[实用新型]一种便携式水质重金属分析仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及水质分析领域，具体来说，涉及一种便携式水质重金属分析仪。

背景技术

水体中重金属元素离子的测定是水质分析的一项重要内容，目前水环境重金属污染监测所用到的技术主要有电化学分析、原子吸收光谱分析、电感耦合等离子体-原子发射光谱、电感耦合等离子体-质谱分析仪技术及生物监测等方法。现有的光度比色检测法使用成本高，检测灵敏度和精度低(ppm)，试剂成分复杂，易产生二次污染，受其他成分干扰大；而原子吸收法类和ICP类仪器昂贵，体积庞大或操作复杂度高，不适宜在现场或应急检测。

阳极溶出伏安法(ASV)首先发明于19世纪二十年代，并于1959年为其发明者Jaroslav Heyrovsky赢得了诺贝尔化学奖，可用于多金属元素同时进行定性、定量分析的一种电化学分析方法，其要点是以玻碳或者金盘作为工作电极，将还原电势施加于工作电极，当电极电势超过某种金属离子的析出电势，溶液中被分析的金属离子还原为金属电镀于工作电极表面，电势施加时间越长，还原出来电镀于电极表面(被称为“沉积”或“积累”过程)的金属越多，当足够的金属镀于工作电极表面，向工作电极以恒定速度增加电势，金属将在电极上溶出(氧化)。对于给定电解质溶液和电极，每种金属都有特定的氧化或溶出反应电压，该过程释放出的电子形成峰值电流。测量该电流并记录相应电势，根据氧化发生的电势值来识别金属种类，并通过它们氧化电势的差异同时测量多种金属。样品离子浓度的计算，是通过计算电流峰高或者面积并且与相同条件下的标准溶液相比较得出。该方法具有测量速度快，检出限低，优于ppb级，试剂耗量少成本低，可同时测量多种金属的特点。

实用新型内容

为了克服现有的实验室分析仪器体积庞大、结构复杂、检测精度低、成本昂贵和不适合在现场测试的缺点，本实用新型提供一种便携式水质重金属分析仪，采用便携式水质重金属分析仪进行现场测试，收集分析结果，并内置全球定位系统(GPS)和无线GPRS数据传输模块，对采样测试地点进行地理坐标定位和远程无线传输数据，轻松实现样品成分数据与位置数据一次性生成，并能实现数据远程无线传输，使水质中重金属分析具有针对性，系统性以及较高的准确性。

为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种便携式水质重金属分析仪，由电解装置和分析仪主体组成，电解装置包括上盖、电极固定座、透明视窗、底座、搅拌电机、电极、搅拌杆和电解杯；分析仪主体包括内部电路模块和对外接口。

所述的搅拌电机通过减速器与搅拌杆连接，所述减速器的作用是将转速降低至3000rpm以下；所述搅拌杆的下端为倒锥盘形结构，在液体中高速转动时不会产生气泡，搅拌效率高。

所述电极含有工作电极、参比电极和辅助电极，而且三个电极与搅拌杆的夹角在5-10度之间。

所述分析仪主体内部电路模块连接关系为：嵌入式系统分别与液晶显示器、电源模块、操作按键、USB2.0接口、A/D模块、GPS接收器、无线GPRS模块、波形发生和电位控制模块和电解装置相连接；电源模块分别与锂聚合物电池、交流电源适配器或车载电源适配器和嵌入式系统连接；电解装置包括电极和搅拌装置；波形发生和电位控制电路分别与电极和嵌入式系统连接；信号处理电路分别与电极和A/D模块连接。

所述对外接口含有USB2.0接口，电源适配器接口和电解装置连接接口。

所述的电解装置连接接口密封防水。

一种利用所述的便携式水质重金属分析仪分析水质中重金属的方法，包括以下步骤：

S1：分析仪各部分在嵌入式系统控制下协调工作，将待测样品溶液加在电解杯内，工作时富集电压加在工作电极和参比电极之间，直流电机和减速器带动搅拌杆做恒速旋转对样品进行搅拌，在达到规定的动态和静态富集时间5-120秒后，仪器自动控制溶出过程；

S2：参比电极随时检测工作电极上的电位变化，在富集时它能自动调整富集电压，使之随工作电极和辅助电极之间的电压自动跟随变化，从而保证富集电压在-0.5V到-2.0V之间的某一点恒定；

S3：在溶出时，溶液中的重金属离子会在工作电极上产生突跃电流信号，经过电流电压变换电路及电压放大滤波电路，送至模数转换器和嵌入式系统，嵌入式系统对转换的数据处理后形成伏安扫描图谱，分析得出具体含有重金属元素的成分和含量；

S4：嵌入式系统启动GPS接收器进行采样位置的全球定位，在分析报表中自动加入测试样品所在地的精确地理位置信息。