一种重金属水质检测装置

技术领域

本发明涉及水质检测技术领域，尤其涉及一种重金属水质检测装置。

背景技术

重金属污染指由重金属或其化合物造成的环境污染。重金属污染主要表现在水污染中，为了避免重金属污染对生态环境的破坏，2011年4月初，中国首个“十二五”专项规划——《重金属污染综合防治“十二五”规划》获得国务院正式批复，防治规划力求控制5种重金属(铅、汞、镉、铬和类金属砷)。

为了严控重金属对水质的污染，高效的对水中重金属进行准确检测是非常重要的，为此，现有技术提出多种重金属检测手段，如原子吸收光谱和电感耦合等离子体等技术手段，虽然其可以检测痕量水平的重金属浓度，然而其需要借助高达数万到几十万美元的仪器进行测试，这些仪器不仅昂贵笨重，所需试剂繁多，且不适宜现场大规模勘测。

为此，本发明提供一种重金属水质检测装置。

发明内容

为了解决上述现有技术中的不足，本发明提供一种重金属水质检测装置。

本发明的一种重金属水质检测装置是通过以下技术方案实现的：

一种重金属水质检测装置，包括预处理装置、预检测装置、定量检测装置以及控制装置；

所述预处理装置上分别设置有用于通入待测水样的第一进水口、以及第一出水口，所述预处理装置内设置有过滤池和第一搅拌件，以除去待检测水样中的固体悬浮物，并使其在检测时始终保持均一的水体状态；

所述预检测装置上分别设置有第二进水口、第二出水口，所述第一进水口通过第一管道与所述第一出水口连通，所述预检测装置一端设置有用于加入重金属螯合剂的第一进料口，且所述预检测装置内设置有第二搅拌件和浊度传感器；

所述定量检测装置一侧设置有第三进水口，所述第三进水口通过第二管道与所述第一出水口连通，用于对待测水样中重金属离子的含量进行检测；

所述控制装置包括控制器，以及所述控制器电性连接的控制面板、显示屏体及数据储存模块；所述控制器分别与所述第一搅拌件、第二搅拌件和浊度传感器电性连接。

进一步地，所述定量检测装置包括检测池、药剂储存池、聚光透镜、激光发生器及光电传感器；

所述检测池两侧壁上相对设置有透明窗口，所述检测池内设置有第三搅拌件和声传感器；所述第三进水口设置于所述检测池一侧，且所述检测池上还设置有第二进料口；

所述药剂储存池内放置有声信号增强剂，所述药剂储存池一侧设置有出药口，所述出药口通过第三管道与所述第二进料口连通；

所述聚光透镜与所述光电传感器均与所述控制器电性连接，且分别设置于所述检测池的两侧，且与所述透明窗口位于同一水平位置上；

所述激光发生器设置于所述聚光透镜远离所述检测池一侧，与所述控制器电性连接。

进一步地，所述预检测装置内还设置有pH检测器，所述pH检测器与所述控制器电性连接。

进一步地，所述定量检测装置内设置有安装块，所述聚光透镜滑配连接于所述安装块上；且所述聚光透镜传动连接有驱动件，所述驱动件与所述控制器电性连接，驱动所述聚光透镜与所述透明窗口之间的距离。

进一步地，所述第三管道上设置有第三控制阀，所述第三控制阀与所述控制器电性连接。

进一步地，所述第一管道上设置有第一控制阀，所述第一控制阀与所述控制器电性连接；

所述第二管道上设置有第二控制阀，所述第二控制阀与所述控制器电性连接。

进一步地，所述安装块上开设有滑槽；所述聚光透镜上设置有与所述滑槽相匹配的滑块，所述聚光透镜通过所述滑块滑配连接于所述安装块上。

进一步地，所述驱动件为电动伸缩杆。

进一步地，所述过滤池水平设置于所述预处理装置内，所述过滤池底部设置有若干个过滤孔；且所述过滤池底部与所述预处理装置的底部之间形成用于存放过滤后待测水样的储液腔，所述第一出水口设置于所述储液腔的底部；

所述搅拌件设置于所述储液腔内，对所述储液腔内过滤处理后的水样进行搅拌处理，使其在检测时始终保持均一的水体状态。

进一步地，所述数据储存模块中存储有浊度阈值，所述浊度阈值为达标水质中所允许的最高重金属含量的水体中在重金属螯合剂的螯合作用前后的浊度差。

进一步地，还包括废水储存箱，所述废水储存箱一侧设置有第四进水口，所述第四进水口通过第四管道与所述第一出水口、及所述预检测装置上的第二出水口连通；

且所述第四管道上设置有第四控制阀和第五控制阀，所述第四控制阀和第五控制阀均与所述控制器电性连接；

所述第四控制阀位于所述第一出水口与所述第四进水口之间；

所述第五控制阀位于所述第二出水口与所述第四进水口之间。

进一步地，还包括储水箱，所述储水箱一端设置有第五出水口，所述第五出水口分别通过第五管道与所述第二进水口、及所述第三进水口连通；

且所述第五管道上设置有第六控制阀和第七控制阀，所述第六控制阀和第七控制阀均与所述控制器电性连接；

所述第六控制阀位于所述第二进水口与所述第五出水口之间；

所述第七控制阀位于所述第三进水口与所述第五出水口之间。

进一步地，所述控制装置还包括指示灯和蜂鸣器，所述指示灯和蜂鸣器均与所述控制器电性连接。

进一步地，所述重金属螯合剂为DTC类重金属重金属螯合剂。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

本发明提供一种重金属水质检测装置，包括预处理装置、预检测装置、定量检测装置以及控制装置；待测水样由第一进水口进入预处理装置内，待测水样首先通过预处理装置内部的过滤池进行过滤处理，以除去待检测水样中的固体悬浮物等杂质，避免水样中的杂质对水样的浊度造成影响，从而影响后续检测结果的准确性。经过滤池进行过滤处理后水样由过滤池底部的过滤孔流出并进入预处理装置底部，通过控制面板输入启动第一搅拌件的指令，该指令由控制器传递给第一搅拌件，进而通过第一搅拌件实现对预处理装置底部的水样进行搅拌处理，将一定量的搅拌均一的水样由预处理装置底部的第一出水口经过第一管道输送至第二进水口后导入预检测装置内，从而使得进入预检测装置内的水样保持均一的水体状态，从而提高了检测的准确性。

通过浊度传感器对于进入预检测装置内的水样进行第一次浊度检测，然后由第一进料口加入一定量的重金属螯合剂，开启第二搅拌件，在第二搅拌件的搅拌作用下使得重金属螯合剂与水样中的重金属离子发生螯合形成絮状物沉淀，从而使得水样中的浊度增加，然后再通过浊度传感器对于预检测装置内螯合后的水样进行第二次浊度检测，获得两侧浊度差值，控制器然后将水样螯合前后的浊度差值与数据储存模块中存储的阈值进行比较，如果小于阈值，说明水体中重金属含量达标，可以直接排放，无需进行后续定量检测；如果大于或等于阈值，说明水体中重金属含量不达标，需要根据对其进行处理后再进行排放，为了指导对重金属离子进行高效的处理，重新将一定体积的预处理装置1底部搅拌均一的水样由第一出水口经过第二管道输送至第三进水口后导入至定量检测装置内，通过定量检测装置实现对水样中重金属离子的含量进行定量检测，检测结果通过显示屏显示出来。

本发明的检测装置通过预检测装置对不同重金属含量的水体进行预检，判断其是否需要进行具体的定量检测，从而能够根据重金属离子的含量多少，进而针对性、高效的实现对水质的检测分析，从而提高对水体的检测效率，同时也能够避免对已达标水体进行检测造成的资源浪费。针对不达标的水样，通过定量检测装置实现对重金属含量的定量分析，有利于后续根据不同重金属离子的含量多少，加入不同用量的各个重金属离子的去除剂，实现对重金属离子的去除，从而避免重金属离子对生态环境造成破坏。

附图说明

图1为本发明优选实施例的整体结构示意图；

图2为本发明优选实施例中定量检测装置的结构示意图；

图3为本发明优选实施例中控制器的连接关系示意图。

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。

请参阅图1-图3，本实施例提供一种重金属水质检测装置，包括预处理装置1、预检测装置2、定量检测装置3以及控制装置4；待测水样由第一进水口11进入预处理装置1内，待测水样首先通过预处理装置1内部的过滤池12进行过滤处理，以除去待检测水样中的固体悬浮物等杂质，避免水样中的杂质对水样的浊度造成影响，从而影响后续检测结果的准确性。经过滤池12进行过滤处理后水样由过滤池12底部的过滤孔流出并进入预处理装置1底部，通过控制面板42输入启动第一搅拌件13的指令，该指令由控制器41传递给第一搅拌件13，进而通过第一搅拌件13实现对预处理装置1底部的水样进行搅拌处理，将一定量的搅拌均一的水样由预处理装置1底部的第一出水口14经过第一管道15输送至第二进水口21后导入预检测装置2内，从而使得进入预检测装置2内的水样保持均一的水体状态，从而提高了检测的准确性。

通过浊度传感器24对于进入预检测装置2内的水样进行第一次浊度检测，然后由第一进料口22加入一定量的重金属螯合剂，开启第二搅拌件23，在第二搅拌件23的搅拌作用下使得重金属螯合剂与水样中的重金属离子发生螯合形成絮状物沉淀，从而使得水样中的浊度增加，然后再通过浊度传感器24对于预检测装置1内螯合后的水样进行第二次浊度检测，获得两侧浊度差值，控制器41然后将水样螯合前后的浊度差值与数据储存模块44中存储的阈值进行比较，如果小于阈值，说明水体中重金属含量达标，可以直接排放，无需进行后续定量检测；如果大于或等于阈值，说明水体中重金属含量不达标，需要根据对其进行处理后再进行排放，为了指导对重金属离子进行高效的处理，重新将一定体积的预处理装置1底部搅拌均一的水样由第一出水口14经过第二管道25输送至第三进水口31后导入至定量检测装置3内，通过定量检测装置3实现对水样中重金属离子的含量进行定量检测，检测结果通过显示屏体43显示出来。

本发明的检测装置通过预检测装置2对不同重金属含量的水体进行预检，判断其是否需要进行具体的定量检测，从而能够根据重金属离子的含量多少，进而针对性、高效的实现对水质的检测分析，从而提高对水体的检测效率，同时也能够避免对已达标水体进行检测造成的资源浪费。针对不达标的水样，通过定量检测装置3实现对重金属含量的定量分析，有利于后续根据不同重金属离子的含量多少，加入不同用量的各个重金属离子的去除剂，实现对重金属离子的去除，从而避免重金属离子对生态环境造成破坏。

为了加快预检测装置2内重金属螯合剂与水样中重金属的螯合作用，使其快速形成絮状沉淀，本发明的另一个优选的实施例中，预检测装置2的内壁上还设置有pH检测器7，pH检测器7与控制器41电性连接。

为了能够快速实现对水样中的重金属进行定量检测，本发明的另一个优选的实施例中，定量检测装置3包括检测池32、药剂储存池33、聚光透镜34、激光发生器35及光电传感器36；将一定量的待定量检测的水样由检测池32上的第三进水口31进入检测池32内，然后将一定量的药剂储存池33内放置的声信号增强剂通过第三管道37由出药口331输送第二进料口321后导入检测池32中，开启第三搅拌件38将声信号增强剂与水样混合均匀，获得待测液，然后打开激光发生器35，使其朝向检测池32方向发射出激光光束，发生出的激光光束在聚光透镜34的作用下获得一水平的光束，并且该光束由检测池32一侧的透明窗口322穿过检测池32内待测液后再穿过检测池32另一侧的透明窗口322，并且穿过后的光束光强度被检测池32另一侧的光电传感器36检测获得后传递给控制器41；并且光束在穿过检测池32内待测液时，检测池32内的声传感器323检测获取待测液中被激光激发产生的声信号，并将声信号转换成电信号后传递给控制器41，控制器41通过对获取的声信号、以及光电传感器36检测到的光强度进行处理，获得检测池32内声信号的强度值，进而获得待测重金属含量值，并通过显示屏体43显示出来。

本实施例中，药剂储存池33内的声信号增强剂为含有纳米金颗粒的溶胶，且纳米金颗粒表面被修饰了一层能与液体中的重金属特异性结合的分子，使得水样中重金属与声信号增强剂混合时，声信号增强剂的表面修饰层会与水样中重金属结合形成团簇，使得声信号增强剂表面等离子体共振吸收峰变弱，从而使得检测池32内待测液在激光发生器35发射的激光波长下的吸收变弱，检测池32内待测液在吸收投向检测池32的激光束的能量后发生光声效应，并将部分吸收能量转换成声信号，而这种过程是非常迅速的。当待测液体中的这种特定的重金属物质的含量改变时，检测池32内待测液对激光的吸收比例也随之改变，并最终影响声信号的强度，从而使得本实施例的定量检测装置3能够根据待测水样在检测池32中的声信号的强弱变化，进而实现对水样中重金属含量的快速测量。

为了便于调节经聚光透镜34处理后的光束的光斑大小，本发明的另一个优选的实施例中，定量检测装置3内设置有安装块39，安装块39上开设有滑槽391；聚光透镜34上设置有与滑槽391相匹配的滑块341，聚光透镜34通过滑块341滑配连接于安装块39上；且聚光透镜34传动连接有驱动件342，驱动件342为电动伸缩杆且与控制器41电性连接，从而可以通过驱动驱动件342使其带动聚光透镜34在安装块39上左右滑动，从而实现对聚光透镜34与透明窗口322之间距离的调节，进而实现调节经聚光透镜34处理后的光束的光斑大小。

为了便于控制向各个部件中加入水样或药剂的用量，本发明的另一个优选的实施例中，第一管道15上设置有第一控制阀151，第一控制阀151与控制器41电性连接，从而实现能够控制预处理装置1向预检测装置2内导入的待测水样用量。第二管道25上设置有第二控制阀251，第二控制阀251与控制器41电性连接，从而实现能够控制预处理装置1向检测池32内导入的待测水样用量。第三管道37上设置有第三控制阀371，第三控制阀371与控制器41电性连接，从而实现能够控制药剂储存池33向检测池32内导入的声信号增强剂用量。

为了便于对预处理装置1内过滤的杂质进行去除，本发明的另一个优选的实施例中，预处理装置1上端具有敞口，过滤池12水平设置于预处理装置1内，过滤池12的上端通过电动伸缩杆16与预处理装置1的顶部连接，电动伸缩杆16与控制器41电性连接；且预处理装置1的两侧壁上相对开设有竖直的导向槽17，过滤池12的两端结构与导向槽17相匹配，且分别滑配连接于与相应的导向槽17内，从而能够通过驱动电动伸缩杆16带动过滤池12在导向槽17内上下移动，进而能够将过滤池12移动至预处理装置1上端的敞口处，从而便于将过滤池12内的杂质进行去除。

且本实施例中，过滤池12底部设置有若干个过滤孔，过滤池12底部与预处理装置1的底部之间形成用于存放过滤后待测水样的储液腔，第一出水口14设置于储液腔的底部；第一搅拌件13设置于储液腔内，对储液腔内过滤处理后的水样进行搅拌处理，使其在检测时始终保持均一的水体状态。

为了便于将检测后的水样进行回收，便于后续直接排放或净化处理后排放，本发明的另一个优选的实施例中，重金属水质检测装置还包括废水储存箱5，废水储存箱5一侧设置有第四进水口51，第四进水口51通过第四管道52与第一出水口14、预检测装置2上的第二出水口26、及检测池32上的第三出水口323连通；且第四管道52上设置有第四控制阀521、第五控制阀522及第八控制阀523，第四控制阀521、第五控制阀522及第八控制阀523均与控制器41电性连接；第四控制阀521位于第一出水口14与第四进水口51之间；第五控制阀522位于第二出水口26与第四进水口51之间，第八控制阀523位于第三出水口323与第四进水口51之间，从而能够通过控制各个控制阀的开关将各个部件内的废水进行回收，便于后续直接排放或净化处理后排放。

为了便于对检测后的各个部件进行清洗，或者当水样的颜色过深导致影响后续检测准确度的情况发生时，本发明的另一个优选的实施例中，重金属水质检测装置还包括储水箱6，储水箱6内放置有蒸馏水，储水箱6一端设置有第五出水口61，第五出水口61分别通过第五管道62与第二进水口21、及第三进水口31连通；且第五管道62上设置有第六控制阀621和第七控制阀622，第六控制阀621和第七控制阀622均与控制器41电性连接；第六控制阀621位于第二进水口21与第五出水口61之间；第七控制阀622位于第三进水口31与第五出水口61之间，从而能够通过控制各个控制阀的开关将储水箱6内放置的蒸馏水定量地导入各个部件内，进行清洗或者对水样进行稀释，进而避免有水样残留影响后续检测结果的准确性。

为了便于提醒工作人员预检测装置2的检测结果，本发明的另一个优选的实施例中，控制装置4还包括指示灯45和蜂鸣器46，指示灯45和蜂鸣器46均与控制器41电性连接，从而当预检测装置2获得的浊度差值小于阈值时，控制器41控制指示灯45变绿，说明水体达标，无需进行后续检测；当预检测装置2获得的浊度差值大于或等于阈值时，控制器41控制指示灯45变红，同时控制蜂鸣器46发出声音提醒工作人员注意后续检测过程，并且控制器41将控制重新由预处理装置1中导出一定体积的待检测水体至定量检测装置3中，分别进行五种重金属离子的定量检测分析。

需要说明的是，本发明上述各个实施例中，数据储存模块44中存储的浊度阈值为达标水质中所允许的最高重金属含量的水体中在重金属螯合剂的螯合作用前后的浊度差，其中达标水质中所允许的最高重金属含量为国家标准制定，本领域技术人员应当知晓。

本发明上述各个实施例中，第一搅拌件13包括第一搅拌杆131、第一搅拌桨132及第一驱动电机133，第一搅拌杆131竖直设置于储液腔底部，第一搅拌桨132固定设置于第一搅拌杆131上，且第一驱动电机133与第一搅拌杆131传动连接，且第一驱动电机133与控制器41电性连接。

本发明上述各个实施例中，第二搅拌件23包括第二搅拌杆231、第二搅拌杆232及第二驱动电机233，第二搅拌杆231竖直设置于预检测装置2内侧顶部，第二搅拌杆232固定设置于第二搅拌杆231上，且第二驱动电机233与第二搅拌杆231传动连接，且第二驱动电机233与控制器41电性连接；且浊度传感器24设置于预检测装置2内侧底部。

本发明上述各个实施例中，第三搅拌件38包括第三搅拌杆381、第三搅拌杆382及第三驱动电机383，第三搅拌杆381竖直设置于检测池32内侧底部，第三搅拌杆382固定设置于第三搅拌杆381上，且第三驱动电机383与第三搅拌杆381传动连接，且第三驱动电机383与控制器41电性连接。

需要说明的是，本发明上述实施例中，声传感器323为谐振式压电单晶传感器，且声传感器323电连接有放大器，放大器与控制器41电性连接，通过放大器对声传感器323的电信号进行放大后，再由控制器41进行数据处理。

且上述实施例中，光电传感器36为硅光电二极管。

且上述实施例中，透明窗口322的透光率>95％。

且上述实施例中，检测池32底部选用声阻抗值不大于水声阻抗值2倍的环氧树脂制成，且厚度为声波长的1/4倍。

显然，上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。