本發(fā)明涉及在線檢測裝置的制備技術領域，具體是一種化肥水溶出氮養(yǎng)分在線檢測裝置。

背景技術：

我國的化肥利用率低已是不爭的事實，不僅使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本增加，大量農(nóng)業(yè)資源浪費，更重要的是大量流失的氮、磷對人類健康和生存環(huán)境夠成了嚴重威脅。有研究表明，全世界施入土壤的肥料約有30％—50％經(jīng)土壤淋失而進入地下水，中科院湖泊所對太湖流域浙西區(qū)的農(nóng)業(yè)面源污染進行了研究，結果表明每年輸入太湖的TN、TP 的量分別為：4281.753 噸/ 年、287.67 噸/ 年，其中一半以上是化肥引起的。

為了有效控制農(nóng)業(yè)面源污染，保護水資源和水生生態(tài)系統(tǒng)，大力推廣、應用緩控釋肥已成為化肥的發(fā)展方向。在緩控釋化肥的研發(fā)和大田試驗中，科研與環(huán)保部門經(jīng)常通過淋溶實驗來模擬緩控釋化肥在土壤中的養(yǎng)分釋放規(guī)律，通過產(chǎn)品配方和工藝的改變使其接近作物的養(yǎng)分需求規(guī)律，從而提高養(yǎng)分利用率，減少對環(huán)境的污染。目前，對于水體可溶性化肥養(yǎng)分的測定，實驗室中通常采用的是傳統(tǒng)的化學滴定或用分光光度計進行檢測。傳統(tǒng)的化學滴定分析方法的缺點在于，數(shù)據(jù)誤差和精度受人工操作和個人判斷影響較大，且效率較低；而采用固定池比色的光學檢測，需要經(jīng)過取樣、稀釋、定容、顯色、清洗等多道程序，費時費力，且所取的檢測點有限，不能充分反應養(yǎng)分溶出的過程。

現(xiàn)有技術如授權公告號為CN103217394B的中國發(fā)明專利，公開了一種化肥水溶出氮養(yǎng)分在線檢測裝置，包括淋溶系統(tǒng)、預處理系統(tǒng)和分析系統(tǒng)：淋溶系統(tǒng)中有多個淋溶管，采用自下而上的淋溶方式對樣品進行淋溶；預處理系統(tǒng)中各個淋溶管的出水直接或經(jīng)過自動取樣稀釋后進入顯色池，各顯色池分別外接顯色劑輸送管道進行自動顯色；分析系統(tǒng)由經(jīng)改造后的帶有流動池的分光光度計和回收池組成，可根據(jù)各流動池待檢項目設定不同的波長，通過軟件控制進行快速交替檢測。該裝置可以對同一化肥樣品的多種氮養(yǎng)分或者不同化肥樣品的同一種氮養(yǎng)分同時進行水溶出濃度和質(zhì)量的在線分析。該裝置未備有備用電池，在突然停電時無法繼續(xù)工作，長期停電，待測液會腐蝕裝置，對裝置造成損壞；淋浴管中只進行水浸，化肥水中氨氣會逸出，造成測量結果不準確。

現(xiàn)有技術如授權公告號為CN103972591B的中國發(fā)明專利，公開了一種鉛酸蓄電池納米膠體電解液及其制備方法。所述電解液由以下組分按照重量份混合配制而成：硫酸950，納米氣相二氧化硅6~8，硫酸鉀6~10，聚丙烯酰胺0 .01~0 .08，氫氧化鈉0 .005~0 .02；其中的納米氣相二氧化硅先與水混合后再與上述組分混合，兩者混合比為1:6-8；所述硫酸溶液濃度為47-52%。該電解液組成改善了膠體電解液的特性，增加了電解液的穩(wěn)定性，使電池循環(huán)使用壽命延長，并且對環(huán)境污染小。裝有該電解液的電池的壽命還有待提高，且不能提高正極板的活性物質(zhì)利用率。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種能多通道同時、快速檢測分析化肥水溶出氮養(yǎng)分，測定結果準確，停電后也能繼續(xù)使用的化肥水溶出氮養(yǎng)分在線檢測裝置。

本發(fā)明針對背景技術中提到的問題，采取的技術方案為：

一種化肥水溶出氮養(yǎng)分在線檢測裝置，包括淋溶系統(tǒng)，與淋溶系統(tǒng)相連接的預處理系統(tǒng)和與預處理系統(tǒng)相連接的分析系統(tǒng)，淋浴系統(tǒng)中水槽通過蠕動泵與淋浴支架中的淋浴管進水口一一相連接，一個淋浴管的出水口與預處理系統(tǒng)中的酸處理池入口連接，酸處理池出口與尿素顯色池入口連接，其余淋浴管的出水口與取樣器入口一一連接，取樣器3出口分別與硝酸根稀釋池入口和銨根顯色池入口相連接，尿素顯色池出口、硝酸根稀釋池出口和銨根顯色池出口分別與分析系統(tǒng)中帶流動池的紫外/可見分光光度計入口一一連接，分析系統(tǒng)中的回收池分別與帶流動池的出口和取樣器出口連接。上述裝置可以實現(xiàn)對同一化肥樣品的多種水溶出氮養(yǎng)分或者不同化肥樣品的同一種水溶出氮養(yǎng)分進行濃度和質(zhì)量的快速分析對比，所測數(shù)據(jù)重復性高；每個測量項目所取得數(shù)據(jù)量大，有利于繪制養(yǎng)分釋放趨勢曲線；全自動同時進行多組淋溶實驗，實驗時間大大縮短，解決了人工測定存在的操作誤差大，重復性差的問題。

淋浴管2頂端設有稀鹽酸噴頭，稀鹽酸噴頭接入有供劑管路。在淋浴管中化肥水溶氮養(yǎng)分溶出后，其中的氨氣容易逸出，造成最后測定的結果不準確，設置稀鹽酸噴頭后可有效的將逸出的氨氣轉(zhuǎn)化為氯化銨，重新溶于水溶液中，不會造成氮養(yǎng)分的丟失，最后的測定結果準確。水槽通過蠕動泵分別與硝酸根稀釋池入口和銨根顯色池入口相連接。當化肥水中硝酸根的濃度過大，超過了分析系統(tǒng)中紫外/可見分光光度計的測定范圍，利用蠕動泵將水槽中的水打入硝酸根稀釋池，使其在紫外/可見分光光度計的測定范圍內(nèi)，測量結果準確。當尿素顯色池入口通過蠕動泵與尿素顯色瓶出口連接，尿素顯色瓶接入有供劑管路。酸處理池入口通過蠕動泵與硫酸瓶出口連接，硫酸瓶接入有供劑管路。銨根顯色池入口通過蠕動泵與銨根顯色劑池出口連接，銨根顯色劑池接入有供劑管路。上述裝備設計能實現(xiàn)試劑添加方便，操作方便，簡單。

作為優(yōu)選，淋浴管中設有玻璃砂芯，玻璃砂芯上設有石英砂，待測肥料樣品置于管體內(nèi)石英砂上后再通過石英砂覆蓋，高度分別為淋浴管長度的0.02~0.05，0.4~0.6，0.04~0.08，0.1~0.2。作為土柱淋溶介質(zhì)，能使肥料樣品中的水溶氮養(yǎng)分充分溶出，并能防止肥料顆粒飄移。

作為優(yōu)選，淋浴支架設有備用電池，備用電池為鉛蓄電池，停電后也能照常使用。備用電池的電解液成份及其重量份為：27%~37%硫酸溶液80~100份，納米氣相二氧化硅2~5份，聚乙烯吡咯烷酮0.01~0.03份，硫酸鉀4~8份，聚二甲基二烯丙基氯化銨0.1~0.3份，0.3~0.5份磷酸和羥甲基纖維素0.02~0.04份。上述電解液的穩(wěn)定性高，能有效防止由于PbO₂微粒游散于電解液中而導致的內(nèi)部短路的產(chǎn)生，電池循環(huán)使用壽命延長；能提高正極板的活性物質(zhì)利用率，延長電池使用時間；不會產(chǎn)生酸霧，綠色環(huán)保，解決了酸霧對環(huán)境和設備的污染問題。

作為優(yōu)選，本發(fā)明測定的化肥水溶出氮養(yǎng)分包括酰胺態(tài)尿素氮、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮。

作為優(yōu)選，裝置中所有管路均為乳膠管軟管管路。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：可以實現(xiàn)對同一化肥樣品的多種水溶出氮養(yǎng)分或者不同化肥樣品的同一種水溶出氮養(yǎng)分進行濃度和質(zhì)量的快速分析對比，所測數(shù)據(jù)重復性高；每個測量項目所取得數(shù)據(jù)量大，有利于繪制養(yǎng)分釋放趨勢曲線；全自動同時進行多組淋溶實驗，實驗時間大大縮短，解決了人工測定存在的操作誤差大，重復性差的問題；設置稀鹽酸噴頭后可有效的將逸出的氨氣轉(zhuǎn)化為氯化銨，重新溶于水溶液中，不會造成氮養(yǎng)分的丟失，最后的測定結果準確；采用鉛蓄電池作為備用電池，停電后也能照常使用；電解液的穩(wěn)定性高，能有效防止由于PbO₂微粒游散于電解液中而導致的內(nèi)部短路的產(chǎn)生，電池循環(huán)使用壽命延長；能提高正極板的活性物質(zhì)利用率，延長電池使用時間；不會產(chǎn)生酸霧，綠色環(huán)保，解決了酸霧對環(huán)境和設備的污染問題。

附圖說明

圖1為裝置原理結構示意圖；

圖2為淋溶管結構示意圖；

圖3為移動檢測原理示意圖；

圖4為光路軟件控制原理圖。

附圖標記說明：淋浴支架1；淋浴管2；取樣器3；水槽4；蠕動泵5；尿素顯色瓶6；硫酸瓶7；酸處理池8；尿素顯色池9；蠕動泵10；蠕動泵11；硝酸根稀釋池12；蠕動泵13；銨根顯色劑池14 ；銨根顯色池15；帶流動池16；回收池17 ；鉛蓄電池18；稀鹽酸噴頭19；玻璃砂芯2-1；石英砂2-2；石英砂2-3；肥料樣品2-4。

具體實施例

下面通過附圖和實施例對本發(fā)明方案作進一步說明：

實施例1：

一種化肥水溶出氮養(yǎng)分在線檢測裝置，包括淋溶系統(tǒng)，與淋溶系統(tǒng)相連接的預處理系統(tǒng)和與預處理系統(tǒng)相連接的分析系統(tǒng)，淋浴系統(tǒng)中水槽4通過蠕動泵5與淋浴支架1中的淋浴管2進水口一一相連接，一個淋浴管2的出水口與預處理系統(tǒng)中的酸處理池8入口連接，酸處理池8出口與尿素顯色池9入口連接，其余淋浴管2的出水口與取樣器3入口一一連接，取樣器3出口分別與硝酸根稀釋池12入口和銨根顯色池15入口相連接，尿素顯色池9出口、硝酸根稀釋池12出口和銨根顯色池15出口分別與分析系統(tǒng)中帶流動池16的紫外/可見分光光度計入口一一連接，分析系統(tǒng)中的回收池17分別與帶流動池16的出口和取樣器3出口連接。上述裝置可以實現(xiàn)對同一化肥樣品的多種水溶出氮養(yǎng)分或者不同化肥樣品的同一種水溶出氮養(yǎng)分進行濃度和質(zhì)量的快速分析對比，所測數(shù)據(jù)重復性高；每個測量項目所取得數(shù)據(jù)量大，有利于繪制養(yǎng)分釋放趨勢曲線；全自動同時進行多組淋溶實驗，實驗時間大大縮短，解決了人工測定存在的操作誤差大，重復性差的問題。

淋浴管2頂端設有稀鹽酸噴頭19，稀鹽酸噴頭19接入有供劑管路。在淋浴管2中化肥水溶氮養(yǎng)分溶出后，其中的氨氣容易逸出，造成最后測定的結果不準確，設置稀鹽酸噴頭19后可有效的將逸出的氨氣轉(zhuǎn)化為氯化銨，重新溶于水溶液中，不會造成氮養(yǎng)分的丟失，最后的測定結果準確。水槽4通過蠕動泵11分別與硝酸根稀釋池12入口和銨根顯色池15入口相連接。當化肥水中硝酸根的濃度過大，超過了分析系統(tǒng)中紫外/可見分光光度計的測定范圍，利用蠕動泵11將水槽4中的水打入硝酸根稀釋池12，使其在紫外/可見分光光度計的測定范圍內(nèi)，測量結果準確。當尿素顯色池9入口通過蠕動泵5與尿素顯色瓶6出口連接，尿素顯色瓶6接入有供劑管路。酸處理池8入口通過蠕動泵5與硫酸瓶7出口連接，硫酸瓶7接入有供劑管路。銨根顯色池15入口通過蠕動泵13與銨根顯色劑池14出口連接，銨根顯色劑池14接入有供劑管路。上述裝備設計能實現(xiàn)試劑添加方便，操作方便，簡單。

淋浴管2中設有玻璃砂芯2-1，玻璃砂芯2-1上設有石英砂2-2，待測肥料樣品2-4 置于管體內(nèi)石英砂上后再通過石英砂2-3覆蓋，高度分別為淋浴管長度的0.02~0.05、0.4~0.6、0.04~0.08和0.1~0.2。作為土柱淋溶介質(zhì)，能使肥料樣品中的水溶氮養(yǎng)分充分溶出，并能防止肥料顆粒飄移。

淋浴支架1設有備用電池18，備用電池為鉛蓄電池，停電后也能照常使用。備用電池的電解液成份及其重量份為：27%~37%硫酸溶液80~100份，納米氣相二氧化硅2~5份，聚乙烯吡咯烷酮0.01~0.03份，硫酸鉀4~8份，聚二甲基二烯丙基氯化銨0.1~0.3份，0.3~0.5份磷酸和羥甲基纖維素0.02~0.04份。上述電解液的穩(wěn)定性高，能有效防止由于PbO₂微粒游散于電解液中而導致的內(nèi)部短路的產(chǎn)生，電池循環(huán)使用壽命延長；能提高正極板的活性物質(zhì)利用率，延長電池使用時間；不會產(chǎn)生酸霧，綠色環(huán)保，解決了酸霧對環(huán)境和設備的污染問題。

本發(fā)明測定的化肥水溶出氮養(yǎng)分包括酰胺態(tài)尿素氮、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮。

裝置中所有管路均為乳膠管軟管管路。

實施例2：

如圖1所述，一種化肥水溶出氮養(yǎng)分在線檢測裝置，包括淋溶系統(tǒng)，與淋溶系統(tǒng)相連接的預處理系統(tǒng)和與預處理系統(tǒng)相連接的分析系統(tǒng)，淋浴系統(tǒng)中水槽4通過蠕動泵5與淋浴支架1中的淋浴管2進水口一一相連接，一個淋浴管2的出水口與預處理系統(tǒng)中的酸處理池8入口連接，酸處理池8出口與尿素顯色池9入口連接，其余淋浴管2的出水口與取樣器3入口一一連接，取樣器3出口分別與硝酸根稀釋池12入口和銨根顯色池15入口相連接，尿素顯色池9出口、硝酸根稀釋池12出口和銨根顯色池15出口分別與分析系統(tǒng)中帶流動池16的紫外/可見分光光度計入口一一連接，分析系統(tǒng)中的回收池17分別與帶流動池16的出口和取樣器3出口連接。上述裝置可以實現(xiàn)對同一化肥樣品的多種水溶出氮養(yǎng)分或者不同化肥樣品的同一種水溶出氮養(yǎng)分進行濃度和質(zhì)量的快速分析對比，所測數(shù)據(jù)重復性高；每個測量項目所取得數(shù)據(jù)量大，有利于繪制養(yǎng)分釋放趨勢曲線；全自動同時進行多組淋溶實驗，實驗時間大大縮短，解決了人工測定存在的操作誤差大，重復性差的問題。

淋浴管2頂端設有稀鹽酸噴頭19，稀鹽酸噴頭19接入有供劑管路。在淋浴管2中化肥水溶氮養(yǎng)分溶出后，其中的氨氣容易逸出，造成最后測定的結果不準確，設置稀鹽酸噴頭19后可有效的將逸出的氨氣轉(zhuǎn)化為氯化銨，重新溶于水溶液中，不會造成氮養(yǎng)分的丟失，最后的測定結果準確。水槽4通過蠕動泵11分別與硝酸根稀釋池12入口和銨根顯色池15入口相連接。當化肥水中硝酸根的濃度過大，超過了分析系統(tǒng)中紫外/可見分光光度計的測定范圍，利用蠕動泵11將水槽4中的水打入硝酸根稀釋池12，使其在紫外/可見分光光度計的測定范圍內(nèi)，測量結果準確。當尿素顯色池9入口通過蠕動泵5與尿素顯色瓶6出口連接，尿素顯色瓶6接入有供劑管路。酸處理池8入口通過蠕動泵5與硫酸瓶7出口連接，硫酸瓶7接入有供劑管路。銨根顯色池15入口通過蠕動泵13與銨根顯色劑池14出口連接，銨根顯色劑池14接入有供劑管路。上述裝備設計能實現(xiàn)試劑添加方便，操作方便，簡單。

如圖2所示，淋溶管2 包括玻璃材質(zhì)的管體，管體底部設為進水口，管體頂部設有出水口，管體內(nèi)靠近底部進水口設置有玻璃砂芯2-1，玻璃砂芯2-1上設有石英砂2-2，待測肥料樣品2-4 置于管體內(nèi)石英砂上后再通過石英砂2-3覆蓋，高度分別為淋浴管長度的0.03、0.5、0.06和0.14。作為土柱淋溶介質(zhì)，能使肥料樣品中的水溶氮養(yǎng)分充分溶出，并能防止肥料顆粒飄移。

淋浴支架1設有備用電池18，備用電池為鉛蓄電池，停電后也能照常使用。備用電池電解液制備步驟為：在一個不銹鋼容器中，先注入400kg的純水，稱取60kg比表面積是200g/m²的納米氣相二氧化硅，將真空泵的一個吸料管插入二氧化硅包裝袋內(nèi)，打開真空泵，開始吸取二氧化硅，接著打開攪拌機，調(diào)轉(zhuǎn)速為5000r/min開始剪切攪拌。當吸完二氧化硅后，繼續(xù)攪拌20min，結束后添加0.45g羥甲基纖維素，得到溶液a。分別稱取溶液a50kg，硫酸鉀6kg，聚乙烯吡咯烷酮0.02 kg，聚二甲基二烯丙基氯化銨0.1 kg，磷酸0.3 kg依次放入塑料容器中，接著放入32%硫酸溶液90份，混合后開啟攪拌機以3000r/min攪拌30min，用水或酸調(diào)整密度1 .326g/cm³( 25℃)，得到電解液。上述電解液的穩(wěn)定性高，能有效防止由于PbO₂微粒游散于電解液中而導致的內(nèi)部短路的產(chǎn)生，電池循環(huán)使用壽命延長；能提高正極板的活性物質(zhì)利用率，延長電池使用時間；不會產(chǎn)生酸霧，綠色環(huán)保，解決了酸霧對環(huán)境和設備的污染問題。

本發(fā)明測定的化肥水溶出氮養(yǎng)分包括酰胺態(tài)尿素氮、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮。

裝置中所有管路均為乳膠管軟管管路。

本發(fā)明中，水槽4 中裝有去離子水，淋溶管2 內(nèi)安裝有濾水層，濾水層中間裝有待測肥料，由蠕動泵5 從淋溶管2 下口泵入去離子水，對待測肥料進行淋溶；淋溶液從上口經(jīng)乳膠管管道排出至酸處理池8 再連接至尿素顯色池9，或至取樣器3 中，按稀釋比例從水槽4 和取樣器3 中抽取液體進入稀釋池12 或銨根顯色池15 中，同時分別向算處理酸處理池8和尿素顯色池9、銨根顯色池15 中泵入硫酸和相應的顯色劑，顯色后待測溶液自動流入分光光度計流動池16，通過軟件( 如圖4 所示) 控制各路流動池單獨或來回切換測量吸光度，各路流動池檢測波長可190nm ～ 1100nm 內(nèi)隨意單獨設置，實現(xiàn)各個流動池內(nèi)的待測肥料進行高頻率在線分析，在流動池1，2，3 分別檢測NH₄⁺、尿素、NO₃^-將流動池1波長設為420nm，流動池2 波長設為440 nm，流動池3 波長設為700 nm。所取數(shù)據(jù)通過軟件實時顯示濃度曲線趨勢圖，源數(shù)據(jù)可保存至機內(nèi)或外接U 盤，測量后的液體收集至回收池17。

停電時，將電源切換為鉛蓄備用電池，繼續(xù)測定。

本發(fā)明的操作步驟中的常規(guī)操作為本領域技術人員所熟知，在此不進行贅述。

玻璃砂芯（2-1）的高度不僅限于淋浴管長度的0.02~0.05，還包括淋浴管長度的0.022或0.024或0.026，……，或0.0496或0.0498或0.05。

石英砂（2-2）的高度不僅限于淋浴管長度的0.4~0.6，還包括淋浴管長度的0.402或0.404或0.406，……，或0.596或0.598或0.6。

待測肥料樣品（2-4）的高度不僅限于淋浴管長度的0.04~0.08，還包括浴管長度的0.042或0.044或0.046，……，或0.0796或0.0798或0.08。

石英砂（2-3）的高度不僅限于淋浴管長度的0.1~0.2，還包括浴管長度的0.102或0.104或0.106，……，或0.196或0.198或0.2。

以上所述的實施例對本發(fā)明的技術方案進行了詳細說明，應理解的是以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的原則范圍內(nèi)所做的任何修改、補充或類似方式替代等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。