[發(fā)明專利]一種水質(zhì)重金屬在線監(jiān)測(cè)儀器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610203316.X
• 申請(qǐng)日: 2015-04-08
• 公開（公告）號(hào): CN105866448B
• 公開（公告）日: 2017-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魏康林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 三峽大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N35/00
• 分類號(hào): G01N35/00;G01N21/31;G01N21/78;G01N1/44
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務(wù)所42103
• 代理人: 吳思高

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明一種水質(zhì)重金屬在線監(jiān)測(cè)儀器，涉及水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀器科技領(lǐng)域。

背景技術(shù)

重金屬對(duì)環(huán)境水體的污染，尤其是汞、鉛、鎘、鉻、砷這五種一類重金屬污染，將直接影響水生態(tài)環(huán)境安全和飲用水源安全，使水生生物死亡，或富集于水生生物體內(nèi)，最終通過食物鏈嚴(yán)重危害人體健康，因而重金屬是需要嚴(yán)格監(jiān)控的水質(zhì)參數(shù)，近年來，水質(zhì)重金屬污染事件頻發(fā)，受到我國政府的高度重視，環(huán)保部部長(zhǎng)周生賢在接受《中國環(huán)境報(bào)》采訪時(shí)曾說到，“十二五”重金屬污染防治的目標(biāo)是建立比較完善的重金屬污染防治體系、事故應(yīng)急體系和環(huán)境與健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系，而水質(zhì)重金屬污染監(jiān)測(cè)是該體系重要前提和基礎(chǔ)，急需先進(jìn)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀器科技支持，為水污染的評(píng)估、預(yù)警與防治提供重要的科學(xué)技術(shù)支持。

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，水質(zhì)重金屬污染的檢測(cè)方法取得了很大的成就，常用的檢測(cè)方法有質(zhì)譜法、原子光譜分析法、分光光度法、電感耦合等離子體法等，此外，一些新興的檢測(cè)方法也有所發(fā)展，如生物傳感器法、酶抑制法、微流控分析法等，但這些方法或操作步驟冗長(zhǎng)繁瑣，或干擾因素較多、或需要使用比較昂貴的大型分析儀器，而且對(duì)操作人員有很高的專業(yè)技能要求，因而，大都只能在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)完成,不能滿足現(xiàn)場(chǎng)、快速在線檢測(cè)的技術(shù)要求。

比較而言，比色分析法和電化學(xué)分析法，檢測(cè)快速，操作簡(jiǎn)單，易于開發(fā)水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀器，實(shí)現(xiàn)對(duì)重金屬的現(xiàn)場(chǎng)、快速在線檢測(cè)。但是，重金屬污染很多，如汞、鉛、鉻、鎘、砷、銅、錳、鐵等，目前，環(huán)保、水利等部門為了全面監(jiān)測(cè)重金屬污染和綜合評(píng)價(jià)水質(zhì)變化，不得不采用多電化學(xué)傳感器探頭集成型儀器、多比色分析模塊集成型儀器、甚至多臺(tái)單參數(shù)水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀器的組合這三種技術(shù)途徑來實(shí)現(xiàn)水質(zhì)重金屬的多參數(shù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，然而，以上技術(shù)途徑難以滿足水質(zhì)監(jiān)測(cè)技術(shù)在多參數(shù)監(jiān)測(cè)的擴(kuò)展性和現(xiàn)場(chǎng)緊急使用的靈活性這兩個(gè)方面重要的用戶需求和技術(shù)要求，并且使用成本比較高，如多比色分析模塊集成型儀器一般最多集成3-4個(gè)模塊，否則儀器成本過高（一般為多檢測(cè)一項(xiàng)水質(zhì)參數(shù)，每增加一個(gè)比色分析模塊儀器價(jià)格將增加7-10萬元）而使用戶難以接受，而且每增加一個(gè)比色分析模塊儀器體積也會(huì)變大。基于陽極溶出伏安法的水質(zhì)重金屬監(jiān)測(cè)儀器雖然能夠檢測(cè)多項(xiàng)重金屬參數(shù)，但是，由于傳感電極與水接觸，為保證電極不被污水腐蝕而延長(zhǎng)儀器的使用壽命，此類儀器檢測(cè)上限不高，測(cè)量范圍不大，一般只能監(jiān)測(cè)地表一類與二類水質(zhì)污染，而不能用于工業(yè)廢水處理和城市污水處理的排放監(jiān)測(cè)，也不能用于地表水質(zhì)的突發(fā)性重金屬污染監(jiān)測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種水質(zhì)重金屬在線監(jiān)測(cè)儀器，可實(shí)現(xiàn)對(duì)水質(zhì)汞、鉛、鎘、鉻、砷等重金屬含量的自動(dòng)在線監(jiān)測(cè)，能廣泛應(yīng)用于地表水質(zhì)污染監(jiān)測(cè)、海水污染監(jiān)測(cè)和工業(yè)廢水處理與城市污水處理的達(dá)標(biāo)排放監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。具備多功能擴(kuò)展性強(qiáng)、現(xiàn)場(chǎng)緊急使用靈活、測(cè)量范圍寬和低成本的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：

一種水質(zhì)重金屬在線監(jiān)測(cè)儀器，包括在線樣品消解系統(tǒng)、在線樣品檢測(cè)系統(tǒng)、測(cè)量與控制系統(tǒng)。

所述在線消解系統(tǒng)包括消解反應(yīng)池，消解反應(yīng)池分別連接第一微型蠕動(dòng)泵、第二微型蠕動(dòng)泵；消解反應(yīng)池的出液口連接三通換向電磁閥，三通換向電磁閥連接直流泵；所述第一微型蠕動(dòng)泵用于接通經(jīng)物理預(yù)處理后的在線水樣，所述第二微型蠕動(dòng)泵連接多聯(lián)體電磁閥；所述消解反應(yīng)池連接第一數(shù)字溫度傳感器，消解反應(yīng)池外繞有第一電熱絲，消解反應(yīng)池底部膠合有第一超聲波發(fā)生系統(tǒng)。

在線樣品檢測(cè)系統(tǒng)包括樣品檢測(cè)流路、樣品檢測(cè)室、微型光譜儀，所述樣品檢測(cè)流路包括多位閥、儲(chǔ)液環(huán)、注射泵，多位閥通過管路連接儲(chǔ)液環(huán)一端，儲(chǔ)液環(huán)另一端通過管路連接注射泵一端，注射泵另一端通過管路連接超純水，多位閥通過管路連接樣品檢測(cè)室；

光源發(fā)出檢測(cè)光束進(jìn)入樣品檢測(cè)室，出射光束經(jīng)過透鏡聚焦后進(jìn)入微型光譜儀，微型光譜儀連接測(cè)量與控制系統(tǒng)。

所述樣品檢測(cè)室包括不銹鋼水槽，不銹鋼水槽內(nèi)設(shè)有流通檢測(cè)池，流通檢測(cè)池連通至樣品檢測(cè)室，所述流通檢測(cè)池通過管路連接多位閥，所述流通檢測(cè)池連接廢液池，所述所述流通檢測(cè)池連接第三微型蠕動(dòng)泵，第三微型蠕動(dòng)泵連接超純水；所述樣品檢測(cè)室一側(cè)安置有第二超聲波發(fā)生系統(tǒng)。

所述測(cè)量與控制系統(tǒng)包括電源模塊、嵌入式系統(tǒng)、外圍控制電路系統(tǒng)，嵌入式系統(tǒng)上通過串口連接有人機(jī)交互系統(tǒng)，人機(jī)交互系統(tǒng)包括存儲(chǔ)器、觸摸屏和GPRS系統(tǒng)，GPRS系統(tǒng)通過無線傳輸與上位機(jī)連接，嵌入式系統(tǒng)上連接微型光譜儀；嵌入式系統(tǒng)與外圍控制電路系統(tǒng)連接，外圍控制電路系統(tǒng)連接樣在線樣品消解系統(tǒng)和在線樣品檢測(cè)系統(tǒng)。