一种阴离子表面活性剂在线分析仪

技术领域

本发明涉及环境监测技术领域，更具体地说，涉及一种阴离子表面活性剂在线分析仪。

背景技术

阴离子表面活性剂属于重要的化工原料，进入水中后聚集在水及其他微粒表面，当水体中的阴离子表面活性剂达到一定浓度时，产生泡沫或发生乳化现象，在水体表面形成泡沫覆盖层，从而阻断大气与水间氧气的交换，导致水质恶化，危害水生生物。国内部分河流阴离子表面活性剂的超标率也在不断增大，为了改善环境、控制污染、提高水质水平、保障人民群众的身心健康，测定水质中阴离子表面活性剂显得尤为重要。

常用的阴离子表面活性剂测量方法有亚甲蓝分光光度法和流动注射-亚甲蓝分光光度法，阳离子染料亚甲蓝与阴离子表面活性剂作用，生成蓝色的盐类，统称亚甲蓝活性物质(MBAS)。该生成物经过多次氯仿萃取和洗涤的过程，最后定容，用分光光度计在波长652nm处测量氯仿层的吸光度。

现有的检测方式主要以人工检测和实验室自动化仪器检测为主，人工检测的缺点是标液的配制以及操作的方法都无法得到标准化，如萃取时的振荡时间和振荡力度，不能确保每一次的实验都是统一标准的，易发生误差；而实验室仪器检测的缺点是不能实现在线监测水样，每次水样的测试数据都需要手动进样和手工采样，然后从手工监测点将水样运输至实验室进行测试，运输的过程中可能会因为环境变化使得水样中的活性成分发生改变，两种检测方法都存在操作繁琐、分析步骤复杂，耗时耗力的问题。

因此，如何解决现有检测方式中存在的易产生误差、操作繁琐且耗时耗力的问题，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种阴离子表面活性剂在线分析仪，提高检测的准确性与便捷性，避免检测过程中对实验人员为危害。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种阴离子表面活性剂在线分析仪，包括管路接头、控制模块以及分别信号连接于所述控制模块的进样模块、萃取检测模块、洗涤模块、排液模块和换向阀组件，所述管路接头包括相互连通的A接口、B接口、C接口和D接口，所述换向阀组件包括E接口以及可分别与所述E接口控制导通的F接口和G接口，所述E接口通过管路连接于所述B接口，所述F接口连通于外界大气；

所述进样模块包括主管路以及可分别与所述主管路控制导通的12个外接接口，所述主管路的出口端通过管路连接于所述A接口；所述主管路与所述A接口之间的管路上串联有双光耦定量组件与第一定量泵；

所述萃取检测模块包括第一杯体、气泵以及单向阀以及设于所述第一杯体上方的第一搅拌装置，所述第一杯体的底部设有吸光度检测装置，所述第一杯体的下端开口通过管路连接于所述G接口，所述气泵的出气口通过管路连接于所述单向阀的进气口，所述单向阀的出气口通过管路连接于所述第一杯体与所述G接口之间的管路；

所述洗涤模块包括第二杯体以及设于所述第二杯体上方的第二搅拌装置，所述第二杯体的下端开口通过管路连接于所述C接口，所述第二杯体与所述C接口之间的管路上串联有第二定量泵；

所述排液模块包括排液泵，所述排液泵通过管路连接于所述D接口。

优选的，所述换向阀组件为三通换向阀。

优选的，所述管路接头为十字型接头。

优选的，所述第一定量泵与所述第二定量泵均为蠕动泵。

优选的，所述吸光度检测装置包括LED灯光源以及光电二极管。

优选的，所述排液泵的进口端连接于所述D接口，所述排液泵的出口端连接于用于收集废液的废液收集箱。

优选的，所述进样模块包括第一主管路、可分别与所述第一主管路控制导通的6个第一外接接口、第二主管路以及可分别与所述第二主管路控制导通的6个第二外接接口，所述第一主管路的出口端通过管路连接于所述A接口，所述第二主管路的出口端连通于所述第一主管路进口端，6个所述第一外接接口分别与萃取剂输送管路、显色剂输送管路、缓冲液输送管路、洗涤液输送管路、高标输送管路以及备用管路连接，6个所述第二外接接口分别与空气输送管路、纯水输送管路、清洗液输送管路、水样输送管路、质控样输送管路、低标输送管路连接。

优选的，所述第一杯体的上部设有第一排气孔，所述第一排气孔通过管路连接于第一尾气处理模块。

优选的，所述第二杯体的上部设有第一排气孔，所述第二排气孔通过管路连接于第二尾气处理模块。

优选的，第一尾气处理模块与所述第二尾气处理模块均包括活性炭。

本发明所提供的阴离子表面活性剂在线分析仪，控制模块可根据预设程序，自动控制各种类溶液的配置，且利用双光耦定量组件、第一定量泵、第二定量泵能够准确定量的抽取溶液，将进样、计量、反应、萃取、洗涤和测量等步骤全自动化，且具有取样体积小与取样精确的优点，能够实现对水质阴离子表面活性剂含量的自动、快速分析，为水质阴离子表面活性剂长期准确监测提供可靠保障。且本发明所有组件均可固定在安装板上，装置轻巧，可安装在水站中，实现水质阴离子表面活性剂在线监测。解决了人为操作的不确定性，避免了有毒萃取剂对实验人员及环境的害较，缩短分析的时间。另外，还可根据不同的水质情况，设置合理有效的处理步骤，减少有毒萃取剂的用量。

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为本发明所提供阴离子表面活性剂在线分析仪具体实施例的示意图。

其中，10-第一主管路、11-萃取剂输送管路、12-显色剂输送管路、13-缓冲液输送管路、14-洗涤液输送管路、15-备用管路、16-高标输送管路、20-第二主管路、21-空气输送管路、22-纯水输送管路、23-清洗液输送管路、24-水样输送管路、25-质控样输送管路、26-低标输送管路、30-第一定量泵、31-双光耦定量组件、40-管路接头、41-换向阀组件、50-排液泵、60-第二定量泵、70-气泵、71-单向阀、80-第一杯体、81-第一搅拌装置、82-第一尾气处理模块、83-吸光度检测装置、90-第二杯体、91-第二搅拌装置、92-第二尾气处理模块。

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。

本发明的核心是提供一种阴离子表面活性剂在线分析仪，提高检测的准确性与便捷性，避免检测过程中对实验人员为危害。

请参考图1，图1为本发明所提供阴离子表面活性剂在线分析仪具体实施例的示意图。

本发明所提供的阴离子表面活性剂在线分析仪，包括管路接头40、控制模块以及分别信号连接于控制模块的进样模块、萃取检测模块、洗涤模块、排液模块和换向阀组件41，管路接头40包括相互连通的A接口、B接口、C接口和D接口，换向阀组件41包括E接口以及可分别与E接口控制导通的F接口和G接口，E接口通过管路连接于B接口，F接口连通于外界大气；

进样模块包括主管路以及可分别与主管路控制导通的12个外接接口，主管路的出口端通过管路连接于A接口；主管路与A接口之间的管路上串联有双光耦定量组件31与第一定量泵30；

萃取检测模块包括第一杯体80、气泵70以及单向阀71以及设于第一杯体80上方的第一搅拌装置81，第一杯体80的底部设有吸光度检测装置83，第一杯体80的下端开口通过管路连接于G接口，气泵70的出气口通过管路连接于单向阀71的进气口，单向阀71的出气口通过管路连接于第一杯体80与G接口之间的管路；

洗涤模块包括第二杯体90以及设于第二杯体90上方的第二搅拌装置91，第二杯体90的下端开口通过管路连接于C接口，第二杯体90与C接口之间的管路上串联有第二定量泵60，且第二定量泵60为双向泵；

排液模块包括排液泵50，排液泵50通过管路连接于D接口。

其中，进料模块包括主管路以及可与主管路控制导通的12个外接接口，每个外接接口均用于与一种输送溶液的管路连接，12个外接接口一一对应的连接于萃取剂输送管路11、显色剂输送管路12、缓冲液输送管路13、洗涤液输送管路14、高标输送管路16、空气输送管路21、纯水输送管路22、清洗液输送管路23、水样输送管路24、质控样输送管路25、低标输送管路26连接。

主管路的出口端连接有双光耦定量组件31与第一定量泵30，控制模块通过控制主管路上的12个外接接口的开闭，可使任意外界输送管路与主管路导通，同时，控制模块通过控制双光耦定量组件31与第一定量泵30可精准的抽取所需要的溶液。

使用时，控制模块按照预设程序控制主管道上的相应的外接接口依次打开，并通过双光耦定量组件31与第一定量泵30精准依此抽取水样、缓冲液、显色剂和萃取剂于第一杯体80中。

第一杯体80为萃取检测的容器，第一杯体80上方设有第一搅拌装置81，第一搅拌装置81用于搅拌第一杯体80内的溶液，以加快反应，并提高萃取效率。气泵70用于向第一杯体80内有序的鼓泡，以提高搅拌和萃取的效率，使第一杯体80内的溶液充分反应，保证检测效果。单向阀71设于气泵70的出气端，可防止气体反流，进而可防止液体流入气泵70。

第一杯体80的底部设有吸光度检测装置83，吸光度检测装置83包括光源与光电二极管。第一杯体80内的溶液搅拌完成后，控制模块控制关闭第一搅拌装置81与气泵70，静置溶液分层，光源发射652nm的单色光，根据朗伯比尔定律，通过控制模块和光电二极管记录通过待测水样前的入射光强度与该光通过待测水样后的透射光强度的比值，并以10为底数的对数，即可获得吸光度值，再代入标准工作曲线，得到待测水样中阴离子表面活性剂的浓度。

洗涤模块包括第二杯体90、设于第二杯体90上方的第二搅拌装置91和设于第二杯与第一杯体80之间的管路上的第二定量泵60，且第二定量泵60为双向泵，即在控制模块的控制下，第二定量泵60可将第二杯体90中的溶液抽送至第一杯体60中，也可将第一杯体60中的溶液抽送至第二杯体90中。其中，第一搅拌装置81与第二搅拌装置91均包括搅拌电极与搅拌扇叶。

若第一杯体80中的待测水样的干扰阴离子含量较多时，通过双光耦定量组件31和第一定量泵30精准抽取洗涤液于第二杯体90中后，并通过控制模块控制第二定量泵60开启，以使第二定量泵60从第一杯体80中精准定量抽取下层溶液于第二杯体90中，开启第二搅拌装置91，第二杯体90中的搅拌扇叶高速搅动，使其充分反萃取，关闭第二搅拌装置91，静置溶液分层。再通过第二定量泵60从第二杯体90中精准定量抽取下层溶液于第一杯体80中，检测其吸光度。

排液模块包括一个排液泵50，排液泵50连接于第一杯体80与第二杯体90的的下端，主要用于启动时和分析结束后排空装置内的溶液。

考虑到控制模块的具体设置，优选的，控制模块包括一个测控电路板、一个泵阀接口板，搭载安卓控制系统的操作屏，一体化智能控制模块由安卓控制屏幕以及单片机组成。安卓屏幕优选了一款性能良好、存储空间大及运算速度快的设备，并且搭载主控软件用于操作、展示经过系统运行的整个流程和单独控制调试过程，可直观显示数据分析结果及其他相关必要过程参数，方便人机交互，人机交互界面友好。

自动配液输送等预设流程通过单片机写入安卓屏，通过系统自动调用运行。也可单独控制整个系统中单个泵阀的启闭，方便工作人员的调试。智能控制模块支持市电或蓄电池两种供电方式，可满足不同工况条件下使用。

具体操作流程如下：

1、控制打开光源。

2、排液：启动排液泵50，排空装置及管路中留存的废液。

3、清洗：控制打开清洗液输送管路23所连接的外接接口，使其与主管路导通，其他外接接口保持关闭，抽取清洗液清洗装置及管路，通过排液泵50排空装置及管路中的清洗液后，再抽取纯水清洗装置及管路，排空装置及管路中的纯水。

4、读取参比光强：控制打开纯水输送管路22所连接的外接接口，使其与主管导通，其他外接接口保持关闭，利用第一定量泵30和双光耦定量组件31精准抽取1ml纯水于第一杯体中，再控制打开萃取剂输送管路11所连接的外接接口，使其与主管路导通，其他外接接口保持关闭，，利用第一定量泵30和双光耦定量组件31精准抽取1.0ml萃取剂氯仿于第一杯体80中，并读取其参比光强。

5、排液：启动排液泵50，排空第一杯体中留存的液体。

6、进水样：控制打开水样输送管路24所连接的外接接口，使其与主管路导通，其他外接接口保持关闭，利用第一定量泵30和双光耦定量组件31精准抽取10.0ml水样于第一杯体80中，此时，第二定量泵60与排液泵50均处于关闭状态，且换向阀组件41的E接口与G接口导通，以使水样经管路接头40的A接口与B接口，进入换向阀组件41，最终经换向阀组件41的E接口与G接口，进入第一杯体80中。

7、调pH：控制打开缓冲液输送管路13所连接的外接接口，使其与主管路导通，其他外接接口保持关闭，控制第一定量泵30和双光耦定量组件31精准抽取0.1ml缓冲液于第一杯体80中，可将水样的pH调节至弱碱性。

8、显色：控制打开显色剂输送管路12所连接的外接接口，使其与主管路导通，其他外接接口保持关闭，利用第一定量泵30和双光耦定量组件31精准抽取2.5ml显色剂于第一杯体80中。

9、萃取：控制打开萃取剂输送管路11所连接的外接接口，使其与主管路导通，其他外接接口保持关闭，利用第一定量泵30和双光耦定量组件31精准抽取1.5ml萃取剂于第一杯体中，控制打开第一搅拌装置81，使搅拌扇叶在第一杯体80中快速搅动，同时，控制打开气泵70，气泵70可有序稳定地向第一杯体80中鼓泡，使其充分反应，提高搅拌的效率，搅拌1min后，关闭第一搅拌装置81与气泵70，显色剂可与水样中阴离子表面活性剂反应生成亚甲蓝活性物质(MBAS)，并且可被氯仿萃取。

10、静置分层：静置溶液1min后，溶液分层，上层为水相，下层为含有亚甲蓝活性物质的有机相。

11、吸光度检测：

若水样中干扰离子的含量较低，可直接检测其在652nm处的吸光度值，并代入标准工作曲线，即可得到水样中阴离子表面活性剂的浓度；

若水样中干扰离子的含量较高，控制打开洗涤液输送管路14所连接的外接接口，使其与主管路导通，其他外接接口保持关闭，同时控制换向阀组件41的E接口与F接口导通，即换向阀组件41的连通于外界大气，排液泵50处于关闭状态，先利用第一定量泵30、双光耦定量组件31和第二定量泵60端精准抽取5ml洗涤液于第二杯体90中，控制换向阀组件41的E接口与G接口导通，利用第二定量泵60精准抽取第一杯体80中1.5ml下层有机相于第二杯体90中，再控制换向阀组件41的E接口与F接口导通，利用空气和第二定量泵60将管路中的下层有机相推动进入第二杯体中，控制开启第二搅拌装置91，搅拌1min后，关闭第二搅拌装置91，静置溶液1min后，溶液分层，上层为水相，下层为含有亚甲蓝活性物质的有机相。

打开排液泵50，控制换向阀组件41的E接口与G接口导通，排空第一杯体80中的残留液体，第一定量泵30与排液泵50关闭，利用第二定量泵60精准抽取第二杯体90中1.5ml下层有机相于第一杯体80中，检测其在652nm处的吸光度值，并代入标准工作曲线，即可得到水样中阴离子表面活性剂的浓度。

12、排液：打开排液泵50，排空装置及管路中留存的废液。

13、清洗：控制打开清洗液输送管路23所连接的外接接口，使其与主管路导通，其他外接接口保持关闭，抽取清洗液乙醇清洗装置及管路，排空装置及管路中的清洗液乙醇后；抽取纯水清洗装置及管路，排空装置及管路中的纯水。

本发明所提供的阴离子表面活性剂在线分析仪，控制模块可根据预设程序，自动控制各种类溶液的配置，且利用双光耦定量组件31、第一定量泵30、第二定量泵60能够准确定量的抽取溶液，将进样、计量、反应、萃取、洗涤和测量等步骤全自动化，且具有取样体积小与取样精确的优点，能够实现对水质阴离子表面活性剂含量的自动、快速分析，为水质阴离子表面活性剂长期准确监测提供可靠保障。且本发明所有组件均可固定在安装板上，装置轻巧，可安装在水站中，实现水质阴离子表面活性剂在线监测。解决了人为操作的不确定性，避免了有毒萃取剂对实验人员及环境的害较，缩短分析的时间。另外，还可根据不同的水质情况，设置合理有效的处理步骤，减少有毒萃取剂的用量。

在上述实施例的基础之上，考虑到换向阀组件41具体设置方式，作为一种优选，换向阀组件41为三通换向阀。在上述实施例的基础之上，作为一种优选，管路接头40为十字型接头。三通换向阀信号连接于控制模块，以根据需要，控制三通换向阀的E接口与F接口或G接口导通。十字型接头主要起到连接管路的作用。

在上述实施例的基础之上，考虑到第一定量泵30与第二定量泵60的具体选择，作为一种优选，第一定量泵30与第二定量泵60均为蠕动泵。蠕动泵由三部分组成：驱动器，泵头和软管。流体被隔离在泵管中、可快速更换泵管、流体可逆行、可以干运转，具有维修费用低等特点。

在上述实施例的基础之上，作为一种优选，吸光度检测装置83包括LED灯光源以及光电二极管。LED光源发射652nm的单色光，通过控制模块和光电二极管记录通过待测水样前的入射光强度与该光通过待测水样后的透射光强度比值，并以10为底数的对数，即可获得吸光度值，再代入标准工作曲线，得到待测水样中阴离子表面活性剂的浓度。

在上述实施例的基础之上，作为一种优选，排液泵50的进口端连接于D接口，排液泵50的出口端连接于用于收集废液的废液收集箱，以用于收集废液。

在上述实施例的基础之上，作为一种优选，进样模块包括第一主管路10、可分别与第一主管路10控制导通的6个第一外接接口、第二主管路20以及可分别与第二主管路20控制导通的6个第二外接接口，第一主管路10的出口端通过管路连接于A接口，第二主管路20的出口端连通于第一主管路10进口端，6个第一外接接口分别与萃取剂输送管路11、显色剂输送管路12、缓冲液输送管路13、洗涤液输送管路14、备用管路15以及高标输送管路16连接，6个第二外接接口分别与空气输送管路21、纯水输送管路22、清洗液输送管路23、水样输送管路24、质控样输送管路25、低标输送管路26连接。

本实施例中，将清洗液输送管路23、纯水输送管路22等第二主管道，即将清洗液输送管路23、纯水输送管路22等设置主管道的外端，如此，在对整个管路进行清洗时，能够确保所有的管路与装置均能够被清洗到，保证清洗的彻底性。

在上述实施例的基础之上，作为一种优选，第一杯体80的上部设有第一排气孔，第一排气孔通过管路连接于第一尾气处理模块82。相应的，第二杯体90的上部设有第二排气孔，第二排气孔通过管路连接于第二尾气处理模块92。具体的，第一尾气处理模块82与第二尾气处理模块92均包括活性炭。

本实施例中，考虑到检测的过程中，使用了有毒萃取剂氯仿，氯仿会作用于中枢神经系统，具有麻醉作用。其对眼睛、粘膜、呼吸道及皮肤有刺激作用，吸入过量可能致死，对实验人员及环境危害较大。因此，在第一杯体80与第二杯体90的侧上端都增加了尾气处理模块，由于氯仿易挥发，利用活性炭能够有效吸附挥发的氯仿，有效地防止了分析过程中氯仿的挥发，进一步避免对实验人员以及环境的危害。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本发明所提供的阴离子表面活性剂在线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。