一種壓差微動液柱平衡式庫侖法bod測定裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于檢測技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種BOD測定裝置，尤其是涉及一種壓差微動液柱平衡式庫侖法BOD測定裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]BOD(B1chemical Oxygen Demand的簡寫):生化需氧量或生化耗氧量(一般指五日生化學(xué)需氧量)，表示水中有機(jī)物等需氧污染物質(zhì)含量的一個綜合指標(biāo)。生化需氧量(BOD)是一種環(huán)境監(jiān)測指標(biāo)，主要用于監(jiān)測水體中有機(jī)物的污染狀況。一般有機(jī)物都可以被微生物所分解，但微生物分解水中的有機(jī)化合物時，需要消耗氧，如果水中的溶解氧不足以供給微生物的需要，水體就處于污染狀態(tài)。因此，BOD是有關(guān)環(huán)保的指標(biāo)。
[0003]目前，隨著中國化工品、農(nóng)藥等消費(fèi)市場的擴(kuò)大，以及國內(nèi)農(nóng)藥行業(yè)、制藥及化工行業(yè)的蓬勃發(fā)展，國內(nèi)外大量的新農(nóng)藥、醫(yī)藥及化工品被引進(jìn)或研發(fā)出來。其中，包括大量對環(huán)境會造成持久危害的物質(zhì)。根據(jù)法規(guī)，這些新物質(zhì)或具有潛在危險性的化學(xué)品在投放市場之前，必須要做相關(guān)的環(huán)境歸趨生物降解性評價。然而，現(xiàn)階段國內(nèi)還不能完全滿足OE⑶、EPA及國內(nèi)登記試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)的生物降解試驗(yàn)測試系統(tǒng)。
[0004]申請?zhí)枮?01310631376.8的中國發(fā)明專利公布了一種BOD在線測定儀，包括有觸摸顯示器、數(shù)據(jù)處理中心以及BOD測定單元，該BOD測定單元包括有反應(yīng)器、溫控裝置和數(shù)據(jù)采集器，該溫控裝置設(shè)有一溫控腔，所述反應(yīng)器位于溫控腔內(nèi)，該反應(yīng)器設(shè)有進(jìn)水管和出水管，該進(jìn)水管設(shè)有第一流通池，該出水管設(shè)有第二流通池，所述第一流通池上設(shè)置有第一電極座，該第一電極座上插裝有第一溶氧電極；所述第二流通池上設(shè)置有第一電極座，該第二電極座上插裝有第二溶氧電極。該專利公布的技術(shù)方案主要是利用兩個溶解氧電極直接測定進(jìn)入該裝置的兩個點(diǎn)的水質(zhì)溶解氧數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)準(zhǔn)確度決定于溶解氧電極的精度，測試對象主要是水或污染水，主要應(yīng)用在水質(zhì)監(jiān)測領(lǐng)域，其并不適用于評估具體有機(jī)化學(xué)物質(zhì)的環(huán)境生物降解能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種操控簡單，性能穩(wěn)定，設(shè)備易拆洗、易更換，試驗(yàn)相關(guān)參數(shù)可實(shí)現(xiàn)電腦全程自動化監(jiān)控、跟蹤并記錄的壓差微動液柱平衡式庫侖法BOD測定裝置。
[0006]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0007]一種壓差微動液柱平衡式庫侖法BOD測定裝置，該裝置包括恒溫控制單元以及設(shè)置在恒溫控制單元中的多個庫倫BOD測定單元，所述的恒溫控制單元包括恒溫水浴槽、設(shè)置在恒溫水浴槽中的溫度探頭、與溫度探頭依次電連接的繼電器、數(shù)據(jù)采集控制器及冷熱水器，該冷熱水器通過管路與恒溫水浴槽連通，所述的多個庫倫BOD測定單元均設(shè)置在恒溫水浴槽中，并分別通過電路與數(shù)據(jù)采集控制器連接。
[0008]所述的恒溫控制單元還包括不間斷電源，該不間斷電源通過電路與冷熱水器連接。
[0009]所述的庫倫BOD測定單元共設(shè)有6個，分別為第一庫倫BOD測定單元、第二庫倫BOD測定單元、第三庫倫BOD測定單元、第四庫倫BOD測定單元、第五庫倫BOD測定單元及第六庫倫BOD測定單元，并等間距布設(shè)在恒溫水浴槽中。
[0010]所述的庫倫BOD測定單元包括設(shè)置在恒溫水浴槽中的磁力攪拌器、設(shè)置在磁力攪拌器上的樣品測試瓶、與樣品測試瓶相連通的硫酸銅電解器以及與硫酸銅電解器的正極、負(fù)極分別電連接的庫侖計(jì)，該庫侖計(jì)還通過電路與數(shù)據(jù)采集控制器連接。
[0011]所述的硫酸銅電解器為兩端分別設(shè)有正極、負(fù)極的非對稱U型管，該非對稱U型管一側(cè)設(shè)有支管，并通過支管與樣品測試瓶連通。
[0012]所述的正極為鉑電極，該鉑電極底部還設(shè)有用于控制電解硫酸銅頻次的延時錐，所述的負(fù)極為銅電極。
[0013]所述的延時錐為采用憎水PTFE材質(zhì)制備而成的延時錐。
[0014]在工作狀態(tài)下，所述的延時錐利用液體對憎水性材料的不浸潤性和表面張力原理，來增加電解過程的時間。
[0015]所述的非對稱U型管中的硫酸銅液面上設(shè)有用于防止液面蒸發(fā)的液體石蠟。
[0016]所述的樣品測試瓶內(nèi)部盛裝有待測試的培養(yǎng)基，該培養(yǎng)基的上方設(shè)有二氧化碳吸收池。
[0017]所述的二氧化碳吸收池為盛裝有堿石灰的托盤。
[0018]所述的數(shù)據(jù)采集控制器為計(jì)算機(jī)，該計(jì)算機(jī)中設(shè)有自動化軟件控制程序，該程序可自動采集記錄恒溫水槽內(nèi)的水溫及每次硫酸銅電解開始、結(jié)束的時間。
[0019]根據(jù)測試標(biāo)準(zhǔn)要求，6個庫倫BOD測定單元的各部件組裝方式相同，不同之處在于各庫倫BOD測定單元中的培養(yǎng)基所加入的物質(zhì)不同，具體為:所述的第一庫倫BOD測定單元及第二庫倫BOD測定單元中，樣品測試瓶中的培養(yǎng)基包含接種的微生物和被測試的有機(jī)物樣品，所述的第三庫倫BOD測定單元中，樣品測試瓶中的培養(yǎng)基包含接種的微生物和參比物，所述的第四庫倫BOD測定單元中，樣品測試瓶中的培養(yǎng)基包含接種的微生物、參比物和被測試的有機(jī)物樣品，所述的第五庫倫BOD測定單元中，樣品測試瓶中的培養(yǎng)基僅包含接種的微生物，所述的第六庫倫BOD測定單元中，樣品測試瓶中的培養(yǎng)基僅包含被測試的有機(jī)物樣品。
[0020]在進(jìn)行BOD測定時，先通過數(shù)據(jù)采集控制器設(shè)定一溫度值，所述的溫度探頭將恒溫水浴槽的實(shí)時水溫信息傳送至數(shù)據(jù)采集控制器，該數(shù)據(jù)采集控制器根據(jù)接收的實(shí)時水溫信息通過繼電器控制冷熱水器的開啟與關(guān)閉，對恒溫水浴槽的水溫進(jìn)行調(diào)控，直至水溫穩(wěn)定在設(shè)定的溫度值，開啟磁力攪拌器，攪拌樣品測試瓶中的培養(yǎng)基，使微生物充分接觸培養(yǎng)基中的有機(jī)物質(zhì)，微生物耗氧分解有機(jī)物質(zhì)，釋放二氧化碳，并被二氧化碳吸收池吸收，使非對稱U型管中的壓力失衡，鉑電極一側(cè)的硫酸銅液面上升并淹沒延時錐，此時，庫侖計(jì)將壓力轉(zhuǎn)化成電信號，開啟直流電，數(shù)據(jù)采集控制器開始記錄電解時間，鉑電極開始電解硫酸銅并釋放氧氣，當(dāng)氧氣量增多，非對稱U型管中壓力漸漸趨于平衡，鉑電極一側(cè)的硫酸銅液面下降，當(dāng)液面降至延時錐與鉑電極連接面以下時，電解硫酸銅停止，電解產(chǎn)生的氧氣補(bǔ)充到樣品測試瓶中，根據(jù)法拉第第一定律計(jì)算硫酸銅電解量，而氧氣的消耗量與硫酸銅電解量成正比，即可換算出BOD值。
[0021]本發(fā)明主要是利用好氧微生物分解有機(jī)物耗氧的原理，并利用壓力變化，通過延時錐控制電解硫酸銅裝置的開和關(guān)，并利用法拉第第一定律，氧氣的消耗量與硫酸銅電解量成比例，通過計(jì)算硫酸銅電解量，換算出氧氣的消耗量，并用BOD(生物耗氧量)表示出來。
[0022]本發(fā)明可用于各種性質(zhì)有機(jī)化學(xué)品、農(nóng)藥、醫(yī)藥中間體的快速生物降解及固有生物降解實(shí)驗(yàn)，同時可以應(yīng)用在環(huán)境監(jiān)測各類樣品的BOD測定等。該設(shè)備操控簡單，自動化程度高，設(shè)備易拆洗、易更換，試驗(yàn)相關(guān)參數(shù)可實(shí)現(xiàn)全程自動化監(jiān)控、跟蹤并記錄，該試驗(yàn)裝置能夠保證實(shí)驗(yàn)的可靠平穩(wěn)進(jìn)行，能夠適用于歐盟經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織(0E⑶)及美國環(huán)保部(EPA)公布的相關(guān)快速生物降解及固有生物降解的良好實(shí)驗(yàn)室操作程序(GLP)試驗(yàn)。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明針對各類有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行BOD生物降解測試，通過微生物耗氧分解有機(jī)物產(chǎn)生二氧化碳，并被樣品瓶頂部空間二氧化碳吸收后，產(chǎn)生的壓力差，通過“延時錐”控制電解硫酸銅供氧裝置持續(xù)地為測試瓶中微生物供氧，并可確保試驗(yàn)長時間進(jìn)行，同時通過恒溫水域控制系統(tǒng)控制水浴槽中的溫度保證在設(shè)定溫度的±0.5°C ;通過電腦數(shù)據(jù)監(jiān)控及采集記錄系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)裝置運(yùn)行過程中各試驗(yàn)參數(shù)的自動化監(jiān)控記錄等，同時該試驗(yàn)裝置安裝大功率電源，在斷電的情況下同樣可以正常運(yùn)行數(shù)小時，該裝置對有機(jī)物好氧生物降解模擬效果非常明顯，而且可滿足絕大部分有機(jī)物生物降解試驗(yàn)。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下特點(diǎn):
[0025]I)針對各類有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行BOD生物降解測試，通過微生物耗氧分解有機(jī)物產(chǎn)生二氧化碳，并被樣品瓶頂部空間二氧化碳吸收后，產(chǎn)生的壓力差，通過“延時錐”控制電解硫酸銅供氧裝置持續(xù)地為樣品測試瓶中的微生物供氧，并可確保試驗(yàn)長時間進(jìn)行；
[0026]2)由于采用恒溫控制單元，可以保證測試溫度穩(wěn)定在設(shè)定溫度的±0.5°C范圍內(nèi)，有效提尚測試的準(zhǔn)確性；
[0027]3)由于采用不間斷電源可保證在遇到停電突發(fā)事件時，整個BOD測定裝置在斷電的情況下同樣可以正常運(yùn)行數(shù)小時，同時保證原有測試數(shù)據(jù)不會丟失；
[0028]4)由于采用數(shù)據(jù)采集控制器，可以實(shí)現(xiàn)測試裝置在運(yùn)行過程中，各試驗(yàn)參數(shù)的自動化監(jiān)控記錄等，對有機(jī)物好氧生物降解模擬效果非常明顯，而且可滿足絕大部分有機(jī)物生物降解試驗(yàn)；
[0029]5)整體結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，操控簡單，性能穩(wěn)定，設(shè)備易拆洗、易更換，試驗(yàn)相關(guān)參數(shù)可實(shí)現(xiàn)電腦全程自動化監(jiān)控、跟蹤并記錄，可用于各類有機(jī)物(如:揮發(fā)性、光解性、難溶性等)的生物降解測試。
【附圖說明】
[0030]圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖2a_2e為本發(fā)明延時錐電解過程示意圖；
[0032]圖中標(biāo)記說明:
[0033]I 一恒溫水浴槽、2—溫度探頭、3—繼電器、4 一數(shù)據(jù)米集控制器、5—冷熱水器、6 一不間斷電源、7—第一庫倫BOD測定單元、71 —磁力攪拌器、72—樣品測試瓶、721—培養(yǎng)基、722—二氧化碳吸收池、73—硫酸銅電解器、731—正極、732—負(fù)極、733—延時錐、734—支管、74—庫侖計(jì)、8—第二庫倫BOD測定單元、9一第三庫倫BOD測定單元、10—第四庫倫BOD測定單元、11一第五庫倫BOD測定單元、12—第六庫倫BOD測定單元。
【具體實(shí)施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0035]實(shí)施例:
[0036]如圖1所示，一種壓