專利名稱：多合一重金屬在線分析儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種重金屬分析儀，尤其是涉及一種多合一重金屬在線分析儀。
背景技術(shù)：
在目前的國內(nèi)外市場中，根據(jù)測量原理的不同，重金屬在線分析儀主要分為兩種 類型，一種類型是采用紫外_可見光發(fā)光光度法為原理的重金屬在線分析儀，該方法利用 物質(zhì)在紫外、可見光區(qū)的分子吸收光譜，對物質(zhì)進行定性分析、定量分析及結(jié)構(gòu)分析的方 法。按所吸收光的波長區(qū)域不同，分為紫外分光光度法(60-400nm)和可見分光光度法 (400-750nm)，合稱為紫外-可見分光光度法。目前市場上使用的水質(zhì)在線監(jiān)測儀器大部分 都采用此方法。另外一種類型是采用電化學原理的重金屬在線分析儀，根據(jù)物質(zhì)的電化學 性質(zhì)來確定物質(zhì)組成及含量的分析方法稱之為電化學分析或電分析化學.電化學分析法 的特點是靈敏度高、準確度高、選擇性好，被測物質(zhì)的最低檢測限可達到10-12mol/L的水 平。電化學儀器裝置較為簡單，操作方便，尤其適合化工生產(chǎn)中的自動控制和在線分析。第一類型重金屬在線分析儀低成本的優(yōu)點，但采用這種原理的儀器其檢測限只能 達到幾十個PPb左右，大多只能用于工業(yè)廢水的在線監(jiān)測，而無法滿足地表水中的重金屬 在線監(jiān)測要求，而且測試過程中使用的試劑量大，測試耗時長，維護兩高。第二種類型的重金屬在線分析儀的優(yōu)點是能夠做到很低的檢測限，可以做到幾個 PPt的濃度水平。但目前國內(nèi)外采樣電化學法的重金屬在線分析儀普遍采用汞電極(滴汞、 靜態(tài)滴汞、懸汞)或汞膜電極作為工作電極，由于汞和汞的氧化物具有很強的毒性，會對被 測水體造成二次污染。而且目前國內(nèi)的電化學法重金屬在線分析儀基本處于被國外儀器壟 斷的局面，儀器的購買成本較高，很難再國內(nèi)推廣使用。
發(fā)明內(nèi)容針對以上提出的問題，本實用新型提供了一款低成本，低檢測限(檢測限能達到 PPt的水平)，無二次污染，維護量小、運行成本低的重金屬在線分析儀。本實用新型通過以下技術(shù)措施實現(xiàn)的，一種多合一重金屬在線分析儀，包括多通 閥、分別管接多通閥各端口的至少一個試劑瓶、純水筒、柱塞泵、設(shè)置有攪拌器的混合缸、反 應(yīng)器和廢液筒，所述多通閥的一個端口與空氣相通，所述多通閥與柱塞泵之間的載液管的 容積大于分析時所需最大體積單一試劑的體積，混合缸和反應(yīng)器通過選擇閥和采樣泵管接 純水筒和水樣筒，并能分別從純水筒或水樣筒泵液至混合缸或反應(yīng)器中，混合缸管接有能 將攪拌均勻的混合液泵入反應(yīng)器的定量/排液泵，廢液筒和混合缸、反應(yīng)器之間還管接有 定量/排液泵和選擇閥將混合缸和反應(yīng)器內(nèi)的廢液泵入廢液筒?！N優(yōu)選方式，上述混合缸上方管接廢液筒用于將過多的溶液排入廢液筒。其中的多通閥、柱塞泵、采樣泵、定量/排液泵、選擇閥、攪拌器和反應(yīng)器都電性連 接在中央控制裝置上。一種優(yōu)選方式，攪拌器為磁力攪拌器。
3[0010]一種優(yōu)選方式，柱塞泵為陶瓷柱塞泵。其中，反應(yīng)器包括超聲浴池、密封固定在超聲浴池上方的電解池池蓋、固定在超聲 浴池內(nèi)和電解池池蓋下表面的電解檢測杯、固定在超聲浴池外底面的超聲波換能器，電解 池池蓋的中間設(shè)置有一與外界連通的進樣管，電解池池蓋上還設(shè)置有參比電極、工作電極 和輔助電極，電解池池蓋的二側(cè)還分別設(shè)置有與外界連通的排液管和定量管，超聲浴池的 中部分別通過固定座設(shè)置有傳導液輸入管和傳導液排液管。工作電極優(yōu)選銀汞合金電極、金鉍合金電極或金電極。利用上述多合一重金屬在線分析儀分析水樣中重金屬的方法，其分析步驟為(1)、開始時載液管內(nèi)為空氣，中央控制裝置控制柱塞泵和多通閥從試劑瓶中抽取 比所需劑量稍多的試劑，但其不大于載液管的容積，此時試劑暫存在載液管內(nèi)，中央控制裝 置再控制柱塞泵和多通閥將所需劑量的試劑泵入混合缸中并把多余的試劑泵入廢液筒，而 后由中央控制裝置再控制柱塞泵和多通閥從純水筒中泵取較前更多量的純水，對載液管進 行清洗，將清洗液泵入廢液筒，由中央控制裝置再控制柱塞泵和多通閥從空氣端口插入空 氣并將空氣從混合缸中排出，重復本步驟直到將所需的全部試劑都泵入混合缸中；(2)、中央控制裝置控制采樣泵和選擇閥從水樣筒將水樣泵入混合缸中，再從純水 筒中泵取純水對混合缸中的混合液定容；(3)、中央控制裝置控制攪拌器將混合缸中的混合液攪拌均勻，過量的混合液從混 合缸上方排入廢液筒；(4)、中央控制裝置控制定量/排液泵和選擇閥將混合均勻的溶液從反應(yīng)器的進 樣管泵入電解檢測杯，插入電解檢測杯內(nèi)的定量管將電解檢測杯中的混合液定量至要求的 容積，同時從傳導液輸入管向超聲浴池注入超聲傳導液，并同時從傳導液排液管排出形成 一個超聲傳導液的流動循環(huán)，此時超聲波換能器工作，超聲浴池中的流動的恒定溫度的傳 導液在將超聲波傳遞給電解檢測杯的同時能為電解檢測杯內(nèi)的樣品的恒溫，中央控制裝置 在超聲環(huán)境下給工作電極施加恒定的電位，在這個恒定的電位下，水樣中的一部分被測金 屬被還原到工作電極的表面，而后停止超聲，然后再給工作電極施加一個按一定的規(guī)律變 化的掃描電壓，此時析出到工作電極表面的金屬重新被氧化并溶解到水樣中，并采集工作 電極與輔助電極之間的電流——把采集的電流送入中央控制裝置進行處理，從而獲知水樣 中的被測金屬的濃度信息，最后將廢液排至廢液筒。本實用新型采用柱塞泵、多通閥和它們之間載液管有機結(jié)合的方式，避免柱塞泵 內(nèi)部的死體積對計量精度的影響，同時避免試劑對柱塞泵的腐蝕以及試劑間相互污染，試 劑的計量過程使用空氣作為載體。并用精密的陶瓷柱塞泵替代傳統(tǒng)的注射泵或蠕動泵，不 僅有效提高了計量精度，同時大大延長了系統(tǒng)的使用壽命，減少了維護量。本實用新型的工 作電極采用固定表面積的固體合金電極(銀汞合金電極、金鉍合金電極或金電極)，固體合 金電極有效避免了傳統(tǒng)的滴汞電極和汞膜電極在測試過程中產(chǎn)生的二次而污染，同時電極 的線性度和重復性都優(yōu)于滴汞電極或汞膜電極。在反應(yīng)器(三電極體)中引入超聲波，有 效增強了固體電極的清洗效果、活化效果，同時降低了電極的背景電流，提高了電極的檢測 限，拓寬了電極的電位窗。
圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖的A局部放大圖；圖3為本實用新型反應(yīng)器的縱切面結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實用新型反應(yīng)器上表面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合實施例并對照附圖對本實用新型作進一步詳細說明。如圖1、圖2、圖3，一種多合一重金屬在線分析儀，包括多通閥3、分別管接多通閥3 各端口 b、c、d、e、g、a、h、f、i的四個試劑瓶4、純水筒5、陶瓷柱塞泵1、設(shè)置有磁力攪拌器 12的混合缸11、反應(yīng)器6和廢液筒17，所述多通閥3的一個端口 j與空氣相通，所述多通閥 3與柱塞泵1之間的載液管2的容積大于分析時所需最大體積單一試劑的體積，混合缸11 和反應(yīng)器6通過三通閥8、9和采樣泵7管接純水筒5和水樣筒10，并能分別從純水筒5或 水樣筒10泵液至混合缸11或反應(yīng)器6中，廢液筒17、混合缸11和反應(yīng)器6之間還管接有 定量/排液泵13和三通閥13、14、16，混合缸11上方管接廢液筒17用于將過多的溶液排 入廢液筒。其中的多通閥3、陶瓷柱塞泵1、采樣泵7、定量/排液泵15、三通閥8、9、13、14、 16、磁力攪拌器12和反應(yīng)器6都電性連接在中央控制裝置上。其中的反應(yīng)器6包括超聲浴池606、密封固定在超聲浴池606上方的電解池池蓋 605、固定在超聲浴池606內(nèi)和電解池池蓋605下表面的電解檢測杯613、通過十字盤頭螺釘 614固定在超聲浴池606外底面的超聲波換能器615，電解池池蓋605的中間設(shè)置有一與外 界連通的進樣管610，電解池池蓋605上還設(shè)置有參比電極601、工作電極610和輔助電極 608，電解池池蓋605的二側(cè)還分別設(shè)置有與外界連通的排液管602和定量管609，超聲浴池 606的中部分別通過固定座603、611設(shè)置有傳導液輸入管607和傳導液排液管612。利用上述多合一重金屬在線分析儀分析水樣中重金屬的方法，其分析步驟為(1)、開始時載液管2內(nèi)為空氣，中央控制裝置控制陶瓷柱塞泵1和多通閥3從試 劑瓶4中抽取比所需劑量稍多的試劑，但其不大于載液管2的容積，此時試劑暫存在載液管 2內(nèi)，中央控制裝置再控制陶瓷柱塞泵1和多通閥3將所需劑量的試劑泵入混合缸11中并 把多余的試劑泵入廢液筒17，而后由中央控制裝置再控制陶瓷柱塞泵1和多通閥3從純水 筒5中泵取較前更多量的純水，對載液管2進行清洗，將清洗液泵入廢液筒17，由中央控制 裝置再控制陶瓷柱塞泵1和多通閥3從空氣端口 j插入空氣并將空氣從混合缸11中排出， 重復本步驟直到將所需的全部試劑都泵入混合缸11中；(2)、中央控制裝置控制采樣泵7和三通閥8、9從水樣筒10將水樣泵入混合缸11 中，再從純水筒5中泵取純水對混合缸11中的混合液定容；(3)、中央控制裝置磁力控制攪拌器12將混合缸11中的混合液攪拌均勻，過量的 混合液從混合缸11上方排入廢液筒17 ；(4)、中央控制裝置控制定量/排液泵15和選擇閥13、14、16將混合均勻的溶液從 反應(yīng)器6的進樣管610泵入電解檢測杯613，插入電解檢測杯613內(nèi)的定量管609將電解檢 測杯613中的混合液定量至要求的容積，同時從傳導液輸入管607向超聲浴池606注入超 聲傳導液，并同時從傳導液排液管612排出形成一個超聲傳導液的流動循環(huán)，此時超聲波
5換能器615工作，超聲浴池606中的流動的恒定溫度的傳導液在將超聲波傳遞給電解檢測 杯613的同時能為電解檢測杯613內(nèi)的樣品的恒溫，中央控制裝置在超聲環(huán)境下給銀汞合 金工作電極604施加恒定的電位，在這個恒定的電位下，水樣中的一部分被測金屬被還原 到銀汞合金工作電極604的表面，而后停止超聲，然后再給銀汞合金工作電極604施加一個 按一定的規(guī)律變化的掃描電壓，此時析出到銀汞合金工作電極604表面的金屬重新被氧化 并溶解到水樣中，并采集銀汞合金工作電極604與輔助電極608之間的電流——把采集的 電流送入中央控制裝置進行處理，從而獲知水樣中的被測金屬的濃度信息，最后將廢液排 至廢液筒17。 以上是對本實用新型多合一重金屬在線分析儀及其分析方法進行了闡述，用于幫 助理解本實用新型，但本實用新型的實施方式并不受上述實施例的限制，任何未背離本實 用新型原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本實 用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求一種多合一重金屬在線分析儀，包括多通閥、分別管接多通閥各端口的至少一個試劑瓶、純水筒、柱塞泵、設(shè)置有攪拌器的混合缸、反應(yīng)器和廢液筒，其特征在于所述多通閥的一個端口與空氣相通，所述多通閥與柱塞泵之間的載液管的容積大于分析時所需最大體積單一試劑的體積，混合缸和反應(yīng)器通過選擇閥和采樣泵管接純水筒和水樣筒，并能分別從純水筒或水樣筒泵液至混合缸或反應(yīng)器中，混合缸管接有能將攪拌均勻的混合液泵入反應(yīng)器的定量/排液泵，廢液筒和混合缸、反應(yīng)器之間還管接有定量/排液泵和選擇閥將混合缸和反應(yīng)器內(nèi)的廢液泵入廢液筒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多合一重金屬在線分析儀，其特征在于所述混合缸上方管 接廢液筒用于將過多的溶液排入廢液筒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多合一重金屬在線分析儀，其特征在于所述多通閥、柱 塞泵、采樣泵、定量/排液泵、選擇閥、攪拌器和反應(yīng)器都電性連接在中央控制裝置上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多合一重金屬在線分析儀，其特征在于所述攪拌器為 磁力攪拌器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多合一重金屬在線分析儀，其特征在于所述柱塞泵為陶瓷柱塞泵。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的多合一重金屬在線分析儀，其特征在于所述反應(yīng)器包 括超聲浴池、密封固定在超聲浴池上方的電解池池蓋、固定在超聲浴池內(nèi)和電解池池蓋下 表面的電解檢測杯、固定在超聲浴池外底面的超聲波換能器，電解池池蓋的中間設(shè)置有一 與外界連通的進樣管，電解池池蓋上還設(shè)置有參比電極、工作電極和輔助電極，電解池池蓋 的二側(cè)還分別設(shè)置有與外界連通的排液管和定量管，超聲浴池的中部分別通過固定座設(shè)置 有傳導液輸入管和傳導液排液管。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多合一重金屬在線分析儀，其特征在于所述工作電極是銀 汞合金電極、金鉍合金電極或金電極。
專利摘要本實用新型公開了一種多合一重金屬在線分析儀，包括多通閥、分別管接多通閥各端口的至少一個試劑瓶、純水筒、柱塞泵、設(shè)置有攪拌器的混合缸、反應(yīng)器和廢液筒，所述多通閥的一個端口與空氣相通，所述多通閥與柱塞泵之間的載液管的容積大于分析時所需最大體積單一試劑的體積，混合缸和反應(yīng)器通過選擇閥和采樣泵管接純水筒和水樣筒，并能分別從純水筒或水樣筒泵液至混合缸或反應(yīng)器中，混合缸管接有能將攪拌均勻的混合液泵入反應(yīng)器的定量/排液泵，廢液筒和混合缸、反應(yīng)器之間還管接有定量/排液泵和選擇閥將混合缸和反應(yīng)器內(nèi)的廢液泵入廢液筒。本實用新型具有低成本，低檢測限(檢測限能達到ppt的水平)，無二次污染，維護量小、運行成本低的優(yōu)點。
文檔編號G01N27/413GK201740759SQ20102026834
公開日2011年2月9日 申請日期2010年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月21日
發(fā)明者劉鐘, 李賀松, 王富生 申請人:宇星科技發(fā)展(深圳)有限公司