專利名稱：小型順序注射亞硝酸鹽分析系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種環(huán)境水樣中亞硝酸鹽的分析系統(tǒng)，特別是涉及一種小型順序注射亞硝酸鹽分析系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
亞硝酸鹽廣泛存在于土壤、天然水和食品中，它能與人體內(nèi)胺類和酞胺化合物作用生成具有致癌作用的亞硝胺類化合物，亞硝酸根所帶來的潛在的毒性已經(jīng)引起了人們的極大關(guān)注，因此它是水質(zhì)監(jiān)測(cè)和食品監(jiān)測(cè)的一項(xiàng)重要指標(biāo)。
目前，亞硝酸含量的檢測(cè)方法很多，主要有分光光度法、熒光法、離子色譜法、極譜法、高效液相色譜法、催化光度法等，這些方法有的靈敏度較高，選擇性好，但是昂貴的儀器和試劑使得適用范圍受到很大的限制；有的儀器的體積較大，搬運(yùn)不方便，不適用于在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。其中分光光度法是一種簡(jiǎn)單可靠的方法，其原理是水樣中的亞硝酸鹽與磺胺和 N— (I一萘基)一乙二胺鹽酸鹽進(jìn)行重氮化和偶聯(lián)顯色反應(yīng)，反應(yīng)形成的玫瑰紅色溶液在 540nm處具有最大吸收峰。但是目前分光光度法多采用手工檢測(cè)，檢測(cè)精確度難以提高，并且也不適用于水質(zhì)的在線自動(dòng)檢測(cè)。
順序注射(Sequential injection analysis, SIA)是第二代流動(dòng)注射分析系統(tǒng), 其主要部件是多通道選擇閥和注射泵，并需配備高精度的步進(jìn)電機(jī)，從而導(dǎo)致儀器價(jià)格昂貴，部件可選性差。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于提供一種小型順序注射亞硝酸鹽分析系統(tǒng)，根據(jù)順序注射的原理選取蠕動(dòng)泵為動(dòng)力裝置，六通閥為定量裝置，通過控制定量環(huán)的管徑及長度，能精確控制進(jìn)樣量，實(shí)現(xiàn)與常規(guī)順序注射相同的功能，還具有簡(jiǎn)單可靠、穩(wěn)定性重現(xiàn)性好、試劑消耗量少、可以用同一裝置完成不同項(xiàng)目的分析檢測(cè)而無需改變流路設(shè)置等優(yōu)點(diǎn)。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出的技術(shù)方案為
一種小型順序注射亞硝酸鹽分析系統(tǒng)，水樣連通電磁閥V4的一個(gè)接口，電磁閥V4 的另外兩個(gè)接口之一連通電磁閥V3的一個(gè)接口，之二通過蠕動(dòng)泵Pl連通六通閥的第六接口，電磁閥V3的另外兩個(gè)接口分別連通電磁閥Vl的一個(gè)接口和電磁閥V2的一個(gè)接口，電磁閥Vl的另外兩個(gè)接口分別連通亞硝酸鹽標(biāo)準(zhǔn)液BI，亞硝酸鹽標(biāo)準(zhǔn)液B2，電磁閥V2的另外兩個(gè)接口分別連通顯色劑和載流液，六通閥的第二接口與第五接口通過定量環(huán)連通，第一接口連通廢液Wl，第三接口通過夾管閥連通光電比色池，第四接口通過蠕動(dòng)泵P2連通電磁閥V5的一個(gè)接口，電磁閥V5的另外兩個(gè)接口分別連通去離子水和廢液W2，廢液W2裝有液位檢測(cè)裝置；
六通閥的接口之間連通關(guān)系的轉(zhuǎn)換通過PLC可編程控制器控制
當(dāng)系統(tǒng)處于采樣模式時(shí)，六通閥的第一接口連通第二接口，第三接口連通第四接口，第五接口連通第六接口 ；
當(dāng)系統(tǒng)處于測(cè)量模式時(shí)，六通閥的第一接口連通第六接口，第三接口連通第二接口，第五接口連通第四接口。
所述連通均通過聚四氟乙烯材料的PTFE管路連通。
所述蠕動(dòng)泵Pl和P2是耐腐蝕材料制成并具有4通道的軟管。
所述液位檢測(cè)裝置為單光束反射取樣式光電傳感器。
所述光電比色池包括光源、比色池、硅光二極管和信號(hào)處理模塊；
所述比色池用于流通混合溶液；
所述光源發(fā)出的光照射到比色池中的混合溶液上；
所述娃光二極管是一種直接把光能轉(zhuǎn)換成電能的半導(dǎo)體器件；
所述信號(hào)處理模塊是將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊。
所述PLC可編程控制器是進(jìn)行數(shù)據(jù)接收、計(jì)算和處理的控制器。
所述所有試劑均利用試劑瓶存儲(chǔ)。
還包括觸摸屏，連接PLC可編程控制器，提供控制操作按鍵并顯示控制進(jìn)程。
發(fā)明具有以下有益效果及優(yōu)點(diǎn)
I.本發(fā)明采用改進(jìn)的順序注射技術(shù)，將水樣、顯色劑、載流液依次通過蠕動(dòng)泵泵入六通閥的定量環(huán)精確定量后，最終被泵入比色池中并在比色池中充分混合反應(yīng)，即在一個(gè)固定的比色池中進(jìn)行反應(yīng)，有效避免了流動(dòng)注射中氣泡問題對(duì)檢測(cè)的影響；
2.本發(fā)明在結(jié)構(gòu)方面，簡(jiǎn)單可靠；
3.本發(fā)明在性能方面，具有穩(wěn)定性好、重現(xiàn)性好、精密度高、檢出限低等優(yōu)點(diǎn)；
4.本發(fā)明在實(shí)際應(yīng)用中，便于攜帶，可進(jìn)行全自動(dòng)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，具有很好的應(yīng)用前景的分析系統(tǒng)。


圖I是本發(fā)明的采集模式連通示意圖2是本發(fā)明的測(cè)量模式連通示意圖。
其中，V1、V2、V3、V4、V5為五個(gè)電磁閥，Pl為第一蠕動(dòng)泵，P2為第二蠕動(dòng)泵，V6為六通閥，D為光電檢測(cè)模塊，J為夾管閥，L為定量環(huán)，S為水樣，BI、B2為亞硝酸鹽標(biāo)準(zhǔn)液, Wl、W2為廢液，Dff為去離子水，R為顯色劑，C為載流液。
具體實(shí)施方式
如圖I所示，電磁閥Vl設(shè)有接口廣3，電磁閥V2設(shè)有接口 4飛，電磁閥V3有接口 7 9，電磁閥V4有接口 10 12，電磁閥V5有接口 13 15。各電磁閥中，接口 I和3分別為標(biāo)樣B1、B2進(jìn)口，接口 4、6分別為顯色劑R，載流液C接口，接口 12為水樣S接口，接口 13、15 分別為廢液瓶W2和去離子水DW接口。其中接口 2與接口 7相接，接口 5與接口 9相接，接口 8與接口 10相接，接口 11與蠕動(dòng)泵Pl相接，Pl另一個(gè)接口與六通閥的接口 6連接，試樣從接口 6進(jìn)入六通閥，接口 2飛之間連接是定量環(huán)，接口 I連接廢液瓶，接口 3連接比色池，接口 4連接蠕動(dòng)泵P2，P2另一個(gè)接口連接電磁閥V5的接口 14。
進(jìn)樣定量模塊是由蠕動(dòng)泵、六通閥、定量環(huán)組成，如圖I所示為左位模式連通示意圖，當(dāng)六通閥處于左位模式時(shí)，六通閥的第一接口和第二接口相通，第三接口和第四接口相通，第五接口和第六接口相通，試樣從第六接口被泵入定量環(huán)中，多余的試樣從第一接口中排出。
如圖2所示為右位模式連通示意圖，當(dāng)六通閥處于右位模式時(shí)，六通閥的第二接口和第三接口相連通，第四接口和第五接口相連通，第一接口和第六接口相連通，此時(shí)蠕動(dòng)泵P2正轉(zhuǎn)，將定量環(huán)中試樣泵入光電檢測(cè)模塊的比色池中。
所說的特征是光電檢測(cè)模塊，是光電檢測(cè)裝置的主要部件包括540nm光源、IOmm 光程的比色池、硅光二極管、信號(hào)處理模塊。其中光電檢測(cè)器(硅光二極管)所接收到的信號(hào)一般較微弱，要經(jīng)過濾波、放大之后進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換，將其數(shù)據(jù)存入PLC的CPU中，便于數(shù)據(jù)的計(jì)算。信號(hào)處理模塊是將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊。比色池是將六通閥順序泵入的試樣充分混合反應(yīng)的容器。各個(gè)試樣被泵入比色池之后，水樣的亞硝酸鹽與顯色劑中的對(duì)氨基苯磺酰胺發(fā)生重氮反應(yīng)，再與N —(I 一萘基)一乙二胺鹽酸鹽發(fā)生偶聯(lián)反應(yīng)，生成玫瑰紅色的物質(zhì)，在540nm處進(jìn)行光電檢測(cè),有最大吸收峰,記錄吸光度值，該值與標(biāo)準(zhǔn)液的吸光度值進(jìn)行比較以得到水體中亞硝酸鹽的含量。
盛放廢液的端口，設(shè)置了液位檢測(cè)裝置。首次采用ST178，即單光束反射取樣式光電傳感器，進(jìn)行液位的檢測(cè)，當(dāng)液位達(dá)到警戒線時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)提示液位異常，防止因廢液過滿干擾檢測(cè)。
管路內(nèi)徑O. 8mm的聚四氟乙烯材料。
利用六通閥和定量環(huán)對(duì)樣品 進(jìn)行精確定量，定量環(huán)的長度是90cm。
最后將試樣泵入比色池中混合反應(yīng)，顯色后檢測(cè)，有效避免了流路中氣泡的影響。
可通過觸摸屏對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行運(yùn)行操作和數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示，方便簡(jiǎn)單快捷。
本系統(tǒng)用于水質(zhì)亞硝酸的檢測(cè)過程
1.試劑的準(zhǔn)備
顯色劑500mL燒杯中置入250mL水和55ml磷酸,加入22. 5g對(duì)氨基苯磺酰胺和 O. 025g N- (I 一萘基)一乙二胺鹽酸鹽(CltlH7NHC2H4NH2 ·2Ηα)溶于上述溶液中，移至500mL 容量瓶，用水稀釋至標(biāo)線，混勻，貯于棕色瓶中(2 5°C下保存)。
亞硝酸鹽標(biāo)準(zhǔn)貯備液(1000 μ g/L):稱取在60°C下烘干Ih重量為2. 465g的NaNO2, 將其溶于500mL容量瓶中，加水稀釋定容，加入ImL氯仿，貯于棕色玻璃瓶中(2 5°C下保存)。
載流液去離子水。
亞硝酸鹽標(biāo)準(zhǔn)液BI (0μ g/L):去離子水。
亞硝酸鹽標(biāo)準(zhǔn)液B2 (ΙΟΟΟμ g/L):使用時(shí)根據(jù)需要將亞硝酸鹽標(biāo)準(zhǔn)貯備液 (1000 μ g/L)逐級(jí)稀釋而得，至少穩(wěn)定2個(gè)月。
2.系統(tǒng)運(yùn)行的具體步驟
本系統(tǒng)可全自動(dòng)運(yùn)行，通過可編程控制器PLC來控制各部件的動(dòng)作、接收和存儲(chǔ)比色池的數(shù)據(jù)，并且觸摸屏可進(jìn)行自動(dòng)和手動(dòng)等操作。其中手動(dòng)是控制各個(gè)部件的單獨(dú)運(yùn)行，可對(duì)儀器進(jìn)行調(diào)試。自動(dòng)操作分為單次操作、周期采樣、定時(shí)采樣等操作。下面是單次自動(dòng)采樣檢測(cè)亞硝酸鹽的具體步驟
(I)清洗比色池電磁閥V5加電，六通閥左轉(zhuǎn)，蠕動(dòng)泵P2反轉(zhuǎn)2.1s,電磁閥V5斷電，等待30s，蠕動(dòng)泵P2正轉(zhuǎn)40s，如此重復(fù)以上步驟4次達(dá)到清洗比色池的目的。
(2)基值測(cè)量過程六通閥左轉(zhuǎn)，蠕動(dòng)泵Pl轉(zhuǎn)動(dòng)40s，將載流液泵入定量環(huán)中；六通閥右轉(zhuǎn)，蠕動(dòng)泵P2正轉(zhuǎn)40s，將載流液泵入比色池。切換電磁閥，重復(fù)以上步驟，分別泵入一定量環(huán)的顯色劑和一定量環(huán)的載流液，等待3. 5min,記錄基值。
(3)峰值測(cè)量過程六通閥左轉(zhuǎn)，蠕動(dòng)泵Pl轉(zhuǎn)動(dòng)40s，將顯色劑泵入定量環(huán)中；六通閥右轉(zhuǎn)，蠕動(dòng)泵P2正轉(zhuǎn)40s，將顯色劑泵入比色池。切換電磁閥，重復(fù)以上步驟，分別泵入一定量環(huán)的水樣和一定量環(huán)的載流液進(jìn)，等待3. 5min,記錄水樣的峰值。
(4)計(jì)算過程根據(jù)以上所得數(shù)據(jù)，通過朗伯比爾定律計(jì)算得到水樣的吸光度值， 與標(biāo)準(zhǔn)曲線比較計(jì)算得到水樣濃度。
3.本系統(tǒng)用于實(shí)際水樣的檢測(cè)實(shí)驗(yàn)
將該系統(tǒng)用于實(shí)際水樣中，采用系統(tǒng)的光程10mm、檢測(cè)波長540nm，管內(nèi)徑O. 8mm, 定量環(huán)長度為90cm，顯色劑中磺胺濃度為45g/L，N —(I一萘基)一乙二胺鹽酸鹽濃度為 O. 05g/L，磷酸體積分?jǐn)?shù)為11%，得到水樣測(cè)定結(jié)果以及水樣的加標(biāo)回收率(n=8)如下表
權(quán)利要求
1.一種小型順序注射亞硝酸鹽分析系統(tǒng)，其特征在于，水樣連通電磁閥V4的一個(gè)接口，電磁閥V4的另外兩個(gè)接口之一連通電磁閥V3的一個(gè)接口，之二通過蠕動(dòng)泵Pl連通六通閥的第六接口，電磁閥V3的另外兩個(gè)接口分別連通電磁閥Vl的一個(gè)接口和電磁閥V2的一個(gè)接口，電磁閥Vl的另外兩個(gè)接口分別連通亞硝酸鹽標(biāo)準(zhǔn)液BI，亞硝酸鹽標(biāo)準(zhǔn)液B2，電磁閥V2的另外兩個(gè)接口分別連通顯色劑和載流液，六通閥的第二接口與第五接口通過定量環(huán)連通，第一接口連通廢液Wl，第三接口通過夾管閥連通光電比色池，第四接口通過蠕動(dòng)泵P2連通電磁閥V5的一個(gè)接口，電磁閥V5的另外兩個(gè)接口分別連通去離子水和廢液W2，廢液W2裝有液位檢測(cè)裝置； 六通閥的接口之間連通關(guān)系的轉(zhuǎn)換通過PLC可編程控制器控制 當(dāng)系統(tǒng)處于采樣模式時(shí)，六通閥的第一接口連通第二接口，第三接口連通第四接口，第五接口連通第六接口； 當(dāng)系統(tǒng)處于測(cè)量模式時(shí)，六通閥的第一接口連通第六接口，第三接口連通第二接口，第五接口連通第四接口。
2.按權(quán)利要求I所述的小型順序注射亞硝酸鹽分析系統(tǒng)，其特征在于，所述連通均通過聚四氟乙烯材料的PTFE管路連通。
3.按權(quán)利要求I所述的小型順序注射亞硝酸鹽分析系統(tǒng)，其特征在于，所述蠕動(dòng)泵Pl和P2是耐腐蝕材料制成并具有4通道的軟管。
4.按權(quán)利要求I所述的小型順序注射亞硝酸鹽分析系統(tǒng)，其特征在于，所述液位檢測(cè)裝置為單光束反射取樣式光電傳感器。
5.按權(quán)利要求I所述的小型順序注射亞硝酸鹽分析系統(tǒng)，其特征在于，所述光電比色池包括光源、比色池、硅光二極管和信號(hào)處理模塊； 所述比色池用于流通混合溶液； 所述光源發(fā)出的光照射到比色池中的混合溶液上； 所述娃光二極管是一種直接把光能轉(zhuǎn)換成電能的半導(dǎo)體器件； 所述信號(hào)處理模塊是將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊。
6.按權(quán)利要求5所述的小型順序注射亞硝酸鹽分析系統(tǒng)，其特征在于，所述PLC可編程控制器是進(jìn)行數(shù)據(jù)接收、計(jì)算和處理的控制器。
7.按權(quán)利要求I所述的小型順序注射亞硝酸鹽分析系統(tǒng)，其特征在于，所述所有試劑均利用試劑瓶存儲(chǔ)。
8.按權(quán)利要求I所述的小型順序注射亞硝酸鹽分析系統(tǒng)，其特征在于，還包括觸摸屏，連接PLC可編程控制器，提供控制操作按鍵并顯示控制進(jìn)程。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種的小型順序注射亞硝酸鹽分析系統(tǒng)，第一電磁閥與亞硝酸鹽標(biāo)準(zhǔn)液連接，第二電磁閥連接顯色劑和去離子水，第一電磁閥與第二電磁閥共同連接到第三電磁閥，第三電磁閥又連接到與水樣連接的第四電磁閥，第五電磁閥連接去離子水和配有液位檢測(cè)裝置的廢液瓶，第四電磁閥和第五電磁閥分別通過第一蠕動(dòng)泵和第二蠕動(dòng)泵連接到六通閥，六通閥又與廢液、定量環(huán)和比色池分別連接。本系統(tǒng)采用改進(jìn)的順序注射分析法與分光光度法原理為基礎(chǔ)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，定量精確，穩(wěn)定性好、重現(xiàn)性好、精密度高、檢出限低等優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中，便于攜帶，可進(jìn)行全自動(dòng)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。
文檔編號(hào)G01N21/31GK102980858SQ20121047401
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月21日
發(fā)明者陳令新, 呂穎, 孫西艷, 付龍文, 馮巍巍 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院煙臺(tái)海岸帶研究所