多功能液体分析系统和方法

技术领域

本发明涉及水质检测，特别涉及多功能液体分析系统和方法。

背景技术

基于流动分析技术的水环境参数湿化学分析技术因其自动化程度高、操作简单、化学性能好等优异特性，是国内外商品化及科研应用水质自动分析仪器研发的主要技术路线。

水质在线监测中，往往对监测数据的有效率要求高(＞90％)，因此各厂家仪器采用的流路方案均为：在泵阀的作用将样品与试剂下推入罐式反应容器内，之后混合溶液在容器内完成消解、显色、滴定、蒸馏等过程，最后进行光度检测并计算。然而，受制于反应单元的功能单一性，几乎所有水质在线监测仪器均存在通用性、扩展性较差的问题，一款仪表通常仅能实现单一指标或检测原理相同的一类化学参数的分析，这意味着在各类监测应用中，往往需配制多台仪器完成多指标的监测，随之带来便携性差、集成调试过程繁琐、监测平台占地面积大等一系列问题。此外，已有的反应单元均采用支撑压块-密封圈-反应容器挤压的方式，实现反应容器的耐高温高压密封，密封圈在长期高温高压环境下易老化失效，可靠性较低，而且更换密封圈需将整个反应单元拆分，维护难度大。

近年来，随着世界范围内对实现现场水质的快速筛查、准确定性定量、保障水质安全的关注和要求不断提升，研发功能强大、一机多能、可靠性高、维护简单的水质检测方法和仪器，已成为国内外水质检测方法和仪器开发迫在眉睫的任务。

发明内容

为解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种具有多种功能、密封效果好的多功能液体分析系统。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

多功能液体分析系统，所述多功能液体分析系统包括：

第一泵、第二泵和第三泵；

第一切换模块，所述第一切换模块用于使所述第一泵的出口选择性地连通第一容器的进口和第二容器的进口；

第一容器和第二容器，所述第一容器和第二容器分别具有进口和出口；所述第二泵和第三泵的出口分别连通所述第一容器的进口，所述第一容器的出口连通所述第二容器的进口；

第一阀和第二阀，所述第一阀设置在所述第二容器的进口的上游，所述第二阀设置在所述第二容器的出口的下游；

加热模块，所述加热模块用于加热所述第一容器和第二容器内的液体。

本发明的另一目的在于提供了应用上述多功能液体分析系统的多功能液体分析方法，该发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

应用上述多功能液体分析系统的液体分析方法，所述液体分析方法包括：

滴定过程，第一泵推动样品，样品通过第一切换模块进入所述第一容器内；所述第三泵向管路输出滴定溶液，第二泵将第一气体输入所述管路内，推动所述滴定溶液进入第一容器内，实现了样品的滴定；

消解过程，打开第一阀和第二阀，第一泵推动样品和试剂，样品和试剂通过第一切换模块进入所述第二容器内；关闭第一阀和第二阀，第二容器为封闭的空间；加热所述第二容器内的液体，实现了样品的消解；

吹脱过程，第一泵推动样品和试剂，样品和试剂通过第一切换模块进入所述第一容器内，加热所述第一容器内的液体；第一阀和第二阀打开，第二泵推动第一气体进入所述管路和第一容器内，第二气体依次穿过第一容器的出口和第二容器的进口，进入所述第二容器内，被第二容器内的吸收液吸收，实现了吹脱；

所述第一气体是对分析无影响或影响确定的气体。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：

1.同一套分析系统实现了多种功能；

提出了双容器设计，以及各容器间独特的流路连接方式，当控制泵、阀和切换模块使流路处于不同连通状态时，可分别实现滴定、蒸馏、吹脱、消解、显色功能；

以该分析系统为基础研发的水质在线监测仪表，具有一机多能的特性，一台仪表几乎适用于水中所有基于光度法分析的化学参数的自动分析，显著地降低仪器成本及检测成本，也显著了降低了占地面积；

2.密封效果好；

使用商品化的压紧件(如采用1/4-28螺钉)和密封件(如压环)，密封件与第二容器进口、出口平面间直接接触挤压，实现第二容器的耐高温高压密封，可靠性高，装配、维修简单高效；

第一延伸部的设计，隔离了密封件和第二容器出口(进口)，有效地防止了密封件受挤压而进入第二容器的进口和/或出口内。

附图说明

参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：

图1是根据本发明实施例的多功能液体分析系统的结构示意图。

具体实施方式

图1和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。

实施例1：

图1示意性地给出了本发明实施例的多功能液体分析系统的结构示意图，如图1所示，所述多功能液体分析系统包括：

第一泵11、第二泵12和第三泵13；

第一切换模块21，如多通道选向阀，所述第一切换模块21用于使所述第一泵11的出口选择性地连通第一容器31的进口和第二容器32的进口；

第一容器31和第二容器32，所述第一容器31和第二容器32分别具有进口和出口；所述第二泵12和第三泵13的出口分别连通所述第一容器31的进口，所述第一容器31的出口连通所述第二容器32的进口；

第一阀41和第二阀42，所述第一阀41设置在所述第二容器32的进口的上游，所述第二阀42设置在所述第二容器32的出口的下游；

加热模块(未示出)，所述加热模块用于加热所述第一容器和第二容器内的液体。

为了防止出现气泡，以及排气的方便，进一步地，第一容器31和第二容器32的下侧具有进口，上侧具有出口。

为了实现第二容器出口与第一管道的密封，以防止在第二容器内高温高压消解时发生泄漏，进一步地，所述第一阀和第二容器间具有第一管道，多功能液体分析系统还包括：

固定件，所述固定件具有第一通孔，所述第二容器的出口抵住固定件的第一通孔，所述第一通孔的内壁具有内螺纹；所述第一管道的端部具有沿其径向延伸的第一延伸部，所述第一延伸部的外径大于所述第二容器的出口的直径；

压紧件，所述压紧件设置在所述第一通孔内，所述压紧件的外缘具有与所述内螺纹匹配的外螺纹，所述压紧件具有适于所述第一管道穿过的第二通孔，所述第二通孔的直径小于所述第一延伸部的外径；

密封件，所述密封件套在所述第一管道上，且处于所述压紧件和第一延伸部之间；所述密封件被所述压紧件挤压而覆盖所述第一延伸部和第二容器的出口所在平面间的连接处，所述第一延伸部被所述密封件挤压而抵住所述第二容器的出口的所在平面。

为了实现第二容器进口与第二管道的密封，以防止在第二容器内高温高压消解时发生泄漏，进一步地，所述第二阀和第二容器间具有第二管道，所述第二管道和第二容器的进口间的密封方式与第一管道和第二容器的出口间的密封方式相同。

为了实现第二容器的固定，以实现其进口和出口处的密封，进一步地，所述第二容器的进口处的固定件和第二容器的出口处的固定件相对固定，所述第二容器被夹在二个固定件之间。

为了共用部分管路以降低结构复杂度，，进一步地，所述多功能液体分析系统还包括：

第二切换模块22，所述第二切换模块22设置在所述第二容器32的进口的上游，用于使所述第二容器32的进口选择性地连通所述第一切换模块21和第一容器31的出口；

第三切换模块23，所述第三切换模块23设置在所述第一容器31的进口的上游，用于使所述第一容器31的进口选择性地连通所述第二泵12和第三泵13的出口。

本发明实施例的液体分析方法，也即应用本实施例的多功能液体分析系统的液体分析方法，所述液体分析方法包括：

滴定过程，第一泵11推动样品，样品通过第一切换模块21进入所述第一容器31内；所述第三泵13向管路输出滴定溶液，第二泵12将第一气体输入所述管路内，推动所述滴定溶液进入第一容器31内，实现了样品的滴定；

消解过程，打开第一阀41和第二阀42，第一11泵推动样品和试剂(可以分时间进行)，样品和试剂通过第一切换模块21进入所述第二容器32内；关闭第一阀41和第二阀42，第二容器32为封闭的空间；加热模块加热所述第二容器32内的液体，实现了样品的消解；

吹脱过程，第一泵11推动样品和试剂(可以分时间进行)，样品和试剂通过第一切换模块21进入所述第一容器31内，加热模块加热所述第一容器31内的液体；第一阀41和第二阀42打开，第二泵12推动第一气体进入所述管路和第一容器31内，第二气体依次穿过第一容器31的出口和第二容器32的进口，进入所述第二容器32内，被第二容器32内的吸收液吸收，实现了吹脱；

所述第一气体是对分析无影响或影响确定的气体。

为了实现多功能，进一步地，在消解过程中，实现了显色功能；在吹脱过程中，实现了蒸馏功能。

实施例2：

根据本发明实施例1的多功能液体分析系统和方法在水质检测中的应用例。

在该应用例中，如图1所示，第一容器31和第二容器32的下侧具有进口，上侧具有出口；所述第一切换模块21是多通道选向阀，第二切换模块22和第三切换模块23均采用电磁三通阀，第三切换模块23的出口连通第一容器31的下侧进口；第一管道连通了第二容器32的上侧出口和第一阀41，第二管道连通了第二容器32的下侧进口和第二阀42，第一管道和第二容器的上侧出口间的密封方式与第二管道和第二容器的下侧进口间的密封方式相同，均采用了固定件、压紧件和密封件；固定件的第一通孔的内壁具有环状阻挡件或环状台阶，用于第二容器的出口(进口)抵住该环状阻挡件或环状台阶，使得第二容器的进口处的固定件和第二容器的出口处的固定件将第二容器夹在中间；压紧件使用1/4-28螺钉，密封件使用柔性的压环，密封件的内径小于第一延伸部的外径，第二延伸部的外径大于第一延伸部的外径；加热模块用于加热第一容器和第二容器内的液体。

本发明实施例的液体分析方法，也即应用本实施例的多功能液体分析系统的液体分析方法，所述液体分析方法包括：

滴定过程，第一泵11推动样品，样品通过第一切换模块21进入所述第一容器31内；所述第三泵13推动滴定溶液，微升级滴定溶液穿过第三切换模块23进入管路；第二泵12推动第一气体，第一气体穿过所述第三切换模块23进入所述管路内，推动所述微升级滴定溶液从第一容器31的下侧进口进入第一容器31内，实现了样品的滴定；

消解和显色过程，打开第一阀41和第二阀42，第一泵11推动样品和试剂(分时间进行)，样品和试剂依次通过第一切换模块21和第二容器32的下侧进口进入所述第二容器32内；关闭第一阀41和第二阀42，第二容器32为封闭的空间；加热所述第二容器32内的液体，实现了样品的消解和显色；

吹脱过程，第一泵11推动样品和试剂(分时间进行)，样品和试剂通过第一切换模块21进入所述第一容器31内，加热所述第一容器31内的液体；第一阀41和第二阀42打开，第二泵12推动第一气体进入所述管路和第一容器31内，逸出第一容器31液面的第二气体依次穿过第一容器31的出口和第二容器32的进口，进入所述第二容器32内，被第二容器32内的吸收液吸收，实现了吹脱和蒸馏；

所述第一气体是对分析无影响或影响确定的气体。

在上述实施例中，用第一泵将样品和试剂送入第一容器和第二容器，并不意味着仅仅使用一个泵，当然也可使用二个泵分别将样品和试剂送入第一容器和第二容器，仅使用一个泵和使用二个泵均属于“第一泵”的范畴。