專(zhuān)利名稱(chēng)：有機(jī)錫自動(dòng)測(cè)試儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種自動(dòng)測(cè)試儀，尤其是一種自動(dòng)氫化物發(fā)生器-頂空固相微萃 取-氣相色譜聯(lián)用儀，用于在線(xiàn)監(jiān)測(cè)有機(jī)錫的含量。
背景技術(shù)：
有機(jī)錫化合物是錫和碳元素直接結(jié)合所形成的金屬有機(jī)化合物，包括4種類(lèi)型 四烴基錫化合物(R4Sn)、三烴基錫化合物(R3SnX)、二烴基錫化合物(R2SnX2)和一烴基錫化 合物(RSnX3),上述通式中R為烷基或芳基等，X為無(wú)機(jī)或有機(jī)酸根、氧或鹵族元素等。有機(jī) 錫是一種對(duì)人體和生物都有巨大毒性的物質(zhì)，在海洋領(lǐng)域，有機(jī)錫主要用于海洋船體的防 污涂料中，是人為因素引入海洋環(huán)境的最毒的化學(xué)品之一，其中主要是氯化三丁基錫(TBT) 和三苯基錫(TPT)。為了控制有機(jī)錫的危害，需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)海水中有機(jī)錫的含量，由于海水基體非常 復(fù)雜，有機(jī)錫的含量甚微，采用常規(guī)手段無(wú)法測(cè)定有機(jī)錫的含量，現(xiàn)常利用有機(jī)錫與氫反應(yīng) 生成具有揮發(fā)性氫化物的特性，將有機(jī)錫轉(zhuǎn)化為氫化物，再采用頂空固相微萃取(HS-SPME) 技術(shù)，萃取揮發(fā)性的有機(jī)錫氫化物，達(dá)到分離和富集目的，然后定量測(cè)定揮發(fā)性有機(jī)錫氫化 物的含量。目前常用的測(cè)定海水有機(jī)錫的方法是采用氫化物發(fā)生器和頂空固相微萃取手 動(dòng)完成前處理的工序，然后手動(dòng)進(jìn)樣至氣相色譜進(jìn)行檢測(cè)。整個(gè)前處理和檢測(cè)的過(guò)程自 動(dòng)化程度不高，數(shù)據(jù)的重現(xiàn)性差；所取的樣品必須要送到實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測(cè)定，需要的實(shí)驗(yàn)數(shù) 據(jù)往往要幾天后才能得到，無(wú)法真實(shí)地反映海水中有機(jī)錫的實(shí)時(shí)含量；而且現(xiàn)有的氫化 物發(fā)生器，如申請(qǐng)?zhí)枮?00820109646.3的中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)的《氫化物發(fā)生器》和申請(qǐng)?zhí)枮?200720103197. 7的中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)的《用于原子熒光光譜儀的水樣中超痕量貢測(cè)量裝置》，適 用于與原子吸收分光光度計(jì)或者原子熒光光譜儀連接，不適合與固相微萃取和氣相色譜儀 聯(lián)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種自動(dòng)進(jìn)行前處理和檢測(cè)的有機(jī)錫檢測(cè)儀。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是由氣相色譜儀、用于控制萃取 針的機(jī)械手、氫化物發(fā)生系統(tǒng)和系統(tǒng)控制單元組成；所述機(jī)械手固定在所述氣相色譜儀的 工作臺(tái)面上；所述氫化物發(fā)生系統(tǒng)包括氫化物發(fā)生瓶、第一微量計(jì)量泵、第二微量計(jì)量泵、 第一蠕動(dòng)泵、第二蠕動(dòng)泵和第三蠕動(dòng)泵，所述氫化物發(fā)生瓶的連接口分別通過(guò)裝有第一微 量計(jì)量泵、第二微量計(jì)量泵、第一蠕動(dòng)泵、第二蠕動(dòng)泵和第三蠕動(dòng)泵的管路與緩沖溶液瓶、 氫化試劑瓶、待測(cè)樣品瓶、純水瓶和排液瓶連通；所述系統(tǒng)控制單元的相應(yīng)輸出端分別接所 述氣相色譜儀、機(jī)械手、第一微量計(jì)量泵、第二微量計(jì)量泵、第一蠕動(dòng)泵、第二蠕動(dòng)泵和第三 蠕動(dòng)泵的控制端。所述氫化物發(fā)生系統(tǒng)還包括設(shè)置在氫化物發(fā)生瓶下部的電磁攪拌儀；所述系統(tǒng)控
3制單元的相應(yīng)輸出端接電磁攪拌儀的控制端。所述氫化物發(fā)生瓶的瓶口設(shè)有橡膠塞，所述橡膠塞上設(shè)有用于扎萃取針的通孔。所述機(jī)械手包括由直線(xiàn)導(dǎo)軌和無(wú)桿汽缸組成的氣動(dòng)滑臺(tái)、滾動(dòng)導(dǎo)軌智能組合單 元、拖動(dòng)氣缸、步進(jìn)電機(jī)和PLC控制單元；所述系統(tǒng)控制單元的相應(yīng)輸出端接PLC控制單元 的控制端，所述PLC控制單元的相應(yīng)輸出端接所述無(wú)桿汽缸、拖動(dòng)氣缸和步進(jìn)電機(jī)的控制 端；所述氣動(dòng)滑臺(tái)通過(guò)步進(jìn)電機(jī)與滾動(dòng)導(dǎo)軌智能組合單元形成垂直方向的滑動(dòng)副；所述拖 動(dòng)氣缸通過(guò)無(wú)桿汽缸與直線(xiàn)導(dǎo)軌形成水平方向的滑動(dòng)副，并采用金屬型死擋鐵定位；所述 拖動(dòng)氣缸通過(guò)拉桿與緊固萃取針的夾緊機(jī)構(gòu)連接。本發(fā)明在氣相色譜的工作臺(tái)面上增設(shè)了控制萃取針的機(jī)械手，所述機(jī)械手在PLC 控制單元的控制下，自動(dòng)尋找原點(diǎn)定位、移動(dòng)萃取針至氫化物發(fā)生瓶頂空、插入萃取頭、伸 出萃取纖維完成萃取富集、縮回萃取纖維、移動(dòng)萃取針至氣相色譜儀頂空、從進(jìn)樣口插入萃 取針、伸出萃取纖維、等待分離檢測(cè)完成、縮回萃取纖維、拔出萃取頭、最后移動(dòng)萃取針至原 點(diǎn)，同時(shí)完成了萃取和進(jìn)樣分析工作；所述氫化物發(fā)生系統(tǒng)在系統(tǒng)控制單元的控制下，自動(dòng) 完成氫化物發(fā)生瓶的潤(rùn)洗、加待測(cè)樣品、加緩沖溶液和氫化試劑溶液、排液和清洗等動(dòng)作。 即整個(gè)測(cè)試的過(guò)程均由預(yù)先設(shè)置好的系統(tǒng)控制單元控制自動(dòng)完成。采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了海水中有機(jī)錫測(cè)定的完 全自動(dòng)化進(jìn)行，無(wú)需人為干預(yù)，將其安裝在海洋監(jiān)測(cè)船上，對(duì)海水有機(jī)錫可以實(shí)現(xiàn)原位、實(shí) 時(shí)、在線(xiàn)的分析測(cè)定，測(cè)定數(shù)據(jù)完全反映海水有機(jī)錫的實(shí)時(shí)結(jié)果；節(jié)省人工，并且測(cè)試結(jié)果 重現(xiàn)性高；能夠滿(mǎn)足各種海監(jiān)部門(mén)進(jìn)行航海監(jiān)測(cè)的需要。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明氫化物發(fā)生系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明機(jī)械手的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明工作流程圖。
具體實(shí)施例方式參看圖1 圖3，本發(fā)明由氣相色譜儀15、用于控制萃取針14的機(jī)械手16、氫化物 發(fā)生系統(tǒng)17和系統(tǒng)控制單元1組成；所述機(jī)械手16固定在所述氣相色譜儀15的工作臺(tái)面 上；所述氫化物發(fā)生系統(tǒng)17包括氫化物發(fā)生瓶6、第一微量計(jì)量泵3、第二微量計(jì)量泵2、第 一蠕動(dòng)泵12、第二蠕動(dòng)泵13和第三蠕動(dòng)泵9，所述氫化物發(fā)生瓶6的連接口分別通過(guò)裝有 第一微量計(jì)量泵3、第二微量計(jì)量泵2、第一蠕動(dòng)泵12、第二蠕動(dòng)泵13和第三蠕動(dòng)泵9的管 路與緩沖溶液瓶4、氫化試劑瓶5、待測(cè)樣品瓶11、純水瓶10和排液瓶8連通；所述系統(tǒng)控 制單元1的相應(yīng)輸出端分別接所述氣相色譜儀15、機(jī)械手16、第一微量計(jì)量泵3、第二微量 計(jì)量泵2、第一蠕動(dòng)泵12、第二蠕動(dòng)泵13和第三蠕動(dòng)泵9的控制端。所述氫化物發(fā)生系統(tǒng)17還包括設(shè)置在氫化物發(fā)生瓶6下部的電磁攪拌儀7 ；所述 系統(tǒng)控制單元1的相應(yīng)輸出端接電磁攪拌儀7的控制端。所述氫化物發(fā)生瓶6的瓶口設(shè)有橡膠塞，所述橡膠塞上設(shè)有用于扎萃取針14的通
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所述機(jī)械手16包括由直線(xiàn)導(dǎo)軌22和無(wú)桿汽缸組成的氣動(dòng)滑臺(tái)21、滾動(dòng)導(dǎo)軌智能 組合單元19、拖動(dòng)氣缸20、步進(jìn)電機(jī)18和PLC控制單元；所述系統(tǒng)控制單元1的相應(yīng)輸出 端接PLC控制單元的控制端，所述PLC控制單元的相應(yīng)輸出端接所述無(wú)桿氣缸、拖動(dòng)氣缸20 和步進(jìn)電機(jī)18的控制端；所述氣動(dòng)滑臺(tái)21通過(guò)步進(jìn)電機(jī)18與滾動(dòng)導(dǎo)軌智能組合單元19 形成垂直方向的滑動(dòng)副；所述拖動(dòng)氣缸20通過(guò)無(wú)桿氣缸與直線(xiàn)導(dǎo)軌22形成水平方向的滑 動(dòng)副，并采用金屬型死擋鐵25定位；所述拖動(dòng)氣缸20通過(guò)拉桿23與緊固萃取針14的夾緊 機(jī)構(gòu)24連接。所述氣相色譜儀15、機(jī)械手16和氫化物發(fā)生系統(tǒng)17均在系統(tǒng)控制單元1的控制 下自動(dòng)進(jìn)行工作，下面以海水有機(jī)錫的測(cè)定為例簡(jiǎn)述系統(tǒng)控制單元1的控制流程，參看圖 4。步驟501，系統(tǒng)控制單元1給氣相色譜儀15和機(jī)械手16的PLC控制單元發(fā)送指 令，預(yù)啟動(dòng)氣相色譜儀15至工作狀態(tài)，機(jī)械手16尋找原點(diǎn)定位。步驟502，取待測(cè)海水潤(rùn)洗氫化物發(fā)生瓶系統(tǒng)控制單元1控制氫化物發(fā)生系統(tǒng)17開(kāi)始工作，即通過(guò)控制第一蠕動(dòng)泵12向 氫化物發(fā)生瓶6內(nèi)注入IOOOmL的海水，設(shè)置第一蠕動(dòng)泵12的流速為5. 5微升每毫秒，進(jìn)樣 時(shí)間為182秒；然后系統(tǒng)控制單元1控制第三蠕動(dòng)泵9從氫化物發(fā)生瓶6內(nèi)排液，設(shè)置第三 蠕動(dòng)泵9的流速為5. 5微升每毫秒，排液190秒后完成潤(rùn)洗操作。步驟503，加入IOOOmL待測(cè)海水，啟動(dòng)電磁攪拌系統(tǒng)控制單元1控制第一蠕動(dòng)泵12以5. 5微升每毫秒的流速向氫化物發(fā)生瓶6 內(nèi)進(jìn)海水，進(jìn)樣時(shí)間為182秒，然后啟動(dòng)電磁攪拌儀7。步驟504，加入緩沖溶液和氫化試劑溶液系統(tǒng)控制單元1控制第一微量計(jì)量泵3以1. 1微升每毫秒的流速加入pH為6. 0 的醋酸_醋酸鈉緩沖溶液至氫化物發(fā)生瓶6，91秒后，控制第二微量計(jì)量泵2以52微升每 秒的流速加入重量濃度為3% NaBH4氫化試劑，進(jìn)樣時(shí)間為58秒。步驟505，移動(dòng)機(jī)械手16完成萃取和富集操作①系統(tǒng)控制單元1給PLC控制單元開(kāi)始工作的指令，PLC控制單元通過(guò)控制無(wú)桿 氣缸，移動(dòng)緊固有萃取針14的夾緊機(jī)構(gòu)24至氫化物發(fā)生瓶6頂空；②PLC控制單元通過(guò)控制步進(jìn)電機(jī)18，移動(dòng)氣動(dòng)滑臺(tái)21向下垂直運(yùn)動(dòng)，將萃取針 14通過(guò)橡膠塞的通孔插入氫化物發(fā)生瓶6 ；③通過(guò)拖動(dòng)氣缸20控制拉桿23完成萃取針的萃取纖維伸出的操作；④萃取富集10分鐘后，通過(guò)拖動(dòng)氣缸20控制拉桿23完成萃取針的萃取纖維縮回 的操作；⑤通過(guò)步進(jìn)電機(jī)18，移動(dòng)氣動(dòng)滑臺(tái)21向上垂直運(yùn)動(dòng)，將萃取針14拔出；⑥通過(guò)無(wú)桿氣缸，移動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)24至原點(diǎn)。步驟506，同時(shí)完成停止電磁攪拌、排液、清洗和移動(dòng)機(jī)械手進(jìn)樣至氣相色譜儀的 操作，下面分別進(jìn)行詳述1)停止電磁攪拌、排液、清洗氫化物反應(yīng)瓶①系統(tǒng)控制單元1控制電磁攪拌儀7停止電磁攪拌；
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②控制第三蠕動(dòng)泵9將氫化物發(fā)生瓶6的溶液排出，設(shè)置第三蠕動(dòng)泵9的流速為 5. 5微升每毫秒，排液201秒；③系統(tǒng)控制單元1控制第二蠕動(dòng)泵13向氫化物發(fā)生瓶6內(nèi)以6. 5微升每毫秒流 速注入純水，60秒后啟動(dòng)電磁攪拌儀7，繼續(xù)進(jìn)液117秒后進(jìn)液量達(dá)到設(shè)定量，控制單元控 制第三蠕動(dòng)泵9以5. 5微升每毫秒流速時(shí)開(kāi)始排液，當(dāng)排液140秒后，控制電磁攪拌儀7停 止攪拌，繼續(xù)排液70秒后停止第三蠕動(dòng)泵9，完成清洗動(dòng)作。2)移動(dòng)機(jī)械手進(jìn)樣至氣相色譜儀，完成檢測(cè)、分析①PLC控制單元繼續(xù)通過(guò)步進(jìn)電機(jī)18移動(dòng)氣動(dòng)滑臺(tái)21向下垂直運(yùn)動(dòng)，將萃取針 14插入氣相色譜儀15的進(jìn)樣口 ；②通過(guò)拖動(dòng)氣缸20控制拉桿23完成萃取針的萃取纖維伸出的操作；③氣動(dòng)氣相色譜儀的檢測(cè)程序，完成檢測(cè)；④通過(guò)拖動(dòng)氣缸20控制拉桿23完成萃取針的萃取纖維縮回的操作；⑤通過(guò)步進(jìn)電機(jī)18，移動(dòng)氣動(dòng)滑臺(tái)21向上垂直運(yùn)動(dòng)，將萃取針14拔出；⑥通過(guò)無(wú)桿氣缸，移動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)24至原點(diǎn)。步驟507，判斷是否收到檢測(cè)命令，如果是，返回步驟502。如果否，判斷是否退出 程序，若確認(rèn)退出，則程序結(jié)束；若不退出，返回步驟507。綜上，本發(fā)明通過(guò)系統(tǒng)控制單元控制有機(jī)錫測(cè)試儀的全部測(cè)定工作，程序啟動(dòng)后， 取海水、氫化物發(fā)生反應(yīng)、萃取富集、分析測(cè)定、數(shù)據(jù)輸出等所有過(guò)程全部自動(dòng)完成，無(wú)需人 為干預(yù)，完全實(shí)現(xiàn)海水有機(jī)錫測(cè)定的自動(dòng)化。
權(quán)利要求
一種有機(jī)錫測(cè)試儀，其特征在于由氣相色譜儀(15)、用于控制萃取針(14)的機(jī)械手(16)、氫化物發(fā)生系統(tǒng)(17)和系統(tǒng)控制單元(1)組成；所述機(jī)械手(16)固定在所述氣相色譜儀(15)的工作臺(tái)面上；所述氫化物發(fā)生系統(tǒng)(17)包括氫化物發(fā)生瓶(6)、第一微量計(jì)量泵(3)、第二微量計(jì)量泵(2)、第一蠕動(dòng)泵(12)、第二蠕動(dòng)泵(13)和第三蠕動(dòng)泵(9)，所述氫化物發(fā)生瓶(6)的連接口分別通過(guò)裝有第一微量計(jì)量泵(3)、第二微量計(jì)量泵(2)、第一蠕動(dòng)泵(12)、第二蠕動(dòng)泵(13)和第三蠕動(dòng)泵(9)的管路與緩沖溶液瓶(4)、氫化試劑瓶(5)、待測(cè)樣品瓶(11)、純水瓶(10)和排液瓶(8)連通；所述系統(tǒng)控制單元(1)的相應(yīng)輸出端分別接所述氣相色譜儀(15)、機(jī)械手(16)、第一微量計(jì)量泵(3)、第二微量計(jì)量泵(2)、第一蠕動(dòng)泵(12)、第二蠕動(dòng)泵(13)和第三蠕動(dòng)泵(9)的控制端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)錫測(cè)試儀，其特征在于所述氫化物發(fā)生系統(tǒng)(17)還包括 設(shè)置在氫化物發(fā)生瓶(6)下部的電磁攪拌儀(7)；所述系統(tǒng)控制單元(1)的相應(yīng)輸出端接 電磁攪拌儀(7)的控制端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)錫測(cè)試儀，其特征在于所述氫化物發(fā)生瓶(6)的瓶口設(shè) 有橡膠塞，所述橡膠塞上設(shè)有用于扎萃取針(14)的通孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)錫測(cè)試儀，其特征在于所述機(jī)械手(16)包括由直線(xiàn)導(dǎo) 軌(22)和無(wú)桿汽缸組成的氣動(dòng)滑臺(tái)(21)、滾動(dòng)導(dǎo)軌智能組合單元(19)、拖動(dòng)氣缸(20)、步 進(jìn)電機(jī)(18)和PLC控制單元；所述系統(tǒng)控制單元(1)的相應(yīng)輸出端接PLC控制單元的控制 端，所述PLC控制單元的相應(yīng)輸出端接所述無(wú)桿汽缸、拖動(dòng)氣缸(20)和步進(jìn)電機(jī)(18)的控 制端；所述氣動(dòng)滑臺(tái)(21)通過(guò)步進(jìn)電機(jī)(18)與滾動(dòng)導(dǎo)軌智能組合單元(19)形成垂直方向 的滑動(dòng)副；所述拖動(dòng)氣缸(20)通過(guò)無(wú)桿汽缸與直線(xiàn)導(dǎo)軌(22)形成水平方向的滑動(dòng)副，并采 用金屬型死擋鐵(25)定位；所述拖動(dòng)氣缸(20)通過(guò)拉桿(23)與緊固萃取針(14)的夾緊 機(jī)構(gòu)(24)連接。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種有機(jī)錫測(cè)試儀，由氣相色譜儀、用于控制萃取針的機(jī)械手、氫化物發(fā)生系統(tǒng)和系統(tǒng)控制單元組成；所述機(jī)械手固定在所述氣相色譜儀的工作臺(tái)面上；所述氫化物發(fā)生系統(tǒng)包括氫化物發(fā)生瓶、第一微量計(jì)量泵、第二微量計(jì)量泵、第一蠕動(dòng)泵、第二蠕動(dòng)泵和第三蠕動(dòng)泵，所述氫化物發(fā)生瓶的連接口分別通過(guò)裝有第一微量計(jì)量泵、第二微量計(jì)量泵、第一蠕動(dòng)泵、第二蠕動(dòng)泵和第三蠕動(dòng)泵的管路與緩沖溶液瓶、氫化試劑瓶、待測(cè)樣品瓶、純水瓶和排液瓶連通；所述系統(tǒng)控制單元的相應(yīng)輸出端分別接所述氣相色譜儀、機(jī)械手、第一微量計(jì)量泵、第二微量計(jì)量泵、第一蠕動(dòng)泵、第二蠕動(dòng)泵和第三蠕動(dòng)泵的控制端。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了海水中有機(jī)錫測(cè)定的完全自動(dòng)化。
文檔編號(hào)G01N30/08GK101936963SQ20101023839
公開(kāi)日2011年1月5日 申請(qǐng)日期2010年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月28日
發(fā)明者仇計(jì)清, 劉魁, 周長(zhǎng)杰, 李景印, 王云清, 王榮耕 申請(qǐng)人:河北科技大學(xué)