本發(fā)明涉及工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種重金屬原位在線監(jiān)測系統(tǒng)裝置。

背景技術(shù)：

隨著中國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，工業(yè)廢水中的重金屬污染也日益嚴(yán)重。由于監(jiān)管部門無法對工業(yè)廢水重金屬濃度進(jìn)行實時監(jiān)控，造成了一些工廠為了自身的利益私自偷排工業(yè)廢水的現(xiàn)象。而現(xiàn)有的重金屬檢測技術(shù)很難實現(xiàn)重金屬濃度的實時檢測，并且未考慮復(fù)雜廢水環(huán)境下傳感器表面結(jié)垢問題，這些都增加了重金屬原位檢測的難度。因此，為解決以上問題，設(shè)計一套能全天候原位監(jiān)測工業(yè)廢水中的重金屬濃度的系統(tǒng)具有非常重要的現(xiàn)實意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種重金屬原位在線監(jiān)測系統(tǒng)裝置，實現(xiàn)了工業(yè)廢水中的重金屬離子濃度的實時監(jiān)測，且能定期通過超聲對自身的重金屬傳感器進(jìn)行除垢處理。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

一種重金屬原位在線監(jiān)測系統(tǒng)裝置，包括重金屬原位在線監(jiān)測箱、PC機和投入待檢測工業(yè)廢水中的除垢箱體，所述重金屬原位在線監(jiān)測箱內(nèi)設(shè)有信號調(diào)理模塊和數(shù)據(jù)采集模塊，所述除垢箱體通過帶若干進(jìn)水口的PVC隔板分割為上層和下層，上層頂面中心處和四角均開設(shè)有傳感器插孔，上層頂面還設(shè)有溫度傳感器插孔，傳感器插孔內(nèi)設(shè)有若干全固態(tài)重金屬傳感器、一支參比電極和一支pH電極，溫度傳感器插孔內(nèi)設(shè)有一支溫度傳感器，全固態(tài)重金屬傳感器將采集到的數(shù)字信號經(jīng)信號調(diào)理模塊發(fā)送到數(shù)據(jù)采集模塊，數(shù)據(jù)采集模塊通過USB數(shù)據(jù)傳輸線將數(shù)據(jù)傳送到PC機，所述PVC隔板底部安裝有超聲波發(fā)生器探頭，用于為全固態(tài)重金屬傳感器、參比電極和pH電極超聲去污垢，下層底部設(shè)有一帶閥門的出液口。

優(yōu)選地，所述信號調(diào)理模塊包括重金屬傳感器信號調(diào)理電路和Pt100溫度傳感器調(diào)理電路。

優(yōu)選地，重金屬傳感器信號調(diào)理電路包括無源濾波電路、電壓跟隨器電路、差分運算電路以及運算放大電路，Pt100溫度傳感器調(diào)理電路包括傳感器測量電橋和放大電路，數(shù)據(jù)采集模塊包括A/D轉(zhuǎn)化和51單片機。

本發(fā)明具有以下有益效果：

實現(xiàn)了工業(yè)廢水中的重金屬離子濃度的實時監(jiān)測，可以實時地在線顯示工業(yè)廢水中重金屬離子濃度，督促工業(yè)中污水的處理，可以有效減少工廠偷排漏排現(xiàn)象的發(fā)生；通過利用超聲波原理實現(xiàn)了對傳感器的定期除垢處理，保證了監(jiān)測離子濃度的準(zhǔn)確性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例一種重金屬原位在線監(jiān)測系統(tǒng)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例一種重金屬原位在線監(jiān)測系統(tǒng)裝置中監(jiān)測部分的原理框圖。

圖3為本發(fā)明實施例一種重金屬原位在線監(jiān)測系統(tǒng)裝置中除垢箱體的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明實施例一種重金屬原位在線監(jiān)測系統(tǒng)裝置中除垢箱體的工作狀態(tài)示意圖。

圖中：1-重金屬原位在線監(jiān)測箱；2-除垢箱體；3-PC機；4-信號調(diào)理模塊+數(shù)據(jù)采集模塊；5-超聲波換能器；6-帶閥門的出液口；A-重金屬傳感器插孔，B-溫度傳感器插孔，C-進(jìn)水口，D-pH電極插孔，E-參比電極插孔。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

如圖1-圖4所示，本發(fā)明實施例提供了一種重金屬原位在線監(jiān)測系統(tǒng)裝置，包括重金屬原位在線監(jiān)測箱、PC機和投入待檢測工業(yè)廢水中的除垢箱體，所述重金屬原位在線監(jiān)測箱內(nèi)設(shè)有信號調(diào)理模塊和數(shù)據(jù)采集模塊，所述除垢箱體通過帶若干進(jìn)水口的PVC隔板分割為上層和下層，上層頂面中心處和四角均開設(shè)有傳感器插孔，上層頂面還設(shè)有溫度傳感器插孔，傳感器插孔內(nèi)設(shè)有若干全固態(tài)重金屬傳感器、一支參比電極和一支pH電極，溫度傳感器插孔內(nèi)設(shè)有一支溫度傳感器，全固態(tài)重金屬傳感器將采集到的數(shù)字信號經(jīng)信號調(diào)理模塊發(fā)送到數(shù)據(jù)采集模塊，數(shù)據(jù)采集模塊通過USB數(shù)據(jù)傳輸線將數(shù)據(jù)傳送到PC機，所述PVC隔板底部安裝有超聲波發(fā)生器探頭，用于為全固態(tài)重金屬傳感器、參比電極和pH電極超聲去污垢，下層底部設(shè)有一帶閥門的出液口。

所述信號調(diào)理模塊包括重金屬傳感器信號調(diào)理電路和Pt100溫度傳感器調(diào)理電路，重金屬傳感器信號調(diào)理電路包括無源濾波電路、電壓跟隨器電路、差分運算電路以及運算放大電路，Pt100溫度傳感器調(diào)理電路包括傳感器測量電橋和放大電路，數(shù)據(jù)采集模塊包括A/D轉(zhuǎn)化和51單片機。

實施例

以下實施例中，重金屬原位在線重金屬原位在線監(jiān)測箱體采用重金屬制成，傳感器模塊用到的銅(Cu)、鎘(Cd)、鉛(Pb)以及參比電極(參比電極的內(nèi)充液是采用是乙酸鋰凝膠)和pH傳感器均購于英國EAI公司的，溫度傳感器采用的是Pt100正溫度系數(shù)熱敏電阻傳感器，電極封裝均采用聚氯乙烯塑料封裝；信號調(diào)理模塊包括重金屬傳感器信號調(diào)理電路、Pt100溫度傳感器調(diào)理電路，其中重金屬傳感器信號調(diào)理電路中共分為四部分電路組成，分別為無源濾波電路、電壓跟隨器電路(采用的是美國無線電公司生產(chǎn)的集成塊CA3140)、差分運算電路以及運算放大電路，Pt100溫度傳感器的信號調(diào)理電路包括傳感器測量電橋(電源的輸入采用的器件是美國德州儀器公司生產(chǎn)的三端可調(diào)分流基準(zhǔn)源TL431)和放大電路(采用的器件是LM358型號的)兩部分；數(shù)據(jù)采集模塊包括A/D轉(zhuǎn)化(采用的是A/D7705型號的芯片)，51單片機(采用的是STC89C52C單片機)。

首先準(zhǔn)備試劑：Cd(NO₃)₂、Pb(NO₃)₂、Cu(NO₃)₂、NaNO₃、去離子水、飽和KC1溶液、HC1、六次甲基四胺溶液和HNO₃；所用試劑均使用雜質(zhì)含量很少的分析純?nèi)芤?。配置過程：分別配置0.1mol/L的Cd(NO₃)₂、Pb(NO₃)₂和Cu(NO₃)₂溶液作為母液；依次用去離子水稀釋10倍，用NaNO₃溶液作為稀釋溶液。其次對電極預(yù)處理：將鎘離子選擇電極浸入到0.009mol/L的Cd(NO₃)₂溶液中；鉛離子選擇電極浸入到0.005mol/L的Pb(NO₃)₂溶液中；銅離子選擇電極浸入到0.016mol/L的Cu(NO₃)₂溶液中。3個離子選擇電極分別浸泡至穩(wěn)定的讀數(shù)(約5分鐘)即可使用電極進(jìn)行測量。然后，對樣本進(jìn)行實驗：取配制好的不同濃度的Cd(NO₃)₂，Pb(NO₃)₂，Cu(NO₃)₂各5ml，分別加入5ml1mol/L的KNO₃溶液，5ml的六次甲基四胺溶液，將混合溶液用稀釋溶液稀釋到體積為50ml。在不同濃度值得溶液中，依次插入對應(yīng)的重金屬離子選擇傳感器，待讀數(shù)穩(wěn)定后(約2分鐘后)讀取電位值E。最后，設(shè)計兩種方案來對比除垢的效果，一種是不做除垢處理，另一種是設(shè)計電路定期定時對測試溶液采用超聲除垢器，保證監(jiān)測重金屬離子濃度的精確度，然后將監(jiān)測結(jié)果的數(shù)據(jù)顯示在電腦屏幕上，實驗結(jié)果曲線表明發(fā)現(xiàn)除垢后的幾次監(jiān)測數(shù)據(jù)幾乎沒有變化且效果更加精確。

本具體實施除垢箱體采用超聲波除垢，工作原理為：超聲換能器使超聲電源發(fā)出的超聲頻交流電源轉(zhuǎn)化為超聲波，然后通過超聲換能器產(chǎn)生的超聲波使溶液中的氣泡產(chǎn)生空化效應(yīng)而進(jìn)行除垢的。

本具體實施可以實時地在線顯示工業(yè)廢水中重金屬離子濃度和定期對自身監(jiān)測儀器進(jìn)行除垢，督促工業(yè)中污水的處理，可以有效減少工廠偷排漏排現(xiàn)象的發(fā)生，為重金屬離子濃度的監(jiān)測提供客觀、準(zhǔn)確的一種新型的裝置。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。