[发明专利]TOC、TN、TP三指标连续同步实时在线测定仪器

摘要

本发明涉及一种TOC、TN、TP三指标连续同步实时在线测定仪器及方法，将CO2检测器、硝酸盐氮检测器、正磷酸盐检测器所获得的数据，一并传送到数据处理器。通过共用一套采样、酸化、氧化和数据处理系统和三个独立的检测器，可对水中的总有机碳（TOC）、总氮（TN）、总磷（TP）三个污染指标进行连续不断的同步在线实时测定。

主权项

TOC、TN、TP三指标连续同步实时在线测定仪器，其特征是，主要包括采样头、试剂瓶、载气瓶、蠕动泵、酸化反应器、氧化反应器、CO2检测器、硝酸盐氮检测器、正磷酸盐检测器、数据处理器、液晶显示屏、路由器、自动控制器，其中，所述采样头通过第一采样水管、第一蠕动泵与酸化反应器连通，所述试剂瓶通过第二采样水管、第二蠕动泵与酸化反应器连通，所述载气瓶通过载气管、三通电磁阀分别与酸化反应器和氧化反应器连通，所述酸化反应器通过流体输运管与氧化反应器连通，所述氧化反应器通过气流管与所述CO2检测器连通，又通过液流管与所述硝酸盐氮检测器连通，而硝酸盐氮检测器通过螺旋盘管与所述正磷酸盐检测器连通，所述CO2检测器、硝酸盐氮检测器、正磷酸盐检测器通过电路与所述数据处理器连接，所述数据处理器通过电路与所述液晶显示屏及所述路由器连接，所述采样头、试剂瓶、载气瓶与所述酸化反应器相连的管路上设有流量传感器，所述酸化反应器与所述氧化反应器相连的流体输运管上设有气液分离器，所述氧化反应器与所述CO2检测器相连的气流管上设有半导体冷凝器和离子吸收器，在所述硝酸盐氮检测器与所述正磷酸盐检测器之间的螺旋盘管上设有缓冲器，在上下两个螺旋盘管上分别接有抗坏血酸溶液吊瓶和钼酸盐溶液吊瓶，所述氧化反应器主要包括石英玻璃管、紫外灯管和电加热套，其中，所述石英玻璃管为一竖向布置的密封管状物，公称直径30mm～50mm，高20mm～40mm，壁厚4mm～6mm，外表面镀银，其内部空腔被一气水分离膜分割成上下两部分，上部1/3～1/4部分为集气腔，下部3/3～2/3为液体腔，集气腔与气流管连通，而液体腔与液流管连通；所述紫外灯管为折叠成4～6股的防水防爆型紫外灯管，直接插入所述石英玻璃管的液体腔中，发光波长为180nm‑200nm；所述电加热套设在所述石英玻璃管外围，并同设置在所述石英玻璃管液体腔内的温度传感器与自动控制器组成自反馈电路，以确保液体腔内的液体温度为90～98℃，所述传感器、蠕动泵、电磁阀、电加热套通过电路与自动控制器组成自反馈电路，所述的TOC、TN、TP三指标连续同步实时在线测定仪器在线连续同步实时自动测定TOC、TN、TP浓度的方法，其特征是，将带过滤网的采样头插入待测水体一定深度；待测水样在蠕动泵的抽吸作用下，经过流量传感器，进入酸化反应器，与此同时开动另一台蠕动泵，将试剂瓶中的试剂，亦经过流量传感器抽吸到酸化反应器内；随后，打开三通电磁阀，将载气瓶中的载气通过载气管分别输入酸化反应器和氧化反应器内，并通过气体流量传感器反馈的数据，合理调整三通电磁阀的气体分配量，以保证酸化反应器内的液体处于微沸腾状态，而氧化反应器内的液体呈稳定流状态；在酸化反应器内，待测水样中的无机碳酸盐与硫酸发生化学反应，生成CO2气体和硫酸盐微细颗粒：MeCO3+H2SO4→MeSO4+H2O+CO2↑；酸化反应后的气液固混合流体，在蠕动泵及载气压力的推动下，沿着流体输运管流入汽液分离器中，在此，由酸化反应产生的无机CO2及载气由排气管排出，而酸化后的液体部分则继续前进，从氧化反应器的底部流入氧化反应器的液体腔；在氧化反应器内，水样中的有机物、含氮化合物、含磷化合物，在紫外光、过硫酸钠、氧气及温度的联合作用下，全部被氧化成高价状态的CO2、NO3‑、PO43‑；氧化反应所产生的有机CO2气体，在鼓入载气的带动下从混合流体中析出，透过氧化反应器内的气水分离膜集中于氧化反应器上部的集气腔，并由气流管流进半导体冷凝器中，在此，气体中的水蒸气被冷凝为液态水，随后由排水管排出机外，而干燥的气体首先进入离子阱，将可干扰CO2检测的杂质离子Cl‑、SO2、SO42‑、PO43‑吸收，随后进入CO2检测器，待检测读数以后，废气由检测器尾部排放；而氧化反应后的混合液体部分，则由氧化反应器下部的液体腔之顶端流入液流管；当混合液体流经硝酸盐氮检测器的流通池时，其中的NO3‑将对波长为220nm的紫外光产生吸收，且其吸收量符合比尔定律，即光线衰减比例与NO3‑的浓度呈正比，因此，当混合液体平稳的在硝酸盐氮检测器的流通池连续流动时，检测器内的光电传感器可根据透过流通池的波长为220nm的紫外光辐射强度变化情况连续不断的获得电信号；电信号经放大器放大，并经A/D转换器转变为数字信号后，输送至数据处理器；待硝酸盐氮检测器读数后，混合液体从硝酸盐氮检测器流通池的尾部流出，并沿着两组螺旋盘管继续向下流动；从上到下，在每组螺旋盘管的进口端，通过点滴管分别接入抗坏血酸溶液吊瓶、钼酸盐溶液吊瓶，持续不断的向螺旋盘管内注入显色试剂‑抗坏血酸和钼酸盐，并在两组螺旋盘管之间设置一个缓冲器以便收集沉淀；在螺旋盘管内，液体中的PO43‑在与钼酸盐和抗坏血酸发生化学反应并显色，然后进入正磷酸盐检测器的流通池；在正磷酸盐检测器内，运用与硝酸盐氮检测器相同的机理，通过对700nm可见光透过率的检测，获得连续的能够反映PO43‑浓度情况的电信号数据；当正磷酸盐检测器读数以后，液体从其尾部的排液管排出机外；最后，将CO2检测器、硝酸盐氮检测器、正磷酸盐检测器所获得的数据，一并传送到数据处理器，在此，将三个检测器获得的CO2、NO3‑、PO43‑电信号数据与已储存在数据处理器中的由标准溶液标定的数据进行比较，便获得实测水样的TOC、TN、TP数据；保持采样泵连续运行，三个检测器便会获得连续的测量数据(污染指标)；根据不同指标的响应时间对数据处理器中的计时器加以调整，便可同步获得待测水体的TOC、TN、TP实时数据；通过将数据处理器与液晶显示屏连接，便可在液晶显示屏上实时显示测量结果；通过将数据处理器与路由器连接，便可通过有线或无线互联网接入环境监测部门的主服务器上，并运用程序软件将测量结果以曲线、图表形式进行实时显示。