專利名稱：氨氮在線監(jiān)測(cè)儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于一種環(huán)境在線監(jiān)測(cè)儀，特別是用于測(cè)定地表水、污染源水質(zhì)氨氮
指標(biāo)的環(huán)境在線監(jiān)測(cè)儀器。
技術(shù)背景 水中氨氮含量是指以氨或銨離子形式存在的氮的含量。氨在自然界中通常以含氮
有機(jī)物的分解產(chǎn)物而廣泛存在于江河、湖海中。在有氧環(huán)境中，水中氨可轉(zhuǎn)變?yōu)閬喯跛猁}，
在無氧環(huán)境中，水中存在的亞硝酸鹽在微生物作用下還原為氨，甚至繼續(xù)轉(zhuǎn)變?yōu)橄跛猁}。所
謂水溶液中的氨氮是以游離氨(非離子氨，NH3)或離子氨(NH4+)形態(tài)存在的氮。當(dāng)氨溶于
水時(shí)，其中一部分氨與水反應(yīng)生成銨離子，異步形成水合氨(非離子氨)。 水中氨氮含量過高會(huì)造成活潑藍(lán)藻的爆發(fā)，危害人類健康并使魚類中毒。因此，水
中氨氮的含量是水體受含氮有機(jī)物污染程度的指標(biāo)，必須嚴(yán)格控制。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，許多
工業(yè)生產(chǎn)會(huì)產(chǎn)生大量的氨，成為對(duì)環(huán)境的氨污染源，如肥料生產(chǎn)、硝酸、煉焦、煤氣、硝化纖
維、人造絲、合成橡膠、碳化鈣、燃料、清漆、燒堿、電鍍及石油開采和石油產(chǎn)品加工等均是氨
污染的主要來源。因此，對(duì)工業(yè)排放及江河湖泊等水體中進(jìn)行氨氮含量的在線監(jiān)測(cè)十分重
要，同時(shí)更加急需的是對(duì)工業(yè)排放及江河湖泊等水體進(jìn)行實(shí)時(shí)快速分析，提供水中氨氮即
時(shí)含量的數(shù)據(jù)，以采取相應(yīng)措施，確保企業(yè)達(dá)標(biāo)排放及江河湖泊等水體的氨氮含量在環(huán)境
安全指標(biāo)以內(nèi)。 目前測(cè)定氨氮的方法主要有納氏試劑比色法、水楊酸比色法、酸堿中和滴定法、離 子電極法等。本方法采用經(jīng)典國(guó)標(biāo)方法納氏試劑比色法。該方法已被許多國(guó)家列為標(biāo)準(zhǔn) 分析方法，其基本原理是水樣中以游離態(tài)的氨或銨離子等形式存在的氨氮與反應(yīng)液充分反 應(yīng)生成黃棕色絡(luò)合物，該絡(luò)合物在420nm附近有很好的吸收特性，可以通過該吸收特性分 析氨氮含量。采用本方法實(shí)現(xiàn)的儀器具有測(cè)量周期短、測(cè)量準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容 本實(shí)用新型的目的是提供一種能夠監(jiān)測(cè)水中氨氮指標(biāo)的在線監(jiān)測(cè)儀器，其檢測(cè)精 度可滿足國(guó)家環(huán)保部提出的水質(zhì)污染物排放監(jiān)測(cè)要求，同時(shí)該儀器測(cè)量周期短，測(cè)量值準(zhǔn) 確可靠，克服手工監(jiān)測(cè)中有蒸餾過程造成的檢測(cè)周期過長(zhǎng)的弊端。 為達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案是一種氨氮在線監(jiān)測(cè)儀，由采樣模塊、 加藥模塊、攪拌反應(yīng)模塊、比色模塊、控制模塊及試劑儲(chǔ)存柜組成，控制模塊控制采樣模塊、 加藥模塊、反應(yīng)器模塊和比色模塊的運(yùn)行，通過顯示屏、鍵盤人機(jī)交互，所述采樣模塊中的 采樣泵采用雙向蠕動(dòng)泵，加藥模塊中的加藥泵采用單向蠕動(dòng)計(jì)量泵。 本實(shí)用新型的氨氮在線監(jiān)測(cè)儀，其中所述的加藥模塊由兩個(gè)加藥泵和四通閥組 成，兩個(gè)加藥泵均與四通閥連接。 本實(shí)用新型的氨氮在線監(jiān)測(cè)儀，其中所述的攪拌反應(yīng)模塊由進(jìn)液帽、反應(yīng)杯、攪拌 器組成，進(jìn)液帽蓋在反應(yīng)杯上口 ，反應(yīng)杯置于攪拌器上。[0009] 本實(shí)用新型的氨氮在線監(jiān)測(cè)儀，其中所述的控制模塊由控制器、外部接口及外部 設(shè)備組成，其中控制器由主機(jī)板、數(shù)據(jù)采集器和電源組成，外部設(shè)備包括鍵盤和顯示屏。 本實(shí)用新型的氨氮在線監(jiān)測(cè)儀，還包括蒸餾水桶、掩蔽劑桶、反應(yīng)液桶和廢液桶， 都儲(chǔ)存在試劑儲(chǔ)存柜中。 儀器運(yùn)行由控制模塊控制，根據(jù)運(yùn)行程序，由控制模塊發(fā)出控制指令，可控制電機(jī) 及閥動(dòng)作，達(dá)到水樣的采集、試劑的提取、試劑混勻，接著完成比色操作，再由控制模塊計(jì)算 得出最終的氨氮值，采樣模塊中的水樣管路、采試劑模塊的試劑管路與攪拌反應(yīng)模塊中的 反應(yīng)室通過多通閥實(shí)現(xiàn)管路切換，最終依次將采到試劑和水樣加入到反應(yīng)室中，同時(shí)攪拌 反應(yīng)模塊帶混勻裝置，達(dá)到充分、快速反應(yīng)的目的，去除蒸餾過程，很大程度上縮短測(cè)量周 期。


以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作出說明。
圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的自動(dòng)作數(shù)流程示意圖。
圖1中黑色粗線為液體管路，細(xì)線為信號(hào)線，包括信號(hào)輸出、輸入等線路。
具體實(shí)施方式
如圖1所示氨氮在線監(jiān)測(cè)儀的實(shí)施例，在儀器的機(jī)殼內(nèi)，有采樣模塊、加藥模塊、 攪拌反應(yīng)模塊、比色模塊、控制模塊及試劑儲(chǔ)存柜，控制模塊控制儀器的運(yùn)行，所有執(zhí)行機(jī) 構(gòu)包括采樣泵6、多通閥11、加藥泵12、加藥泵13、攪拌器16、放液閥17、放液閥19均由控 制模塊通過輸出控制信號(hào)改變執(zhí)行機(jī)構(gòu)的狀態(tài)。同時(shí)控制模塊還通過信號(hào)線讀取由比色室 得到的比色信號(hào)，作為計(jì)算氨氮值的重要依據(jù)。 首先講述采樣模塊，主要包括溢流杯5、采樣泵6、過濾器7，控制器4控制采樣泵6 啟動(dòng)時(shí)，水樣首先經(jīng)過過濾器7完成水樣過濾過程，進(jìn)入溢流杯5，其主要作用是為分析提 供更加穩(wěn)定可靠的水樣。本采樣模塊的穩(wěn)定保證儀器反應(yīng)分析運(yùn)行。 上述的采樣泵采用精確計(jì)量蠕動(dòng)泵，采用配套的泵管，根據(jù)采樣的流量要求選用 不同的采樣泵。由于泵管使用壽命有限，可以根據(jù)儀器的運(yùn)行頻率確定泵管的使用壽命，為 用戶提供泵管的更換周期。 而加藥模塊主要完成試劑的提取，試劑存放在掩蔽劑桶8、蒸餾水桶9、反應(yīng)液桶 10中，由加藥泵12、加藥泵13完成試劑的提取工作，通過控制四通閥依次導(dǎo)通掩蔽劑、蒸餾 水、反應(yīng)液，將試劑提取到反應(yīng)室中。 攪拌反應(yīng)模塊主要由進(jìn)液帽14、反應(yīng)杯15、攪拌器16，由加藥模塊完成試劑的提 取，將提取的試劑依次加入到反應(yīng)杯15中，加藥的同時(shí)使攪拌器16動(dòng)作，保證試劑的混勻， 反應(yīng)完全，保證儀器的測(cè)量精度。反應(yīng)完成之后，使放液閥動(dòng)作，將反應(yīng)之后的反應(yīng)混合液 注入比色杯20中。 比色模塊負(fù)責(zé)對(duì)保留在比色杯18中的反應(yīng)混合液進(jìn)行比色，完成最終的信號(hào)測(cè) 量，配備配套的信號(hào)處理裝置(信號(hào)調(diào)理放大裝置)，由控制模塊實(shí)現(xiàn)信號(hào)的采集，比色之 前需要將反應(yīng)混合液靜置一段時(shí)間，之后執(zhí)行比色過程，控制模塊完成數(shù)據(jù)的采集，根據(jù)標(biāo) 定的曲線計(jì)算實(shí)際氨氮值。 控制模塊是由控制器、外部接口及外部設(shè)備組成，如圖1中控制器4是儀器的控制核心，由主機(jī)板、數(shù)據(jù)采集器和電源組成，可根據(jù)核心程序中規(guī)定的采樣量，按照既定的采 樣順序，由蠕動(dòng)計(jì)量泵精確計(jì)量提取試劑。外部設(shè)備主要包括鍵盤1和顯示屏2，儀器的狀 態(tài)、數(shù)據(jù)等信息通過顯示屏幕2展示給用戶，通過鍵盤1實(shí)現(xiàn)各種功能操作，這是外設(shè)部分 完成的功能。 試劑儲(chǔ)存柜是用來存放蒸餾水桶、掩蔽劑桶、反應(yīng)液桶和廢液桶的，試劑桶在試劑 儲(chǔ)存柜內(nèi)整齊排放，加藥模塊可以直接從試劑桶中取試劑。 如圖l所示，外部接口 3，即儀器的外圍接口包括DB25打印口、(4 20)mA信號(hào)輸 出口和RS232通訊接口，通過外接相關(guān)設(shè)備可完成監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及狀態(tài)的打印功能、模擬量信 號(hào)的輸出功能、串口指令的接收與發(fā)送，實(shí)現(xiàn)與外部的交互。 儀器的運(yùn)行模式有四種周期模式、定點(diǎn)模式、外部控制模式、手動(dòng)模式。 周期模式采用設(shè)定運(yùn)行周期，如1小時(shí)，儀器即可按照設(shè)定的周期運(yùn)行，無需人工操作。 定點(diǎn)模式與周期模式類似，設(shè)定的參數(shù)為監(jiān)測(cè)時(shí)間點(diǎn)，如1:00，儀器即按設(shè)定的時(shí) 間點(diǎn)運(yùn)行，無需人工操作。 外部控制模式中，儀器由RS232接口接受外部指令，儀器按照外部指令運(yùn)行，主要 包括運(yùn)行、停止等指令。 手動(dòng)模式儀器可根據(jù)人工鍵盤操作執(zhí)行，運(yùn)行次序由操作人確定，具有非常好的 靈活性，本模式主要用在故障點(diǎn)監(jiān)測(cè)、人工實(shí)驗(yàn)等場(chǎng)合。 儀器提供的主要功能包括曲線校正、手動(dòng)操作、自動(dòng)操作、報(bào)表、參數(shù)設(shè)置等。 下面講述儀器的自動(dòng)作數(shù)流程，如圖2所示。儀器自動(dòng)作數(shù)時(shí)，首先提取蒸餾水沖 洗，預(yù)提試劑，保證在測(cè)數(shù)時(shí)試劑計(jì)量準(zhǔn)確可靠，將預(yù)提到得試劑作為廢液排掉，為計(jì)量測(cè) 數(shù)做準(zhǔn)備；接著開始采水樣，通過溢流杯將水樣加入到反應(yīng)杯中，使用水樣沖洗反應(yīng)杯；然 后提取蒸餾水進(jìn)行沖洗，去除兩次測(cè)量之間的各種干擾；接著開始提取水樣、試劑，將反應(yīng) 所需水樣、試劑加入到反應(yīng)杯中，同時(shí)攪拌器將所加試劑混勻，充分反應(yīng)；等反應(yīng)完全之后 先放一部分反應(yīng)混合液，加入到比色杯中，沖洗比色杯，沖洗完之后將剩余反應(yīng)混合液全部 加入到比色杯中，靜置比色，之后排掉所有反應(yīng)混合液。將采集到的信號(hào)通過計(jì)算處理，完 成一次測(cè)量過程。
權(quán)利要求一種氨氮在線監(jiān)測(cè)儀，其特征在于由采樣模塊、加藥模塊、攪拌反應(yīng)模塊、比色模塊、控制模塊及試劑儲(chǔ)存柜組成，控制模塊控制采樣模塊、加藥模塊、攪拌反應(yīng)模塊和比色模塊的運(yùn)行，所述采樣模塊中的采樣泵采用雙向蠕動(dòng)泵，加藥模塊中的加藥泵采用單向蠕動(dòng)計(jì)量泵。
2. 如權(quán)利要求1所述的氨氮在線監(jiān)測(cè)儀，其特征在于加藥模塊由兩個(gè)加藥泵和四通閥 組成，兩個(gè)加藥泵均與四通閥連接。
3. 如權(quán)利要求1或2中所述的氨氮在線監(jiān)測(cè)儀，其特征在于所述的攪拌反應(yīng)模塊由 進(jìn)液帽、反應(yīng)杯、攪拌器組成，進(jìn)液帽蓋在反應(yīng)杯上口 ，反應(yīng)杯置于攪拌器上。
4. 如權(quán)利要求3所述的氨氮在線監(jiān)測(cè)儀，其特征在于所述的控制模塊由控制器、外部接口及外部設(shè)備組成，其中控制器由主機(jī)板、數(shù)據(jù)采集器和電源組成，外部設(shè)備包括鍵盤和顯示屏。
5. 如權(quán)利要求4所述的氨氮在線監(jiān)測(cè)儀，其特征在于監(jiān)測(cè)儀還包括蒸餾水桶、掩蔽劑桶、反應(yīng)液桶和廢液桶，都儲(chǔ)存在試劑儲(chǔ)存柜中。
專利摘要一種氨氮在線監(jiān)測(cè)儀，由采樣模塊、加藥模塊、攪拌反應(yīng)模塊、比色模塊、控制模塊及試劑儲(chǔ)存柜組成，控制模塊控制采樣模塊、加藥模塊、反應(yīng)器模塊和比色模塊的運(yùn)行，通過顯示屏、鍵盤實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，采樣泵、加藥泵是蠕動(dòng)計(jì)量泵，可實(shí)現(xiàn)所加試劑的精確計(jì)量，不同點(diǎn)在于采樣泵采用雙向蠕動(dòng)泵，而加藥泵采用單向蠕動(dòng)計(jì)量泵，加藥模塊采用多通閥控制加藥的切換，依次將反應(yīng)必需的蒸餾水、掩蔽劑、反應(yīng)液加入到反應(yīng)杯中，反應(yīng)過程中有攪拌器加快反應(yīng)混合液的混合，縮短反應(yīng)時(shí)間。
文檔編號(hào)G01N21/01GK201527400SQ20092021817
公開日2010年7月14日 申請(qǐng)日期2009年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月20日
發(fā)明者馮復(fù)興, 馮翠, 林菁, 金大建, 馬志剛 申請(qǐng)人:北京環(huán)科環(huán)保技術(shù)公司