一種總磷快速微檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)一種總磷快速微檢測(cè)系統(tǒng)，包括光降解檢測(cè)芯片、降解光源、檢測(cè)單元、暗箱和控制中心；光降解檢測(cè)芯片安裝在暗箱中，光降解檢測(cè)芯片中形成光降解區(qū)，光降解區(qū)的兩端分別形成樣品進(jìn)液口和檢測(cè)池，檢測(cè)池再分支形成顯色液通道和排液通道，排液通道的端部形成排液口，顯色液通道的端部形成顯色液進(jìn)口，光降解區(qū)的內(nèi)壁上具有光催化劑，樣品進(jìn)液口、顯色液進(jìn)口和排液口上安裝導(dǎo)管和輸液泵；降解光源對(duì)應(yīng)光降解檢測(cè)芯片的光降解區(qū)安裝在暗箱中；檢測(cè)單元的檢測(cè)光源和光吸收器對(duì)應(yīng)于檢測(cè)池安裝在暗箱中；控制中心與輸液泵、降解光源、檢測(cè)單元連接。本發(fā)明檢測(cè)速度快、自動(dòng)簡(jiǎn)便、樣品需求量少，使總磷的檢測(cè)過(guò)程更加高效、經(jīng)濟(jì)、便捷。
【專利說(shuō)明】
一種總磷快速微檢測(cè)系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種總磷快速微檢測(cè)系統(tǒng)。【背景技術(shù)】
[0002]水污染問(wèn)題日益嚴(yán)重，許多國(guó)家對(duì)于含磷物質(zhì)的處理與排放制訂了嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)，水體中的磷的含量也成為水質(zhì)好壞的重要評(píng)判指標(biāo)，我國(guó)環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)也有水體中磷的測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)展適用于水體中磷的快速檢測(cè)技術(shù)對(duì)于環(huán)保部門執(zhí)法、生產(chǎn)部門監(jiān)控水質(zhì)等領(lǐng)域都有重要意義。
[0003]總磷包括溶解的和顆粒的，有機(jī)和無(wú)機(jī)磷。在天然水體中，溶解態(tài)的磷幾乎都以各種磷酸鹽的形式存在，它們分別為正磷酸鹽、絡(luò)合磷酸鹽和有機(jī)磷酸鹽，存在于溶液和懸浮物中。由于水體中的有機(jī)磷化合物不能直接測(cè)定，需要用某種消解方式將其降解為無(wú)機(jī)磷酸鹽，然后通過(guò)檢測(cè)無(wú)機(jī)磷酸鹽的含量換算得到總磷的含量。
[0004]現(xiàn)有的總磷檢測(cè)方法包括高氯酸消化法、過(guò)硫酸鹽消化法、紫外線消解法、氣相色譜法等，這些方法存在著樣品消解費(fèi)時(shí)費(fèi)力或是儀器昂貴等缺點(diǎn)。
[0005]目前對(duì)磷酸鹽的測(cè)定主要有分光光度法、容量法和離子色譜法。在水質(zhì)監(jiān)測(cè)中，磷酸鹽的測(cè)定常采用鉬酸銨-酒石酸銻鉀-抗壞血酸分光光度法，這種方法的主要缺點(diǎn)是:操作冗長(zhǎng)、繁瑣，如試劑配制工作量大，其中有些需要現(xiàn)用現(xiàn)配等，樣品從配試劑到出結(jié)果需要5小時(shí)左右，不能滿足快速、簡(jiǎn)便的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試要求，無(wú)法勝任突發(fā)性污染事故的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定要求;干擾因素較多，鉬酸銨-酒石酸銻鉀-抗壞血酸分光光度法由于反應(yīng)時(shí)多余的還原劑尚能還原鉬酸銨使顯色不穩(wěn)定。
[0006]總磷消解的標(biāo)準(zhǔn)方法是過(guò)硫酸鉀氧化消解法和硝酸-高氯酸氧化消解法，這兩種總磷檢測(cè)方法需要在高溫高壓下加入強(qiáng)氧化劑對(duì)水樣進(jìn)行消解，消解過(guò)程耗時(shí)耗能，二次污染嚴(yán)重，還存在安全隱患，不適于總磷的現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)，其他消解方法包括:微波消解法、 光化學(xué)降解法、超聲降解法、Fenton氧化法等，這些方法或?qū)υO(shè)備要求較高，或降解效率過(guò)低，且實(shí)驗(yàn)時(shí)間長(zhǎng)。現(xiàn)有的實(shí)驗(yàn)方法試劑消耗量大，對(duì)環(huán)境造成一定的污染。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種檢測(cè)速度快、自動(dòng)簡(jiǎn)便、樣品需求量少的總磷快速微檢測(cè)系統(tǒng)，使總磷的檢測(cè)過(guò)程更加高效、經(jīng)濟(jì)、便捷。
[0008]為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的解決方案是:一種總磷快速微檢測(cè)系統(tǒng)，包括光降解檢測(cè)芯片、降解光源、檢測(cè)單元、暗箱和控制中心;光降解檢測(cè)芯片安裝在暗箱中，光降解檢測(cè)芯片中形成光降解區(qū)，光降解區(qū)的兩端分別形成樣品進(jìn)液口和檢測(cè)池，檢測(cè)池再分支形成顯色液通道和排液通道，排液通道的端部形成排液口，顯色液通道的端部形成顯色液進(jìn)口，光降解區(qū)的內(nèi)壁上具有光催化劑，樣品進(jìn)液口、顯色液進(jìn)口和排液口上安裝導(dǎo)管和輸液栗；降解光源對(duì)應(yīng)光降解檢測(cè)芯片的光降解區(qū)安裝在暗箱中；檢測(cè)單元的檢測(cè)光源和光吸收器對(duì)應(yīng)于檢測(cè)池安裝在暗箱中；控制中心與輸液栗、降解光源、檢測(cè)單元連接，樣品流經(jīng)光降解區(qū)使其中的有機(jī)磷被降解為無(wú)機(jī)磷酸根，在檢測(cè)池與顯色液混勻，檢測(cè)單元的檢測(cè)光源發(fā)出的光經(jīng)檢測(cè)池時(shí)被吸收后再被光吸收器接收，檢測(cè)單元獲得顯色液的吸光度值，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)曲線的換算，獲得樣品溶液總磷的濃度。
[0009]進(jìn)一步的，所述光降解檢測(cè)芯片由三層透光玻片鍵合在一起，芯片為具有一定厚度的石英等透光材質(zhì)的玻片，芯片包括光降解區(qū)、檢測(cè)池與必須的液流通道。
[0010]進(jìn)一步的，所述光降解區(qū)由一系列薄層通道網(wǎng)絡(luò)組成，薄層通道壁表面通過(guò)在線原位合成辦法，鍵合有二氧化鈦光催化劑不致密薄膜，光降解區(qū)能夠透光，光降解區(qū)上方的降解光源為紫外燈或其他強(qiáng)降解作用光源。
[0011]進(jìn)一步的，所述薄層通道表面的二氧化鈦通過(guò)含鈦的硅氧烷試劑原位鍵合生成。
[0012]進(jìn)一步的，所述檢測(cè)池的上方為檢測(cè)光源，下方為光吸收器。[〇〇13]進(jìn)一步的，所述暗箱的中間有芯片槽，用于安裝光降解檢測(cè)芯片。
[0014]進(jìn)一步的，所述控制中心為可編程序控制器，通過(guò)串行通訊數(shù)據(jù)線和信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)與輸液栗、降解光源和檢測(cè)單元等器件相連。
[0015]進(jìn)一步的，所述智能控制中心具備設(shè)置參數(shù)、發(fā)出部件操控指令、分析與記錄數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)查詢等功能，可設(shè)置樣品、顯色液、清洗液的進(jìn)液速率與體積參數(shù)，可控制光源開(kāi)關(guān)、檢測(cè)單兀的開(kāi)關(guān)。
[0016]采用上述結(jié)構(gòu)后，本發(fā)明在同一芯片上集成了光降解區(qū)與檢測(cè)他，便于提高總磷檢測(cè)的自動(dòng)化，通過(guò)設(shè)置帶光催化劑的光降解檢測(cè)芯片，實(shí)現(xiàn)對(duì)有機(jī)磷的在線快速降解，通過(guò)在芯片上設(shè)置檢測(cè)區(qū)，實(shí)現(xiàn)總磷的在線檢測(cè)。
[0017]本發(fā)明采用光降解區(qū)表面鍵合光催化劑，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中無(wú)需使用其他消解試劑，環(huán)保經(jīng)濟(jì);薄層通道與強(qiáng)光源光催化降解，保證有機(jī)磷在流動(dòng)中降解，降解速度快。
[0018]本發(fā)明的光降解檢測(cè)芯片與暗箱兩大模塊為可拆分結(jié)構(gòu)，又可緊密結(jié)合，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔便于維護(hù)。[〇〇19]總之，本發(fā)明與現(xiàn)有方法相比，現(xiàn)有方法為離線檢測(cè)，操作繁瑣，自動(dòng)化程度低，實(shí)際消耗大，本發(fā)明檢測(cè)速度快，自動(dòng)、簡(jiǎn)便，樣品需求量少，檢測(cè)過(guò)程更加高效、經(jīng)濟(jì)、便捷。【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是光降解檢測(cè)芯片總體俯視圖；圖3是光降解檢測(cè)芯片上層玻片俯視圖；圖4是光降解檢測(cè)芯片中層玻片俯視圖；圖5是光降解檢測(cè)芯片下層玻片俯視圖。【具體實(shí)施方式】
[0021]以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)敘述。
[0022]如圖1所示，本發(fā)明揭示的一種總磷快速微檢測(cè)系統(tǒng)，包括光降解檢測(cè)芯片11、降解光源2、檢測(cè)單元(圖中未完全示出)、暗箱(由上暗箱1和下暗箱6扣合而成)和控制中心 (圖中未示出)。
[0023]光降解檢測(cè)芯片11安裝在暗箱中。為了方便拆換，維修，所述暗箱的中間有芯片槽安裝光降解檢測(cè)芯片。[〇〇24]光降解檢測(cè)芯片11可由三層透光玻片鍵合在一起，芯片為具有一定厚度的石英等透光材質(zhì)的玻片。光降解檢測(cè)芯片11中形成光降解區(qū)4,光降解區(qū)4由一系列薄層通道網(wǎng)絡(luò)組成，薄層通道壁表面通過(guò)在線原位合成辦法，鍵合有二氧化鈦光催化劑不致密薄膜，具體地說(shuō)，通過(guò)含鈦的硅氧烷試劑原位鍵合生成，使光降解區(qū)4能夠透光，光降解區(qū)4的兩端分別形成樣品進(jìn)液口 5和檢測(cè)池9,檢測(cè)池9再分支形成顯色液通道13和排液通道14,排液通道14 的端部形成排液口 8,顯色液通道13的端部形成顯色液進(jìn)口 10,樣品進(jìn)液口 5、顯色液進(jìn)口 10 和排液口 8上安裝導(dǎo)管和輸液栗(圖中未示出)。光降解檢測(cè)芯片11的制作，配合圖2至圖5所示，取三張一定大小的石英玻片，各層玻片結(jié)構(gòu)采用光刻蝕技術(shù)，刻蝕出具有一定寬度、深度的薄層通道，在特定位置打孔制作出檢測(cè)池9、樣品進(jìn)液口 5、顯色液進(jìn)口 10和排液口 8，制作好的三張芯片封接成三層結(jié)構(gòu)的光降解檢測(cè)芯片11，在樣品進(jìn)液口 5、顯色液進(jìn)口 10和排液8處裝上合適直徑的硬質(zhì)短管便于連接輸液導(dǎo)管。
[0025]降解光源2對(duì)應(yīng)光降解檢測(cè)芯片11的光降解區(qū)4安裝在暗箱中。降解光源2上可以配置光源罩3。降解光源2為紫外燈或其他強(qiáng)降解作用光源。
[0026]檢測(cè)單元的檢測(cè)光源12和光吸收器7對(duì)應(yīng)于檢測(cè)池9安裝在暗箱中。具體地，檢測(cè)池9的上方為檢測(cè)光源12,下方為光吸收器7。
[0027]控制中心為可編程序控制器，圖中未示出，通過(guò)串行通訊數(shù)據(jù)線和信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)與輸液栗、降解光源2和檢測(cè)單元等器件相連。智能控制中心可以具備設(shè)置參數(shù)、發(fā)出部件操控指令、分析與記錄數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)查詢等功能，可設(shè)置樣品、顯色液、清洗液的進(jìn)液速率與體積參數(shù)，可控制光源開(kāi)關(guān)、檢測(cè)單元的開(kāi)關(guān)。
[0028]本發(fā)明實(shí)驗(yàn)時(shí)，把光降解檢測(cè)芯片11放入上暗箱1與下暗箱6之間，上暗箱1與下暗箱6通過(guò)卡扣扣緊，周期運(yùn)行開(kāi)始時(shí)，控制中心控制啟動(dòng)降解光源2,樣品溶液在恒流栗的驅(qū)動(dòng)下系統(tǒng)的樣品進(jìn)液口 5,經(jīng)過(guò)光降解區(qū)4時(shí)，在催化劑與強(qiáng)光的協(xié)同降解作用下，樣品中的有機(jī)磷被降解為無(wú)機(jī)磷酸根，隨著液流進(jìn)入檢測(cè)池9，與此同時(shí)顯色液在脈沖栗的驅(qū)動(dòng)下進(jìn)入檢測(cè)池9,與降解后的溶液混勻并顯色，此時(shí)控制中心啟動(dòng)檢測(cè)器單元，檢測(cè)光源12發(fā)出特定波長(zhǎng)的光經(jīng)檢測(cè)池時(shí)被吸收后被光吸收器7接收，并經(jīng)光電信號(hào)轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)檢測(cè)池9中溶液的吸光度值檢測(cè)，通過(guò)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)濃度系列溶液吸光度值的測(cè)定可以擬合定量分析的標(biāo)準(zhǔn)曲線方程，相關(guān)參數(shù)寫(xiě)入系統(tǒng)軟件的數(shù)據(jù)分析單元，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品中總磷濃度的檢測(cè)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種總磷快速微檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:包括光降解檢測(cè)芯片、降解光源、檢測(cè)單元、 暗箱和控制中心;光降解檢測(cè)芯片安裝在暗箱中，光降解檢測(cè)芯片中形成光降解區(qū)，光降解 區(qū)的兩端分別形成樣品進(jìn)液口和檢測(cè)池，檢測(cè)池再分支形成顯色液通道和排液通道，排液 通道的端部形成排液口，顯色液通道的端部形成顯色液進(jìn)口，光降解區(qū)的內(nèi)壁上具有光催 化劑，樣品進(jìn)液口、顯色液進(jìn)口和排液口上安裝導(dǎo)管和輸液栗;降解光源對(duì)應(yīng)光降解檢測(cè)芯 片的光降解區(qū)安裝在暗箱中；檢測(cè)單元的檢測(cè)光源和光吸收器對(duì)應(yīng)于檢測(cè)池安裝在暗箱 中；控制中心與輸液栗、降解光源、檢測(cè)單元連接，樣品流經(jīng)光降解區(qū)使其中的有機(jī)磷被降 解為無(wú)機(jī)磷酸根，在檢測(cè)池與顯色液混勻，檢測(cè)單元的檢測(cè)光源發(fā)出的光經(jīng)檢測(cè)池時(shí)被吸 收后再被光吸收器接收，檢測(cè)單元獲得顯色液的吸光度值，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)曲線的換算，獲得樣品 溶液總磷的濃度。2.如權(quán)利要求1所述的一種總磷快速微檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述光降解檢測(cè)芯片由三層透光玻片鍵合在一起。3.如權(quán)利要求1所述的一種總磷快速微檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述光降解區(qū)由一系列 薄層通道網(wǎng)絡(luò)組成，薄層通道壁表面通過(guò)在線原位合成辦法，鍵合有二氧化鈦光催化劑不 致密薄膜，光降解區(qū)能夠透光，光降解區(qū)上方的降解光源為紫外燈或其他強(qiáng)降解作用光源。4.如權(quán)利要求3所述的一種總磷快速微檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述薄層通道表面的二 氧化鈦通過(guò)含鈦的硅氧烷試劑原位鍵合生成。5.如權(quán)利要求1所述的一種總磷快速微檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述檢測(cè)池的上方為檢 測(cè)光源，下方為光吸收器。6.如權(quán)利要求1所述的一種總磷快速微檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述暗箱的中間有芯片 槽，用于安裝光降解檢測(cè)芯片。7.如權(quán)利要求1所述的一種總磷快速微檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于:所述控制中心為可編程 序控制器，通過(guò)串行通訊數(shù)據(jù)線和信號(hào)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)與輸液栗、降解光源和檢測(cè)單元等器件相連。
【文檔編號(hào)】G01N21/31GK105973820SQ201610396495
【公開(kāi)日】2016年9月28日
【申請(qǐng)日】2016年6月7日
【發(fā)明人】黃華斌, 莊峙廈, 王小如, 陳建峰
【申請(qǐng)人】廈門華廈學(xué)院