一种高精度在线氰化物水质分析仪

技术领域

本发明涉及水质检测技术领域，特别涉及一种高精度在线氰化物水质分析仪。

背景技术

氰化物属于剧毒物质，对人体的毒性主要是与高铁细胞色素氧化酶结合，生成氰化高铁细胞色素氧化酶而失去传递氧的作用，引起组织缺氧窒息。

氰化物的主要污染源是小金矿的开采、冶炼、电镀、有机化工、选矿、炼焦、造气、化学等工业排放废水。氰化物可能以HCN、CN

因此，如何实现水样就地检测、提高水体氰化物检测精度成为本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种高精度在线氰化物水质分析仪，该分析仪能够就地取样对监测点的水质进行取样监测，简化检测流程，提高水体中氰化物测量的精度。

为实现上述目的，本发明提供一种高精度在线氰化物水质分析仪，包括依次连接的进样阀组、定量输送模块、蒸馏模块、冷凝模块和吸收反应模块；

所述吸收反应模块设有定容机构和吸光度检测机构，所述定量输送模块与所述蒸馏模块之间设有电磁阀一和电磁阀二，所述电磁阀一和所述电磁阀二之间设有连接至所述吸收反应模块之后的排液管的连接管，所述排液管位于与所述连接管的连接点之前设有电磁阀三，所述排液管位于与所述连接管的连接点之后设有排液泵。

可选地，所述进样阀组为两联六通阀。

可选地，所述定量输送模块包括进液管、连接所述进液管的定量蠕动泵以及设于所述进液管外侧壁的双光耦检测器。

可选地，所述蒸馏模块包括连接所述进液管的蒸馏杯和绕设于所述蒸馏杯外壁的加热丝，所述蒸馏杯设有第一温度传感器。

可选地，所述蒸馏模块还包括朝向所述蒸馏杯设置的第一冷却风扇。

可选地，所述冷凝模块包括连接所述蒸馏杯的蛇形冷凝管、朝向所述蛇形冷凝管设置的第二冷却风扇、设于所述蛇形冷凝管末端的防倒吸杯以及连接所述防倒吸杯与所述吸收反应模块的馏出液导管。

可选地，所述吸收反应模块包括吸收反应杯和第二温度传感器，所述馏出液导管伸入所述吸收反应杯的杯底；

所述定容机构为设于所述吸收反应杯的液位检测器，所述吸光度检测机构为分设于所述吸收反应杯两侧的LED光源和光电二极管。

可选地，还包括连接所述进样阀组、所述定量输送模块、所述蒸馏模块、所述冷凝模块、所述吸收反应模块、所述定容机构、所述吸光度检测机构、所述电磁阀一、所述电磁阀二、所述电磁阀三和所述排液泵的智能控制模块，所述智能控制模块设有通讯机构。

可选地，所述智能控制模块包括测控电路板和操控屏，所述测控电路板集成泵阀接口板。

相对于上述背景技术，本发明所提供的高精度在线氰化物水质分析仪能够就地取样检测，借助进样阀组和定量输送模块逐次向蒸馏模块输送空气、水样、质控样、缓冲剂、释放剂和显色剂等，借助蒸馏模块和冷凝模块的设置满足异烟酸-巴比妥酸法测定氰化物的蒸馏需求，由吸收反应模块及其定容机构和吸光度检测机构吸收检测，借助显色反应确定氰化物含量。在检测完成后或下次检测前可通过定量输送模块以及排液泵，通过交替开启或关闭电磁阀一、电磁阀二和电磁阀三对各模块及管道进行排空和清洗，避免残余液影响下次检测。

本发明所提供的高精度在线氰化物水质分析仪，方便在采样点布置，现场抽取水样进行氰化物检测及在线监测。替代了实验室人工检测，解决了人工采样、保存样品和样品运输和实验室检测等繁琐步骤，实时监测保障了水样的初始状态，提高了检测精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明一种实施例所提供的高精度在线氰化物水质分析仪的示意图；

图2为本发明另一种实施例所提供的高精度在线氰化物水质分析仪的吸收反应模块的示意图。

其中：

1-两联六通阀、2-进液管、3-双光耦检测器、4-定量蠕动泵、5-电磁阀一、6-电磁阀二、7-蒸馏杯、8-加热丝、9-第一冷却风扇、10-蛇形冷凝管、11-第二冷却风扇、12-防倒吸杯、13-馏出液导管、14-吸收反应杯、15-液位检测器、16-吸光度检测机构、17-第二温度传感器、18-电磁阀三、19-排液管、20-连接管、21-排液泵。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

请参考图1和图2，图1为本发明一种实施例所提供的高精度在线氰化物水质分析仪的示意图，图2为本发明另一种实施例所提供的高精度在线氰化物水质分析仪的吸收反应模块的示意图。

本发明所提供的高精度在线氰化物水质分析仪包括进样阀组、定量输送模块、蒸馏模块、冷凝模块和吸收反应模块。能够就地取样检测，借助进样阀组和定量输送模块逐次向蒸馏模块输送空气、水样、质控样、缓冲剂、释放剂和显色剂等，借助蒸馏模块和冷凝模块的设置满足异烟酸-巴比妥酸法测定氰化物的蒸馏需求，由吸收反应模块及其定容机构和吸光度检测机构16吸收检测，借助显色反应确定氰化物含量。在检测完成后或下次检测前可通过定量输送模块以及排液泵21，通过交替开启或关闭电磁阀一5、电磁阀二6和电磁阀三18对各模块及管道进行排空和清洗，避免残余液影响下次检测。需要说明的是，电磁阀一5、电磁阀二6和电磁阀三18均为二通阀。

在本发明所提供的一种具体实施例中，高精度在线氰化物水质分析仪的设置可参考图1，进样阀组为多通阀，具体可采用两联六通阀1，通过不同的进口分别向定量输送模块及蒸馏模块输送空气、水样、显色剂、缓冲剂等。定量输送模块则包括连接进样阀组的进液管2和设置在进液管2的定量蠕动泵4，通过定量蠕动泵4向蒸馏模块定量输送试样，进液管2侧外侧壁相对设置双光耦检测器3，双光耦检测器3连接在定量蠕动泵4之前，用来检测定量蠕动泵4是否抽出水样等。

蒸馏模块包括连接进液管2的蒸馏杯7，蒸馏杯7采用石英杯，外部缠绕加热丝8，通过通电对蒸馏杯7内的试样进行加热，进一步地，蒸馏杯7内设有第一温度传感器，当第一温度传感器检测到加热温度达到预设温度后，加热丝8断电停止加热。蒸馏模块还包括朝向蒸馏杯7设置的第一冷却风扇9，带蒸馏完成后，可通过第一冷却风扇9对蒸馏杯7进行降温。冷凝模块连接蒸馏杯7，从蒸馏杯7馏出的蒸汽进入冷凝模块冷凝形成馏出液。

冷凝模块具体包括与蒸馏杯7连接的蛇形冷凝管10，为强化蛇形冷凝管10换热，加快馏出蒸汽冷凝，冷凝模块进一步包括朝向蛇形冷凝管10设置的第二冷却风扇11。此外，冷凝模块还可采用套管式换热器，内层管通馏出蒸汽，外层管通冷却水。蛇形冷凝管10连接连接防倒吸杯12，蛇形冷凝管10设置在防倒吸杯12的杯口处，避免将馏出液倒吸回蛇形冷凝管10。防倒吸杯12的杯底连接馏出液导管13，通过馏出液导管13将馏出液输送至吸收反应模块，通过吸收反应以供检测氰化物的含量。

吸收反应模块包括吸收反应杯14和第二温度传感器17，馏出液导管13延伸至吸收反应杯14的杯底，吸收反应杯14的侧壁具有内凹部，第二温度传感器17设置在吸收反应杯14的内凹部。定容机构采用相对设置在吸收反应杯14的液位检测器15，通过液位检测器15对馏出液进行定容，以便提高检测精度。吸光度检测机构16则包括相对设置吸收反应杯14两侧的LED光源和光电二极管，借助馏出液和显色剂反应后的吸光度检测水样的氰化物含量。

显然，定容机构采用液位检测器15时的设置不仅可以设置在吸收反应杯14的侧壁；还可采用如图2所示的吸收反应杯14，该吸收反应杯14还包括连通管，连通管与吸收反应杯14主体部形成一个连通器结构，液位检测器15设置在连通管，借助连通管的液位反映吸收反应杯14的液位，对馏出液进行定容。

为优化上述实施例，本发明所提供的高精度在线氰化物水质分析仪进一步包括智能控制模块，智能控制模块用来控制进样阀组、定量输送模块、蒸馏模块、冷凝模块、吸收反应模块、定容机构、吸光度检测机构16、电磁阀一5、电磁阀二6、电磁阀三18和排液泵21按照设定的流程自动运行，具体流程参考下述工作流程。智能控制模块还设置通讯机构，以便和远程控制平台进行通讯和遥控检测。智能控制模块通常包括集成泵阀接口板的测控电路板，可搭载基于安卓控制系统的操控屏，单独控制各个泵阀的启动闭合以及分析仪的运行。还可通过通讯模块远程通讯，实现实时数据的读取和分析仪的控制，避免检测人员中毒。

高精度在线氰化物水质分析仪的工作流程如下：

(1)将高精度在线氰化物水质分析仪接入电源，各试剂、纯水、废液桶等插入对应管路，开启电源，开机后自启动系统清洗。

(2)通过操作屏启动校准、做样、零核、量核等流程。这些流程调用研发工程师自定义氰化物分析的脚本文件，其调用测控电路板和软件功能的工具，是本领域技术人员自行定义的程序语言，通过测控电路板与操控屏控制分析仪中泵阀组件、加热丝8、冷却风扇、吸光度检测机构16等完成水样分析过程。

(3)以做样流程为例：

1)准备：仪表硬件状态正常、软件读写正常

2)排空管路：

a.排空吸收反应杯14：打开电磁阀三18、排液泵21，速度与时间自定义，关闭排液泵21、电磁阀三18；

b.排空阀组冷凝管：打开电磁阀一5、电磁阀二6、进样阀组的空气阀，定量蠕动泵4启动，速度与时间自定义，定量蠕动泵4停止抽动，关闭进样阀组的空气阀、电磁阀一5、电磁阀二6；

c.排空吸收反应杯14：打开电磁阀三18、排液泵21，速度与时间自定义，关闭排液泵21、电磁阀三18；

d.排空蒸馏杯7：打开电磁阀二6、排液泵21，时间与速度自定义，关闭排液泵21、电磁阀二6；

3)清洗管路：

a.进纯水：打开电磁阀一5、电磁阀二6、进样阀组的纯水阀，定量蠕动泵4启动，速度与时间自定义，定量蠕动泵4停止抽动，关闭进样阀组的纯水阀、电磁阀一5、电磁阀二6；

b.排空管路，见第2)步；

4)进吸收剂：

a.光耦检测：打开电磁阀一5、电磁阀二6、进样阀组的纯水阀，定量蠕动泵4启动，双光耦检测器3检测到水，定量蠕动泵4停止抽动，关闭电磁阀一5、电磁阀二6、进样阀组的纯水阀；

b.吸收剂定量：打开电磁阀一5、电磁阀二6、进样阀组的吸收剂阀，定量蠕动泵4启动，双光耦检测器3检测一直有水，速度与时间自定义，定量蠕动泵4停止抽动，关闭电磁阀一5、电磁阀二6和进样阀组的吸收剂阀；

c.完全进样：打开电磁阀一5、电磁阀二6、进样阀组的空气阀，定量蠕动泵4启动，速度与时间自定义，定量蠕动泵4停止抽动，关闭电磁阀一5、电磁阀二6和进样阀组的空气阀；

单次做样吸收剂用量1～5ml，根据吸收反应杯14的底部形状调节吸收剂使用量与浓度，以没过馏出液导管13管口为基准，馏出液导管13为连接蛇形冷凝管10并插入吸收反应杯14的部分。

5)进释放剂：

a.光耦检测：打开电磁阀一5、电磁阀二6、进样阀组的纯水阀，定量蠕动泵4启动，双光耦检测器3检测到水，定量蠕动泵4停止抽动，关闭电磁阀一5、电磁阀二6、进样阀组的纯水阀；

b.释放剂定量：打开电磁阀一5、电磁阀二6、进样阀组的释放剂阀，定量蠕动泵4启动，双光耦检测器3检测一直有水，速度与时间自定义，定量蠕动泵4停止抽动，关闭电磁阀一5、电磁阀二6和进样阀组的释放剂阀；

c.完全进样：打开电磁阀一5、电磁阀二6、进样阀组的空气阀，定量蠕动泵4启动，速度与时间自定义，定量蠕动泵4停止抽动，关闭电磁阀一5、电磁阀二6和进样阀组的空气阀；

单次做样释放剂用量1～5ml，建议使用2ml。

6)进水样：

a.光耦检测：打开电磁阀一5、电磁阀二6、进样阀组的纯水阀，定量蠕动泵4抽，双光耦检测器3检测到水，定量蠕动泵4停止抽动，关闭电磁阀一5、电磁阀二6、进样阀组的纯水阀；

b.水样定量：打开电磁阀一5、电磁阀二6、进样阀组的水样阀，定量蠕动泵4抽，双光耦检测器3检测一直有水，速度与时间自定义，定量蠕动泵4停止抽动，关闭电磁阀一5、电磁阀二6和进样阀组的水样阀；

c.完全进样：打开电磁阀一5、电磁阀二6、进样阀组的空气阀，定量蠕动泵4启动，速度与时间自定义，定量蠕动泵4停止抽动，关闭电磁阀一5、电磁阀二6、进样阀组的空气阀；

单次做样水样用量10～50ml，建议使用20ml，水样太少会使检出限较高，水样太多又会造成大量废液。

7)蒸馏，待第一温度检测器检测到加热温度达到设定温度时，开始计时，蒸馏时长可设置10～30min，以馏出液体积为水样体积的30％～50％为最佳，如使用20ml水样时，蒸馏流出6～10ml即可。加热丝通电加热时间约为15min，计时结束后测控电路板控制加热丝8断电停止加热，设定温度可以设置为100℃；

8)定容，打开电磁阀三18、电磁阀一5、进样阀组的纯水阀，定量蠕动泵4启动，速度自定义，液位检测器15检测到水时停止定量蠕动泵4，关闭进样阀组的纯水阀，打开进样阀组的空气阀，定量蠕动泵4启动，速度与时间自定义，定量蠕动泵4停止，关闭电磁阀三18、电磁阀一5和进样阀组的空气阀；；

9)入射光强检测，LED光源常开，光电二极管采集数据信号CH1，从测控电路板传输到操控屏；

10)进缓冲剂：

a.光耦检测：打开电磁阀三18、电磁阀一5、进样阀组的纯水阀，定量蠕动泵4抽，双光耦检测器3检测到水，定量蠕动泵4停止抽动，关闭电磁阀三18、电磁阀一5和进样阀组的纯水阀；

b.缓冲剂定量：打开电磁阀三18、电磁阀一5、进样阀组的缓冲剂阀，定量蠕动泵4抽，双光耦检测器3检测一直有水，速度与时间自定义，定量蠕动泵4停止抽动，关闭电磁阀三18、电磁阀一5和进样阀组的缓冲剂阀；

c.完全进样：打开电磁阀三18、电磁阀一5、进样阀组的空气阀，定量蠕动泵4抽，速度与时间自定义，定量蠕动泵4停止抽动，关闭电磁阀三18、电磁阀一5和进样阀组的空气阀；

单次做样缓冲剂用量1～10ml，建议使用4ml。

11)进氧化剂：

a.光耦检测：打开电磁阀三18、电磁阀一5、进样阀组的纯水阀，定量蠕动泵4抽，双光耦检测器3检测到水，定量蠕动泵4停止抽动，关闭电磁阀三18、电磁阀一5和进样阀组的纯水阀；

b.氧化剂定量：打开电磁阀三18、电磁阀一5、进样阀组的氧化剂阀，定量蠕动泵4抽，双光耦检测器3检测一直有水，速度与时间自定义，定量蠕动泵4停止抽动，关闭电磁阀三18、电磁阀一5和进样阀组的氧化剂阀；

c.完全进样：打开电磁阀三18、电磁阀一5、进样阀组的空气阀，定量蠕动泵4抽，速度与时间自定义，定量蠕动泵4停止抽动，关闭电磁阀三18、电磁阀一5和进样阀组的空气阀；

单次做样氧化剂用量0.5～2.5ml，建议使用0.6ml。；

12)进显色剂：

a.光耦检测：打开电磁阀三18、电磁阀一5、进样阀组的纯水阀，定量蠕动泵4抽，双光耦检测器3检测到水，定量蠕动泵4停止抽动，关闭电磁阀三18、电磁阀一5和进样阀组的纯水阀；

b.显色剂定量：打开电磁阀三18、电磁阀一5、进样阀组的显色剂阀，定量蠕动泵4抽，双光耦检测器3检测一直有水，速度与时间自定义，定量蠕动泵4停止抽动，关闭电磁阀三18、电磁阀一5和进样阀组的显色剂阀；

c.完全进样：打开电磁阀三18、电磁阀一5、进样阀组的空气阀，定量蠕动泵4抽，速度与时间自定义，定量蠕动泵4停止抽动，关闭电磁阀三18、电磁阀一5和进样阀组的空气阀；

单次做样显色剂用量0.5～5ml，建议使用2.4ml。；

13)混匀：

打开电磁阀三18、电磁阀一5、进样阀组的空气阀，定量蠕动泵4抽，速度与时间自定义，定量蠕动泵4停止抽动，关闭电磁阀三18、电磁阀一5和进样阀组的空气阀。；

14)显色静置：

无动作，等待5～30min，建议30℃静置10min、25℃静置15min、20℃静置20min；

15)透射光强检测，计算输出结果：

LED光源常开，光电二极管采集数据信号CH2，从电路板传输到安卓屏，根据公式A＝log(CH1/CH2)、C＝KA+B，计算输出结果C。

K、B值由纯水(C＝0)、质控样(C＝常数)校准计算得出，缺省时默认K＝1、B＝0；

16)排空管路：

a.排空吸收反应杯14：打开电磁阀三18、排液泵21，速度与时间自定义，关闭排液泵21、电磁阀三18；

b.排空阀组的蛇形冷凝管10：打开电磁阀一5、电磁阀二6、进样阀组的空气阀，定量蠕动泵4抽，速度与时间自定义，定量蠕动泵停止抽动，关闭进样阀组的空气阀、电磁阀一5、电磁阀二6；

c.排空吸收反应杯14：打开电磁阀三18、排液泵21，速度与时间自定义，关闭排液泵21、电磁阀三18；

d.排空蒸馏杯7：打开电磁阀二6、排液泵21，时间与速度自定义，关闭排液泵21、电磁阀二6；

17)清洗管路：

a.进纯水：打开电磁阀一5、电磁阀二6、进样阀组纯水阀，定量蠕动泵4抽，速度与时间自定义，定量蠕动泵4停止抽动，关闭进样阀组的纯水阀、电磁阀一5、电磁阀二6；

b.排空管路，见第2)步；

18)结束。

(4)分析仪任务完成，反馈检测结果给现场机或远程平台。更加详细的检测操作可参考《水质氰化物的测定容量法和分光光度法HJ 484-2009》中异烟酸-巴比妥酸法的相关要求。

本发明所提供的高精度在线氰化物水质分析仪由一套进样阀组、一套双光耦检测器3、定量蠕动泵4、一套蒸馏模块、一套冷凝模块、一套吸收反应模块、一套吸光度检测机构16、一套定容机构、一套智能控制模块及若干电磁阀与排液泵21组成。进样阀组采用两联六通阀1；双光耦定量模块包括一个定量蠕动泵4、一个双光耦检测器3；吸光度检测模块检测入射光强；智能控制模块控制第一冷却风扇9，第二冷却风扇11的以及加热丝8的通断电，通过第一温度传感器判断温度，达到100℃后计时蒸馏；蒸馏结束后通过进样阀组抽取纯水到吸收反应杯14，到达液位检测器15液位时停止，起到定容作用；继续通过进样阀组与定量模块依次精准定量抽取反应试剂进入吸收反应杯14，并且鼓入空气混匀反应液；显色反应10～30min后，吸光度检测模块检测其透射光强，实现氰化物含量的检测。

本发明所提供高精度在线氰化物水质分析仪，可以做到在采样点附近布设在线监测点位，现场实时抽取水样进行在线氰化物监测，样品自动检测周期短于1小时。替代氰化物实验室人工检测，解决了人工采样、保存样品、样品运输、离线实验室检测等繁琐步骤，实时监测保障了水样的初始状态，防止运输中水样变质等造成结果与当时当地水质不符。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体与另外几个实体区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本发明所提供的高精度在线氰化物水质分析仪进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。