專利名稱：生化需氧量自動(dòng)檢測(cè)儀的檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生化需氧量自動(dòng)檢測(cè)儀的檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
生化需氧量(Biochemical Oxygen Demand，BOD)是水質(zhì)評(píng)價(jià)過程中廣泛采用的表征有機(jī)污染程度的綜合性指標(biāo)。生化需氧量指的是水體中微生物分解有機(jī)物的過程中消耗水中溶解氧的量，以每升水中消耗溶解氧的毫克數(shù)來(lái)表示。目前，我國(guó)采用的生化需氧量測(cè)定的標(biāo)準(zhǔn)方法為5日生化需氧量標(biāo)準(zhǔn)稀釋測(cè)定法。這種方法不僅需要耗費(fèi)5天的培養(yǎng)時(shí)間，而且需要很高的熟練程度和實(shí)驗(yàn)技能來(lái)取得準(zhǔn)確和重現(xiàn)性良好的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。由此可見，傳統(tǒng)方法不能及時(shí)反應(yīng)水質(zhì)狀況。因此，科研工作者一直致力于尋求一種簡(jiǎn)單、快速、準(zhǔn)確、自動(dòng)化程度高的新方法來(lái)測(cè)定BOD值，其中，BOD微生物傳感器的開發(fā)和研制得到了廣泛關(guān)注。這種方法基于微生物對(duì)有機(jī)物的耗氧代謝，只涉及初始氧化速率，可以在10～15min完成一個(gè)樣品的測(cè)定，大大提高了測(cè)定BOD的速度。
生化需氧量自動(dòng)檢測(cè)儀的出現(xiàn)使對(duì)水質(zhì)進(jìn)行實(shí)時(shí)、在線監(jiān)測(cè)成為可能。生化需氧量自動(dòng)檢測(cè)儀的核心部件為生物敏感膜和物理?yè)Q能器。生化需氧量自動(dòng)檢測(cè)儀是利用固定在生物敏感膜上的微生物在同化水樣中的有機(jī)物的同時(shí)，微生物的呼吸活性增強(qiáng)并消耗溶解氧，導(dǎo)致傳感膜周圍局部缺氧，通過溶氧電極或溶氧光纖探頭對(duì)溶解氧濃度變化的感知間接測(cè)定溶液中的有機(jī)物含量。因此，微生物呼吸活性的控制對(duì)檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性顯得尤為重要，其中，溫度是影響微生物呼吸活性的重要因素之一。微生物都有一段最適呼吸溫度，在最適溫度段的兩側(cè)微生物的呼吸作用比較弱，而在達(dá)到最適溫度段之前提高溫度能增強(qiáng)細(xì)菌的呼吸活性。而且微生物呼吸作用的強(qiáng)弱將直接影響B(tài)OD微生物傳感器對(duì)水樣的測(cè)定速度，呼吸作用越強(qiáng)，測(cè)定速度越快。
已有的生化需氧量快速測(cè)定儀普遍采用的預(yù)熱池與檢測(cè)池裝置為預(yù)熱池與檢測(cè)池分體設(shè)計(jì)，預(yù)熱盤管與檢測(cè)池分體設(shè)計(jì)，溶液在預(yù)熱盤管中預(yù)熱一段時(shí)間后再進(jìn)入檢測(cè)池與微生物傳感器進(jìn)行反應(yīng)，預(yù)熱盤管(預(yù)熱池)與檢測(cè)池設(shè)于恒溫器中。上述分體設(shè)計(jì)的預(yù)熱池與檢測(cè)池裝置有溫度控制不夠精確、溶液與傳感器緩慢接觸引起信號(hào)波動(dòng)、管路上需耗費(fèi)時(shí)間等缺點(diǎn)。如賽普環(huán)保科技發(fā)展有限公司220A/220B型微生物BOD快速測(cè)定儀，樣品先在螺旋恒溫管中預(yù)熱，然后進(jìn)入檢測(cè)池中檢測(cè)；王曉輝等研制的BOD在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀，樣品在進(jìn)入檢測(cè)池前，通過一段預(yù)熱盤管進(jìn)行預(yù)熱(王曉輝等，生化需氧量在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀的研制，中國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)，2004，565～68)；王秀通等研制的BOD微生物傳感流動(dòng)注射檢測(cè)儀也有一套與檢測(cè)池分體的水樣預(yù)熱系統(tǒng)(王秀通等，新型BOD微生物傳感流動(dòng)注射檢測(cè)儀的研制，環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備，2005，391～93)。已報(bào)道的生化需氧量快速測(cè)定儀均采用蠕動(dòng)泵進(jìn)行進(jìn)樣。上述的預(yù)熱池和檢測(cè)池分體設(shè)計(jì)的缺點(diǎn)在于(1)溶液從預(yù)熱池到檢測(cè)池，中間流經(jīng)一段管路，溫度會(huì)有所波動(dòng)，影響了恒溫的精確度。(2)溶液進(jìn)入檢測(cè)池時(shí)液面緩慢上升，溶液與膜片慢慢接觸，會(huì)引起前期測(cè)定曲線的嚴(yán)重波動(dòng)。(3)采用蠕動(dòng)泵進(jìn)樣，溶液從預(yù)熱池到檢測(cè)池過程在管路上需要耗費(fèi)一定的時(shí)間，增加了檢測(cè)所需的總時(shí)間。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種生化需氧量自動(dòng)檢測(cè)儀的檢測(cè)裝置，其目的在于針對(duì)現(xiàn)有的生化需氧量自動(dòng)檢測(cè)儀的預(yù)熱與檢測(cè)裝置采用預(yù)熱池和檢測(cè)池分體設(shè)計(jì)所帶來(lái)的上述諸多缺點(diǎn)，提供一種用于生化需氧量自動(dòng)檢測(cè)儀的翻轉(zhuǎn)式預(yù)熱與檢測(cè)一體池，以提高BOD微生物傳感器的測(cè)定準(zhǔn)確度和重現(xiàn)性。
本發(fā)明所提供的生化需氧量自動(dòng)檢測(cè)儀的檢測(cè)裝置，包括設(shè)于恒溫器內(nèi)的預(yù)熱池及檢測(cè)池，其特征在于所述恒溫器為鉸接于機(jī)架上的轉(zhuǎn)體，恒溫器下側(cè)設(shè)有具有待測(cè)水樣進(jìn)口的預(yù)熱池，上側(cè)設(shè)有經(jīng)內(nèi)側(cè)流通口與預(yù)熱池相連通的檢測(cè)池，所述的檢測(cè)池內(nèi)設(shè)有生化需氧量自動(dòng)檢測(cè)儀的溶氧電極或溶氧光纖探頭和敏感膜，所述的檢測(cè)池外側(cè)端設(shè)有出液控制閥。
本發(fā)明的突出優(yōu)點(diǎn)是(1)模擬手動(dòng)倒入溶液的過程，溶液在預(yù)熱池中預(yù)熱后，通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)或其他機(jī)構(gòu)帶動(dòng)池體翻轉(zhuǎn)，溶液瞬間浸沒敏感膜，避免了分體設(shè)計(jì)時(shí)溶液漸漸與敏感膜接觸引起的響應(yīng)信號(hào)的不完整和波動(dòng)，很大程度地提高了測(cè)定的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確度。(2)溶液從預(yù)熱池到檢測(cè)池?zé)o需再通過管路，且檢測(cè)池和預(yù)熱池都處于精確控制的恒溫系統(tǒng)中，固溫度控制更恒定，增強(qiáng)了響應(yīng)信號(hào)的穩(wěn)定性。(3)節(jié)省了溶液從預(yù)熱池進(jìn)入檢測(cè)池過程在管路上耗費(fèi)的時(shí)間，更好地發(fā)揮了生化需氧量自動(dòng)檢測(cè)儀快速測(cè)定的優(yōu)點(diǎn)。


圖1為本發(fā)明使用的敏感膜結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明的主視剖面圖。
圖3為圖2的俯視剖面圖(檢測(cè)池部分)。
圖4為本發(fā)明敏感膜的典型響應(yīng)曲線及其求導(dǎo)曲線。
其中圖4(a)為響應(yīng)曲線，橫坐標(biāo)為時(shí)間/分鐘(t/min)，縱坐標(biāo)為熒光信號(hào)值/毫伏(I/mV)；圖4(b)為其求導(dǎo)曲線，橫坐標(biāo)為時(shí)間/分鐘(t/min)，縱坐標(biāo)為熒光信號(hào)變化率(dI/dt)。
圖5為使用預(yù)熱池與檢測(cè)池分體設(shè)計(jì)時(shí)，儀器的響應(yīng)曲線及其求導(dǎo)曲線。
圖6為使用翻轉(zhuǎn)式預(yù)熱與檢測(cè)一體池后儀器的響應(yīng)曲線及其求導(dǎo)曲線。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明所提供的一種生化需氧量自動(dòng)檢測(cè)儀的檢測(cè)裝置，包括設(shè)于恒溫器4內(nèi)的預(yù)熱池17及檢測(cè)池14，其特征在于所述恒溫器4為鉸接于機(jī)架上的轉(zhuǎn)體，恒溫器4下側(cè)設(shè)有具有待測(cè)水樣進(jìn)口15的預(yù)熱池17，上側(cè)設(shè)有經(jīng)內(nèi)側(cè)流通口與預(yù)熱池17相連通的檢測(cè)池14，所述的檢測(cè)池14內(nèi)設(shè)有生化需氧量自動(dòng)檢測(cè)儀的溶氧電極或溶氧光纖探頭21和敏感膜26，所述的檢測(cè)池14外側(cè)端設(shè)有出液控制閥35。
上述的溶氧光纖探頭21穿過與恒溫器4轉(zhuǎn)體位于同一軸心線上的軸套20，伸入檢測(cè)池體14內(nèi)。所述的恒溫器轉(zhuǎn)體由一旋轉(zhuǎn)電機(jī)13驅(qū)動(dòng)。
以下實(shí)施例將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
如圖1所示，本發(fā)明使用的敏感膜由透明玻璃片1、氧傳感膜2和混菌膜3組成，氧傳感膜2設(shè)于透明玻璃片1上，混菌膜3固定在氧傳感膜2上。
圖2、圖3給出了本發(fā)明的翻轉(zhuǎn)式預(yù)熱與檢測(cè)一體池的結(jié)構(gòu)圖。整個(gè)池體嵌套于能夠進(jìn)行180°翻轉(zhuǎn)的電機(jī)軸套29上；檢測(cè)池14和預(yù)熱池17通過一個(gè)流通口彼此相通；預(yù)熱池底部設(shè)有進(jìn)液口15；檢測(cè)池14設(shè)有上壓蓋24，通過一密封圈23保證密封，壓蓋24打開后可裝卸敏感膜26；壓蓋24上設(shè)有出液口25，通過電磁閥門35控制池體中樣品的排放；檢測(cè)池內(nèi)設(shè)有尺寸合適的卡槽，用于固定敏感膜片26；池體中激發(fā)光源發(fā)光二極管31與溶氧光纖探頭21成90°角固定，同時(shí)在溶氧光纖探頭入光端穿出，粘有能截止小于560nm波長(zhǎng)透過的通帶濾光片30，以最大減少激發(fā)光對(duì)信號(hào)采集的影響。整個(gè)池體通過連接軸28、電機(jī)軸套29與電機(jī)13連接，電機(jī)可以帶動(dòng)池體進(jìn)行順時(shí)針和逆時(shí)針180°翻轉(zhuǎn)；電機(jī)通過連接法蘭27與池體連接；池體另一側(cè)通過光纖法蘭軸22、卡套20連有一溶氧光纖探頭21，并有支架19支撐；池體底部帶有密封墊固定板16和嵌塊18等以保證池體的密封。檢測(cè)池體的溫度控制通過加熱棒和熱電耦實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明所提供的翻轉(zhuǎn)式預(yù)熱與檢測(cè)一體池其工作步驟為1)打開檢測(cè)池壓蓋，把敏感膜放入卡槽中，關(guān)上壓蓋；2)溶液(膜恢復(fù)液、標(biāo)準(zhǔn)溶液或待測(cè)水樣)通過進(jìn)樣設(shè)備，如蠕動(dòng)泵進(jìn)樣，從預(yù)熱池底部的進(jìn)液口進(jìn)入預(yù)熱池；3)溶液在預(yù)熱池中預(yù)熱至設(shè)定的溫度；4)池體通過電機(jī)帶動(dòng)翻轉(zhuǎn)180°，溶液通過流通窗口由預(yù)熱池倒入檢測(cè)池，迅速浸沒傳感膜，開始輸出響應(yīng)信號(hào)；
5)反應(yīng)完成后，電機(jī)帶動(dòng)池體反向翻轉(zhuǎn)180°，敏感膜與溶液分離；蠕動(dòng)泵開始轉(zhuǎn)動(dòng)，溶液從壓蓋上的排液口排出。
在工作過程中，壓蓋與檢測(cè)池之間有很好的密封性，預(yù)熱過程敏感膜未與溶液接觸。在池體翻轉(zhuǎn)180°之前，檢測(cè)池位于預(yù)熱池的正上方；池體翻轉(zhuǎn)180°之后，預(yù)熱池位于檢測(cè)池的上方，溶液進(jìn)入檢測(cè)池，敏感膜開始同化溶液中的有機(jī)物，并通過光纖輸出熒光響應(yīng)信號(hào)。池體翻轉(zhuǎn)180°之前后，電機(jī)都對(duì)池體施加150V電壓，使池體固定不動(dòng)，以避免池體晃動(dòng)引起的響應(yīng)信號(hào)波動(dòng)。電機(jī)帶動(dòng)池體反向翻轉(zhuǎn)180°后，敏感膜與溶液分離，此時(shí)完成一個(gè)水樣的測(cè)定，敏感膜處于曝空活化狀態(tài)，為下一個(gè)水樣的測(cè)定做準(zhǔn)備。
如圖4所示為本發(fā)明敏感膜的典型響應(yīng)曲線及其求導(dǎo)曲線。當(dāng)含有機(jī)物的水樣進(jìn)入檢測(cè)池與敏感膜接觸時(shí)，固定在敏感膜上的微生物開始同化有機(jī)物并消耗敏感膜周圍的溶解氧；基于熒光猝滅原理的氧傳感膜可感知周圍溶解氧的變化，表現(xiàn)為熒光信號(hào)的逐漸上升(如圖4(a)所示)；當(dāng)微生物的耗氧代謝速率和溶解氧的擴(kuò)散速率達(dá)到平衡時(shí)，熒光信號(hào)又趨于穩(wěn)定(如圖4(a)所示)；對(duì)響應(yīng)曲線求導(dǎo)后可以得到熒光變化最大速率Max(dI/dt)(如圖4(b)所示)，本發(fā)明基于Max(dI/dt)對(duì)水樣中的BOD值進(jìn)行定量。
如圖5所示為使用預(yù)熱池與檢測(cè)池分體設(shè)計(jì)時(shí)，儀器的響應(yīng)曲線及其求導(dǎo)曲線。由于分體設(shè)計(jì)存在溫度控制不夠恒定，溶液從預(yù)熱池到檢測(cè)池時(shí)浸沒敏感膜需要一定時(shí)間，因此引起響應(yīng)曲線不完整(圖5(1a))或曲線波動(dòng)很大(圖5(2a))。求導(dǎo)后的曲線出現(xiàn)很多小尖峰(5(1b)，5(2b))，當(dāng)對(duì)Max(dI/dt)進(jìn)行取值時(shí)會(huì)導(dǎo)致假陽(yáng)性信號(hào)。
如圖6所示為使用翻轉(zhuǎn)式預(yù)熱與檢測(cè)一體池后儀器的響應(yīng)曲線及其求導(dǎo)曲線。響應(yīng)曲線的完整性和平滑度得到了很大的提高，求導(dǎo)后的曲線也很平滑，可以準(zhǔn)確地取到Max(dI/dt)。
權(quán)利要求
1.一種生化需氧量自動(dòng)檢測(cè)儀的檢測(cè)裝置，包括設(shè)于恒溫器內(nèi)的預(yù)熱池及檢測(cè)池，其特征在于所述恒溫器為鉸接于機(jī)架上的轉(zhuǎn)體，恒溫器下側(cè)設(shè)有具有待測(cè)水樣進(jìn)口的預(yù)熱池，上側(cè)設(shè)有經(jīng)內(nèi)側(cè)流通口與預(yù)熱池相連通的檢測(cè)池，所述的檢測(cè)池內(nèi)設(shè)有生化需氧量自動(dòng)檢測(cè)儀的溶氧電極或溶氧光纖探頭和敏感膜，所述的檢測(cè)池外側(cè)端設(shè)有出液控制閥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生化需氧量自動(dòng)檢測(cè)儀的檢測(cè)裝置，其特征在于所述的溶氧光纖探頭穿過與恒溫器轉(zhuǎn)體位于同一軸心線上的軸套，伸入檢測(cè)池體內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的生化需氧量自動(dòng)檢測(cè)儀的檢測(cè)裝置，其特征在于所述的恒溫器轉(zhuǎn)體由一旋轉(zhuǎn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種生化需氧量自動(dòng)檢測(cè)儀的檢測(cè)裝置，包括設(shè)于恒溫器內(nèi)的預(yù)熱池及檢測(cè)池，其特征在于所述恒溫器為鉸接于機(jī)架上的轉(zhuǎn)體，恒溫器下側(cè)設(shè)有具有待測(cè)水樣進(jìn)口的預(yù)熱池，上側(cè)設(shè)有經(jīng)內(nèi)側(cè)流通口與預(yù)熱池相連通的檢測(cè)池，所述的檢測(cè)池內(nèi)設(shè)有生化需氧量自動(dòng)檢測(cè)儀的溶氧電極或溶氧光纖探頭和敏感膜，所述的檢測(cè)池外側(cè)端設(shè)有出液控制閥。該裝置不僅檢測(cè)準(zhǔn)確、精度高，而且使用快捷方便。
文檔編號(hào)G01N27/409GK1959383SQ20061006892
公開日2007年5月9日 申請(qǐng)日期2006年9月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月16日
發(fā)明者陳曦, 肖來(lái)龍, 范朝, 馬越超, 崔建升, 邱彬, 陳海玲 申請(qǐng)人:福州大學(xué), 河北先河科技有限公司, 河北科技大學(xué)