一种海水高锰酸盐指数的测定系统及方法

技术领域

本发明涉及技术领域，尤其涉及一种海水高锰酸盐指数的测定系统及方法。

背景技术

现有高锰酸盐指数测定方法多采用国标法，国标法可实现高锰酸盐指数长期稳定地运行，并且准确性高。但是国标法并不适用于测定海水中的高锰酸盐指数，在现有的海水高锰酸盐指数的测定方法中，大多在实际运用中仍会产生沉淀，影响分析仪的正常运行。且采用国标法测定高锰酸盐指数的分析仪在现场运行一段时间后都会产生一种黑色物质（二氧化锰沉淀物），附着于管路中，难以清洗，不仅影响分析的准确性，且可能造成管路堵塞，影响测量的进行。故目前海水的高锰酸盐指数的测定基本上都是采用电极法测量，而电极法需要人工进行，人力成本较高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种海水高锰酸盐指数的测定系统及方法，其能够有效测定海水中高锰酸盐指数，保证海水高锰酸盐指数测定的准确性，而且不会产生沉淀影响分析，可以保证设备长期稳定地运行。

为达到上述目的，本发明公开了一种海水高锰酸盐指数的测定系统，其包括进样系统、消解系统和滴定系统；所述进样系统的进液端连接有第一空气管、纯水管、样品管、标液管、清洗剂管和若干药剂管，所述进样系统的出液端连接有出液管和至少一废液管；所述消解系统包括反应釜，所述反应釜连接有第二空气管、进液管和滴定管，所述出液管与进液管连接；所述滴定系统的进液端连接有滴定液管，所述滴定系统的出液端与滴定管连接。

优选地，所述进样系统包括进料阀组、蠕动泵和稀释阀组；所述进料阀组包括三通阀Q0～Q9，所述稀释阀组包括三通阀QC1、QC2和QB；所述废液管的数量为两根，分别为第一废液管和第二废液管。

所述三通阀Q0～Q9依次布设，且两两相邻的三通阀之间，上一级三通阀的公共端与下一级三通阀的常开端连接；其中，所述三通阀Q0的常闭端与第一空气管连接，所述三通阀Q0的常开端与纯水管连接，所述三通阀Q1的常闭端与样品管连接，所述三通阀Q2的常闭端与标液管连接，所述三通阀Q3～Q7对应的常闭端分别连接一药剂管，所述三通阀Q8的常闭端与清洗剂管连接，所述三通阀Q9的常闭端与第一废液管连接，所述三通阀Q9的公共端与蠕动泵的进液端连接。

所述三通阀QC1的公共端与蠕动泵的出液端连接，所述三通阀QC1的常开端与三通阀QC2的常开端连接，所述三通阀QC1的常闭端与三通阀QC2的常闭端连接，所述三通阀QC2的公共端与三通阀QB的公共端连接，所述三通阀QB的常闭端与进液管连接，所述三通阀QB的常开端与第二废液管连接。

优选地，所述滴定系统包括三通阀QE和注射泵，所述三通阀QE的常闭端与滴定液管连接，所述三通阀QE的公共端与注射泵连接，所述三通阀QE的常开端与滴定管连接。

优选地，所述消解系统还包括搅拌子、加热件、冷却风扇、灯具和检测器，所述搅拌子置于反应釜中，所述加热件缠绕设置在反应釜的外周，所述灯具设置在反应釜的两侧；所述检测器用于检测包括pH值和温度在内的参数。

本发明还公开了一种海水高锰酸盐指数的测定方法，采用上述任一项所述的海水高锰酸盐指数的测定系统实现，包括以下步骤：

润洗：采用待测水样对进样系统的管路进行润洗。

加药：将待测水样和药剂导入反应釜并反应；其中，药剂包括掩蔽剂、氧化剂、碱性药剂、酸性药剂和还原剂。

滴定：通过滴定系统向反应釜中滴加滴定液，根据滴定量得出结果。

清洗：采用纯水和清洗剂对消解系统进行水路清洗。

优选地，加药步骤中，待测水样和掩蔽剂先导入反应釜中并混合，然后将氧化剂和碱性药剂导入反应釜中进行消解，在消解完成后，导入酸性溶液并调节pH为中性偏酸，最后再导入还原剂。

优选地，消解过程中，消解温度控制在80～99℃，消解时间为800～1000s；在消解完成后且反应釜温度冷却至40～55℃后才导入酸性溶液。

优选地，导入酸性溶液将反应釜中的溶液pH调节至5～6。

优选地，在待测水样和掩蔽剂导入反应釜之后，先对进样系统的水路进行纯水清洗，然后在带入氧化剂和碱性药剂。

优选地，所述掩蔽剂为柠檬酸钠溶液，所述氧化剂和滴定液均为高锰酸钾溶液，所述碱性药剂为氢氧化钠溶液，所述酸性药剂为硫酸溶液，所述还原剂为草酸钠溶液，所述清洗剂为包括抗坏血酸的还原性溶液。

本发明具有以下有益效果：

本发明通过进样系统向消解系统进料，待测水样和药剂在反应釜中进行反应消解，最后再通过滴定系统向反应釜中缓慢滴入滴定液滴定，根据滴定量得到结果，进而有效地测定海水中高锰酸盐指数，保证海水高锰酸盐指数测定的准确性。在滴定结束后，通过纯水和清洗剂对水路进行清洗，清除有测定过程中可能生成的杂质，避免杂质沉淀影响分析，保证设备长期稳定地运行。此外，本发明的进程可以通过阀门控制，在结合控制器的情况下，可以实现自动化检测，进而大幅降低人工成本。

附图说明

图1为本发明测定系统的示意图。

主要部件符号说明：

10：进样系统，11：第一空气管，12：纯水管，13：样品管，14：标液管，15：清洗剂管，16：第一废液管，17：第二废液管，18：蠕动泵，R1～R5：药剂管，Q0～Q9：三通阀，QC1：三通阀，QC2：三通阀，QB：三通阀；

20：消解系统，21：反应釜，211：第二空气管，212：滴定管，22：搅拌子，23：加热件，24：冷却风扇，25：灯具，26：检测器；

30：滴定系统，31：滴定液管，32：注射泵，QE：三通阀。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。

如图1所示，本发明公开了一种海水高锰酸盐指数的测定系统，其包括进样系统10、消解系统20和滴定系统30。

进样系统10包括进料阀组、蠕动泵18和稀释阀组，其中，进料阀组包括三通阀Q0～Q9，稀释阀组包括三通阀QC1、QC2和QB。

进料阀组中，三通阀Q0～Q9按照编号次序依次排布，且两两相邻的三通阀之间，上一级三通阀的公共端与下一级三通阀的常开端连接，比如，三通阀Q0的公共端与三通阀Q1的常开端连接，三通阀Q1的公共端则与三通阀Q2的常开端连接，以此类推。三通阀Q0的常闭端与第一空气管11连接，该第一空气管11与大气连通。三通阀Q0的常开端与纯水管12连接。三通阀Q1的常闭端与样品管13连接，用于引入待测水样。三通阀Q2的常闭端与标液管14连接，用于抽取标准溶液（比如间苯二酚）进行校正，标准溶液只在需要校准仪器时才使用，仪器一般定期校准一次，以保证测定数据的有效性。校准时，使用标准溶液替代样品完成一次测定过程。三通阀Q3～Q7对应的常闭端分别连接一药剂管，具体地，三通阀Q3的常闭端连接R1药剂管，用于引入掩蔽剂；三通阀Q4的常闭端连接R2药剂管，用于引入酸性药剂；三通阀Q5的常闭端连接R3药剂管，用于引入碱性药剂；三通阀Q6的常闭端连接R4药剂管，用于引入氧化剂；三通阀Q7的常闭端连接R5药剂管，用于引入还原剂。三通阀Q8的常闭端与清洗剂管15连接，用于引入清洗剂。三通阀Q9的常闭端连接第一废液管16。三通阀Q9的公共端与蠕动泵18的进液端连接。

稀释阀组中，三通阀QC1的公共端与蠕动泵18的出液端连接，三通阀QC1的常开端与三通阀QC2的常开端连接，三通阀QC1的常闭端与三通阀QC2的常闭端连接，三通阀QC2的公共端与三通阀QB的公共端连接，三通阀QB的常闭端与出液管连接，三通阀QB的常开端与第二废液管17连接。三通阀QC1和三通阀QC2的常闭端之间连接的管路为稀释管路。

消解系统20包括反应釜21、搅拌子22、加热件23、冷却风扇24、LED灯具25和检测器26，加热件23为电阻丝，该电阻丝缠绕在反应釜21的外周，冷却风扇24置于反应釜21的一侧。搅拌子22置于反应釜21中，用于对反应釜21中的液体进行搅拌。LED灯具25则设置在反应釜21的两侧。检测器26则用于检测包括液体的pH值和反应釜21温度在内的参数。反应釜21连接有第二空气管211、进液管和滴定管212，第二空气管211、进液管和滴定管212连通反应釜21的内腔。第二空气管211与大气连通，进液管与出液管连接。

滴定系统30包括三通阀QE和注射泵32，三通阀QE的常闭端作为滴定系统30的进液端与滴定液管31连接，用于导入滴定液。三通阀QE的公共端与注射泵32连接，三通阀QE的常开端则作为滴定系统30的出液端与滴定管212连接。在需要进行滴定系统30工作时，三通阀QE打开，滴定液从三通阀QE的常闭端进入到公共端，然后利用注射泵32抽取滴定液，之后关闭三通阀QE，再由注射泵32向上推滴定液，滴定液从三通阀QE的常开端进入到反应釜21中，滴定液进入反应釜21的滴定速度很慢，以确保滴定的准确性。

基于同一发明构思，本发明还公开了一种海水高锰酸盐指数的测定方法，采用上述海水高锰酸盐指数的测定系统实现，包括以下步骤：

润洗

采用待测水样对进样系统10的管路进行润洗。打开三通阀Q1，利用蠕动泵18的运转从样品管13抽取待测水样进入到进样系统10的管路中，在待测水样需要稀释时，打开三通阀QC1和QC2，使得稀释管路中的稀释液（纯水）将待测水样稀释。待测水样随进样系统10的管路流径流走直至从第二废液管17排出。经过润洗，可以清除管路中原有的水样或药剂残留，进而保证当前测定的结果的准确性。

加药

将待测水样和药剂导入反应釜21并反应。其中，药剂包括掩蔽剂、氧化剂、碱性药剂、酸性药剂和还原剂。具体地，润洗完成后，打开三通阀Q3抽取掩蔽剂（柠檬酸钠溶液），掩蔽剂抽取完毕后，打开三通阀Q0和QB,待测水样和掩蔽剂导入反应釜21中,从第一空气管11抽取的空气可以起到混合反应釜21中液体的作用。掩蔽剂加入到待测水样中后，对海水中除高锰酸盐以外的会影响测定进行的的物质（比如钙、镁等）起到掩蔽作用，避免这些物质在碱性反应环境下生成沉淀，造成仪表无法正常运行。

在待测水样和掩蔽剂全部导入反应釜21后，关闭三通阀Q0和QB,抽取纯水对进样系统10中的全部管路进行清洗，清洗管路的水全部从第二废液管17排出。

上述清洗完成后，打开三通阀Q6并抽取氧化剂（高锰酸钾溶液），然后在打开三通阀Q5抽取碱性药剂（氢氧化钠溶液），为氧化提供碱性环境，这两个药剂打入反应釜21中混合，在高温消解条件下，高锰酸钾并将待测水样中的有机物（诸如：酚类、醛类、糖类、多糖类。蛋白质及油类等）和还原性物质（诸如：NO

滴定

通过滴定系统30缓慢地向反应釜21中滴加滴定液（高锰酸钾溶液），滴定液回滴到草酸钠消耗完，反应釜21中的溶液开始显现高锰酸钾的颜色。为了确保不因为滴定管212挂壁影响滴定量，故滴定过程反应釜21中的液体液位是没过滴定管212的，并且反应釜21中的搅拌子22一直在运行搅拌，每滴入一滴高锰酸钾溶液，都会迅速被搅拌开，一直到溶液开始显色，即高锰酸钾过量了，溶液开始有高锰酸钾的颜色了，即为滴定终点。最后，根据滴定量得出结果，完成读值和计算过程。

清洗

在滴定测量完成后，打开三通阀Q0和Q8，并抽取纯水和清洗剂对消解系统20进行水路清洗。清洗剂用于氧化溶解测定过程中可能生成的杂质，清洗剂为还原性液体，具体为以抗坏血酸为主的配制药剂，最后再用纯水清洗干净，通过蠕动泵反转，使得清洗液从第一废液管排出，再用纯水对反应釜进行清洗，确保无清洗液的残留后，反应釜排空为下一次测定作准备。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。