檢測芯片由三層透光玻片鍵合在一起，芯片為具有一定厚度的石英等透光材質的玻片，芯片包括光降解區、檢測池與必須的液流通道。
[0010]進一步的，所述光降解區由一系列薄層通道網絡組成，薄層通道壁表面通過在線原位合成辦法，鍵合有二氧化鈦光催化劑不致密薄膜，光降解區能夠透光，光降解區上方的降解光源為紫外燈或其他強降解作用光源。
[0011]進一步的，所述薄層通道表面的二氧化鈦通過含鈦的硅氧烷試劑原位鍵合生成。
[0012]進一步的，所述檢測池的上方為檢測光源，下方為光吸收器。[〇〇13]進一步的，所述暗箱的中間有芯片槽，用于安裝光降解檢測芯片。
[0014]進一步的，所述控制中心為可編程序控制器，通過串行通訊數據線和信號轉換系統與輸液栗、降解光源和檢測單元等器件相連。
[0015]進一步的，所述智能控制中心具備設置參數、發出部件操控指令、分析與記錄數據、數據查詢等功能，可設置樣品、顯色液、清洗液的進液速率與體積參數，可控制光源開關、檢測單兀的開關。
[0016]采用上述結構后，本發明在同一芯片上集成了光降解區與檢測他，便于提高總磷檢測的自動化，通過設置帶光催化劑的光降解檢測芯片，實現對有機磷的在線快速降解，通過在芯片上設置檢測區，實現總磷的在線檢測。
[0017]本發明采用光降解區表面鍵合光催化劑，實驗過程中無需使用其他消解試劑，環保經濟;薄層通道與強光源光催化降解，保證有機磷在流動中降解，降解速度快。
[0018]本發明的光降解檢測芯片與暗箱兩大模塊為可拆分結構，又可緊密結合，結構簡潔便于維護。[〇〇19]總之，本發明與現有方法相比，現有方法為離線檢測，操作繁瑣，自動化程度低，實際消耗大，本發明檢測速度快，自動、簡便，樣品需求量少，檢測過程更加高效、經濟、便捷。【附圖說明】
[0020]圖1是本發明的整體結構示意圖；圖2是光降解檢測芯片總體俯視圖；圖3是光降解檢測芯片上層玻片俯視圖；圖4是光降解檢測芯片中層玻片俯視圖；圖5是光降解檢測芯片下層玻片俯視圖。【具體實施方式】
[0021]以下結合附圖及具體實施例對本發明做進一步詳細敘述。
[0022]如圖1所示，本發明揭示的一種總磷快速微檢測系統，包括光降解檢測芯片11、降解光源2、檢測單元(圖中未完全示出)、暗箱(由上暗箱1和下暗箱6扣合而成)和控制中心 (圖中未示出)。
[0023]光降解檢測芯片11安裝在暗箱中。為了方便拆換，維修，所述暗箱的中間有芯片槽安裝光降解檢測芯片。[〇〇24]光降解檢測芯片11可由三層透光玻片鍵合在一起，芯片為具有一定厚度的石英等透光材質的玻片。光降解檢測芯片11中形成光降解區4,光降解區4由一系列薄層通道網絡組成，薄層通道壁表面通過在線原位合成辦法，鍵合有二氧化鈦光催化劑不致密薄膜，具體地說，通過含鈦的硅氧烷試劑原位鍵合生成，使光降解區4能夠透光，光降解區4的兩端分別形成樣品進液口 5和檢測池9,檢測池9再分支形成顯色液通道13和排液通道14,排液通道14 的端部形成排液口 8,顯色液通道13的端部形成顯色液進口 10,樣品進液口 5、顯色液進口 10 和排液口 8上安裝導管和輸液栗(圖中未示出)。光降解檢測芯片11的制作，配合圖2至圖5所示，取三張一定大小的石英玻片，各層玻片結構采用光刻蝕技術，刻蝕出具有一定寬度、深度的薄層通道，在特定位置打孔制作出檢測池9、樣品進液口 5、顯色液進口 10和排液口 8，制作好的三張芯片封接成三層結構的光降解檢測芯片11，在樣品進液口 5、顯色液進口 10和排液8處裝上合適直徑的硬質短管便于連接輸液導管。
[0025]降解光源2對應光降解檢測芯片11的光降解區4安裝在暗箱中。降解光源2上可以配置光源罩3。降解光源2為紫外燈或其他強降解作用光源。
[0026]檢測單元的檢測光源12和光吸收器7對應于檢測池9安裝在暗箱中。具體地，檢測池9的上方為檢測光源12,下方為光吸收器7。
[0027]控制中心為可編程序控制器，圖中未示出，通過串行通訊數據線和信號轉換系統與輸液栗、降解光源2和檢測單元等器件相連。智能控制中心可以具備設置參數、發出部件操控指令、分析與記錄數據、數據查詢等功能，可設置樣品、顯色液、清洗液的進液速率與體積參數，可控制光源開關、檢測單元的開關。
[0028]本發明實驗時，把光降解檢測芯片11放入上暗箱1與下暗箱6之間，上暗箱1與下暗箱6通過卡扣扣緊，周期運行開始時，控制中心控制啟動降解光源2,樣品溶液在恒流栗的驅動下系統的樣品進液口 5,經過光降解區4時，在催化劑與強光的協同降解作用下，樣品中的有機磷被降解為無機磷酸根，隨著液流進入檢測池9，與此同時顯色液在脈沖栗的驅動下進入檢測池9,與降解后的溶液混勻并顯色，此時控制中心啟動檢測器單元，檢測光源12發出特定波長的光經檢測池時被吸收后被光吸收器7接收，并經光電信號轉化，實現檢測池9中溶液的吸光度值檢測，通過對標準濃度系列溶液吸光度值的測定可以擬合定量分析的標準曲線方程，相關參數寫入系統軟件的數據分析單元，可以實現對樣品中總磷濃度的檢測。
【主權項】
1.一種總磷快速微檢測系統，其特征在于:包括光降解檢測芯片、降解光源、檢測單元、 暗箱和控制中心;光降解檢測芯片安裝在暗箱中，光降解檢測芯片中形成光降解區，光降解 區的兩端分別形成樣品進液口和檢測池，檢測池再分支形成顯色液通道和排液通道，排液 通道的端部形成排液口，顯色液通道的端部形成顯色液進口，光降解區的內壁上具有光催 化劑，樣品進液口、顯色液進口和排液口上安裝導管和輸液栗;降解光源對應光降解檢測芯 片的光降解區安裝在暗箱中；檢測單元的檢測光源和光吸收器對應于檢測池安裝在暗箱 中；控制中心與輸液栗、降解光源、檢測單元連接，樣品流經光降解區使其中的有機磷被降 解為無機磷酸根，在檢測池與顯色液混勻，檢測單元的檢測光源發出的光經檢測池時被吸 收后再被光吸收器接收，檢測單元獲得顯色液的吸光度值，通過標準曲線的換算，獲得樣品 溶液總磷的濃度。2.如權利要求1所述的一種總磷快速微檢測系統，其特征在于:所述光降解檢測芯片由三層透光玻片鍵合在一起。3.如權利要求1所述的一種總磷快速微檢測系統，其特征在于:所述光降解區由一系列 薄層通道網絡組成，薄層通道壁表面通過在線原位合成辦法，鍵合有二氧化鈦光催化劑不 致密薄膜，光降解區能夠透光，光降解區上方的降解光源為紫外燈或其他強降解作用光源。4.如權利要求3所述的一種總磷快速微檢測系統，其特征在于:所述薄層通道表面的二 氧化鈦通過含鈦的硅氧烷試劑原位鍵合生成。5.如權利要求1所述的一種總磷快速微檢測系統，其特征在于:所述檢測池的上方為檢 測光源，下方為光吸收器。6.如權利要求1所述的一種總磷快速微檢測系統，其特征在于:所述暗箱的中間有芯片 槽，用于安裝光降解檢測芯片。7.如權利要求1所述的一種總磷快速微檢測系統，其特征在于:所述控制中心為可編程 序控制器，通過串行通訊數據線和信號轉換系統與輸液栗、降解光源和檢測單元等器件相連。
【文檔編號】G01N21/31GK105973820SQ201610396495
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月7日
【發明人】黃華斌, 莊峙廈, 王小如, 陳建峰
【申請人】廈門華廈學院