一种新型水质分析仪及水质分析方法
技术领域
本发明涉及水质检测
技术领域
,更具体地说,它涉及一种新型水质分析仪及水质分析方法。背景技术
光电比色法是借助光电比色计来测量一系列标准溶液的吸光度,绘制标准曲线,然后根据被测试液的吸光度,从标准曲线上求出被测物质的含量的。
现有技术中通常采用光电比色计对样品水中的成分进行检测,光电比色计由沿直线方向分布的光源、滤光片、比色皿以及光电检测器(光电池+检流计)组成,根据郎伯一比尔定律,当被测溶液液层的厚度(L)-定时,溶液中物质的浓度(c)与吸光度(E)成正比。即浓度越大,颜色越深,吸收光的程度就越大,这时光的强度就越小。将光强度通过光电池转换成电流,从电流的大小来指示被测物质的吸光度,然后与标准溶液相比较,便可知被测溶液的浓度,进而能够得知样品水中所含的被测物质的含量。
申请号为201710474827.X的中国专利公开了一种水质分析仪及水质分析方法,包括第一圆盘系统、第二圆盘系统、比色系统、清洗系统、机械取样系统、分析系统及中控显示屏,所述的第一圆盘系统及第二圆盘系统可轴向旋转,第一圆盘系统的圆周上设置有若干样品安装位及药剂安装位,第二圆盘系统上设置有若干比色皿安装位,所述的比色系统设置在第二圆盘系统的圆周位边缘,所述的清洗系统及机械取样系统设置在第一圆盘系统及第二圆盘系统之间,所述的分析系统与比色系统连接,用于分析水质参数,并将水质参数传输至中控显示屏上。
该分析仪通过蠕动泵每次向样品位(样品筒)送入一定量的水样,再通过取样臂抽取样品位内的水样,将水样注入到第二圆盘系统的比色皿,再通过取样臂抽取第一圆盘系统的药剂位抽取检测药剂,将检测药剂注入到装有水样的比色皿内,从而得到试样混合液,第二圆盘系统将载有混合液的比色皿转移至比色系统,由比色系统对试样混合液进行光电比色分析,从而得到水质分析结果。
但是,这种水质分析仪,在从样品位的时候抽取水样时,无法将样品位内的水样全部抽出,必然会在样品位内有水分残留,导致上一次取样后残留的水分会混入下一次泵入样品位内的水样中,从而使下一次取样分析受到前面残留水分的影响,使水质分析结果的准确度有所降低,不能更精确反应水样内各种成分的含量,多次的分析结果无法及时反映水质的变化。
发明内容
针对现有技术存在的不足,本发明的目的在于提供一种水质分析仪及水质分析方法,其具有更高的分析准确度。
为实现上述目的,本发明提供了如下技术方案:
一种新型水质分析仪,包括底座、支撑板、第一转盘、第二转盘、样品筒,以及自动取样系统,自动取样系统包括水平设置的取样臂、垂直固定在取样臂前端的取样针、用于驱动取样臂转动的第一旋转驱动机构,以及用于驱动取样臂升降的第一升降机构,在第二转盘的后侧边缘部位装设有自动比色装置,在取样臂的下方且位于第一转盘和第二转盘之间设置有清洗盒,样品筒上装有溢流管,样品筒的底部通过输送管与蠕动泵的出水口连通,蠕动泵的进水口用于连接外部水源,还包括样品筒清洁系统,所述样品筒清洁系统包括安装在输送管上的三通电磁阀,三通电磁阀的第一个口与输送管连通,三通电磁阀的第二个口与样品筒的底部连通,三通电磁阀的第三个口用于排放污水;所述样品筒清洁系统还包括设置于样品筒上方的摆臂、固定于摆臂的前端并用于封堵样品筒顶部的封盖、与摆臂的尾端连接并用于驱动摆臂升降的第二升降机构,以及与第二升降机构连接的用于驱动第二升降机构连同摆臂绕摆臂的尾端在水平面内转动的第二旋转驱动机构;所述封盖上装设有通水电磁阀和通气电磁阀,所述通水电磁阀和通气电磁阀均与封盖的内部连通;样品筒清洁系统还包括水泵和热风机,所述水泵通过通水管与通水电磁阀连接,所述热风机通过通风管与通风电磁阀连接。
作为优选方案:所述溢流管上装设溢流电磁阀,溢流电磁阀用于控制溢流管的通断。
作为优选方案:所述第二升降机构包括竖直设置的电动伸缩杆,所述电动伸缩杆的推杆的端部与摆臂的尾端垂直固定,所述电动伸缩杆伸缩即可驱动摆臂升降;所述第二旋转驱动机构包括与支撑板连接的连接座以及伺服电机,所述电动伸缩杆的壳体的底部与连接座转动连接,所述电动伸缩杆的壳体外部套有从动轮,所述伺服电机位于电动伸缩杆的侧部并与支撑板连接固定,所述伺服电机的输出轴上装有主动轮,所述主动轮与从动轮通过传动带连接。
作为优选方案:所述封盖内部的下部沿封盖的周向设置有环形的抵接沿,所述抵接沿用于与样品筒的顶面抵接,所述抵接沿处还装有环形的密封垫圈。
作为优选方案:所述密封垫圈为三层结构,依次包括第一硅胶层、发泡橡胶层和第二硅胶层。
作为优选方案:所述封盖的内部的下部并位于密封垫圈的下方沿封盖的周向设置有呈环形凹陷的容置槽,所述容置槽内装有弹性密封环,所述弹性密封环用于与样品筒的外侧壁接触,所述容置槽内并位于弹性密封环的下方装有滑环,所述滑环抵紧弹性密封圈,所述滑环的内侧向封盖的内侧凸出,所述样品筒的上部的外壁设置有环形的凸缘,所述凸缘用于与滑环接触。
一种水质分析方法,包括以下步骤:
S1.取样臂旋转至样品筒上方,从样品筒内抽取水样;完成取样后,在之后的步骤执行的过程中,封住样品筒的顶部,将样品筒与蠕动泵之间的连接管路切断;向封盖内注入清水,对样品筒内进行冲刷,并将清洗水排出;再向样品筒内通入热风,对样品筒内进行快速风干;
S2.取样臂旋转至比色皿上方,将抽取的水样注入比色皿中;
S3.取样臂旋转至清洗盒上方,取样系统进行自清洗;
S4.取样臂旋转至药剂和上方,从药剂盒内抽取药剂;
S5.取样臂旋转至比色皿上方,将药剂注入装有水样的比色皿中,得到混合液;
S6.第二转盘转动,将载有混合液的比色皿移动至自动比色装置处,自动比色装置对混合液进行数据分析,得到分析结果;在第二转盘转动的同时,取样臂再次旋转至清洗盒上方,取样系统进行自清洗;
S7.取样臂回到样品筒上方,再次从样品筒内抽取水样,再次抽取水样之前,样品筒已完成冲洗和风干。
作为优选方案:冲洗和风干的方法为,在样品筒与蠕动泵之间加装三通阀;在取样后,通过封盖封住样品筒的顶部;控制三通阀将样品筒与蠕动泵之间的连接管路切断;向封盖内注入清水,对样品筒内进行冲刷,使清洗水从样品筒的溢流管和三通阀同时或交替流出;再向封盖内通入热风,对样品筒内进行风干,使热风从样品筒的溢流管和三通阀同时或交替流出。
作为优选方案:在将药剂注入装有水样的比色皿得到混合液后,通过取样臂反复抽取和排出混合液,使药剂与水样充分混合。
与现有技术相比,本发明的优点是:该水质分析仪由于在两次取样之间对样品筒进行彻底冲刷和快速干燥,将上一次残留在样品筒内的水样的水分冲洗干净,避免上一次取样的残留水分混入下一次泵入样品筒内的水样内,从而可以消除前面的水样残留对后面的水样的干扰,提高水质分析的准确度。
附图说明
图1为实施例一中的水质分析仪的整体结构示意图;
图2为图1中的A部放大图;
图3为实施例一中的封盖的内部结构示意图;
图4为实施例一中的密封垫圈的层结构示意图;
图5为实施例二中的密封盖的内部结构示意图;
图6为图5中的B部放大图。
附图标记说明:1、底座;2、支撑板;3、支撑柱;4、第一转盘;5、药剂安装位;6、第二转盘;7、比色皿安装位;8、第一升降机构;9、第一旋转驱动机构;10、取样臂;11、取样针;12、清洗盒;13、自动比色装置;14、样品筒;15、溢流管;16、溢流电磁阀;17、输送管;18、三通电磁阀;19、蠕动泵;20、第一排污管;21、摆臂;22、封盖;23、通水电磁阀;24、通气电磁阀;25、电动伸缩杆;26、连接座;27、从动轮;28、伺服电机;29、主动轮;30、传动带;31、水泵;32、热风机;33、通水管;34、通风管;35、集水槽;36、第二排污管;37、抵接沿;38、密封垫圈;3801、第一硅胶层;3802、发泡橡胶层;3803、第二硅胶层;39、倒角;40、容置槽;41、弹性密封环;42、滑环;43、凸缘;44、光谱仪;45、光纤;46、氙灯。
具体实施方式
实施例一:
参照图1和图2,一种新型水质分析仪,包括底座1,在底座1上方设置有支撑板2,支撑板2通过支撑柱3与底座1连接固定,在支撑板2上装有第一转盘4和第二转盘6,在第一转盘4上沿其圆周方向设置有多个药剂安装位5,药剂安装位5用于装有药剂盒,在第二转盘6上沿其圆周方向设置有多个比色皿安装位7,比色皿安装位7用于装入比色皿,在第一转盘4与第二转盘6之间设置有自动取样系统。
自动取样系统包括水平设置的取样臂10、垂直固定在取样臂10前端的取样针11、用于驱动取样臂10绕其尾端转动的第一旋转驱动机构9,以及用于驱动第一旋转驱动机构9连同取样臂10升降的第一升降机构8。
第一转盘4和第二转盘6的边缘外侧均罩有环形的护板。
在第二转盘6的后侧边缘部位装设有自动比色装置13,在第二转盘6的护板上对应于自动比色装置13的部位开设有通孔,通孔用于供自动比色装置13发出的光线通过,使得光线能够照射到比色皿安装位7。
在取样臂10的下方且位于第一转盘4和第二转盘6之间设置有清洗盒12。
在取样臂10的下方并位于取样针11的运行路径的上设置有样品筒14,样品筒14的下方设置有蠕动泵19,样品筒14的底部通过输送管17与蠕动泵19的出水口连通,蠕动泵19的进水口用于连接外部水源。
该水质分析仪还包括用于清洁样品筒14的清洁系统。
清洁系统包括安装在输送管17上的三通电磁阀18,三通电磁阀18的第一个口与输送管17连通,三通电磁阀18的第二个口与样品筒14的底部连通,三通电磁阀18的第三个口用于排放污水,为方便排放污水,在三通电磁阀18的第三个口上装有第一排污管20。
在溢流管15的出口下方还设置有集水槽35,集水槽35连接有第二排污管36。
清洁系统还包括水平设置于样品筒14上方的摆臂21、固定于摆臂21的前端并用于封堵样品筒14顶部的封盖22、与摆臂21的尾端连接并用于驱动摆臂21升降的第二升降机构,以及与第二升降机构连接的用于驱动第二升降机构连同摆臂21绕摆臂21的尾端在水平面内转动的第二旋转驱动机构。
在封盖22上装设有通水电磁阀23和通气电磁阀24,通水电磁阀23和通气电磁阀24均与封盖22的内部连通。
清洁系统还包括水泵31和热风机32,水泵31通过通水管33与通水电磁阀23连接,热风机32通过通风管34与通风电磁阀连接。
该水质分析仪的工作原理为:
初始时,三通电磁阀18连通输送管17和样品筒14的两个口导通,而另外一个口关闭,即第一个口和第二个口导通,第三个口关闭。取样臂10位于第一转盘4和第二转盘6之间,此时取样针11位于样品筒14的正上方。
水质分析仪启动后,蠕动泵19从外部水源抽水,将一定量的水送入样品筒14内,在向样品筒14内送水的时候,多余的水会从溢流管15排出,从而对样品筒14内的水进行定量,随后蠕动泵19停止运行;接着第一升降机构8驱动取样臂10下降,直至取样针11伸入样品筒14内,取样臂10通过取样针11从样品筒14内抽取水样;之后第一升降机构8驱动取样臂10上升,直至取样针11脱离样品筒14;然后第一旋转驱动机构9驱动取样臂10向第二转盘6摆动,直至取样针11对准第二转盘6上的比色皿(即取样针11位于比色皿的正上方);然后第一升降机构8驱动取样臂10下降,直至取样针11伸入比色皿内,取样臂10随即通过取样针11将水样注入比色皿内;接着第一升降机构8驱动取样臂10上升,直至取样针11与比色皿脱离;第一旋转驱动机构9再驱动取样臂10向清洗盒12摆动,直至取样针11位于清洗盒12的正上方;随后第一升降机构8驱动取样臂10下降,直至取样针11伸入清洗盒12内,取样臂10通过取样针11从清洗盒12内抽取清洗液以及排出清洗液,实现对取样臂10内部和取样针11内外的清洗,自动取样系统的清洗过程在引述的专利文献中有详细描述,此处不再赘述!对自动取样系统进行清洗可以防止因前后水样混合或药剂残留对水样的分析结果的准确度造成影响。自动取样系统完成清洗后,第一旋转驱动机构9驱动取样臂10向第一转盘4摆动,直至取样针11对准第一转盘4上的药剂盒(即取样针11位于药剂盒的正上方);随后第一升降机构8驱动取样臂10下降,直至取样针11伸入药剂盒内,然后取样臂10通过取样针11从药剂盒内抽取药剂;之后第一升降机构8驱动取样臂10上升,直至取样针11与药剂盒脱离;然后,第一旋转驱动机构9驱动取样臂10向第二转盘6摆动,直至取样针11对准注有水样的比色皿,第一升降系统再驱动取样臂10下降,直至取样针11伸入该比色皿内;然后取样臂10将药剂注入比色皿内,使药剂与水样混合,在混合过程中,可以通过取样针11反复抽吸和排出混合液,使水样与药剂充分混合,得到混合液;之后第一升降机构8驱动取样臂10上升,使取样针11与比色皿脱离;接着第二转盘6转动,将载有混合液的比色皿移动至自动比色装置13,自动比色装置13内含比色皿及光学组件,光学组件由氙灯46、光纤45以及接收光的光谱仪信号处理器44组成。分析过程中,氙灯46发出紫外波长的光,照射到比色皿,光经由光纤45到达光谱仪信号处理器44,光谱仪信号处理器44将得到的全光谱扫描信号根据当前分析参数的设置读取所需要的信号数据,进行信号数据处理及信号运算,即可得到样品的浓度值。
在第二转盘6转动的同时,取样臂10回复至清洗盒12上方,自动取样系统完成清洗;然后取样臂10回到样品筒14的上方,执行下一次抽取水样,如此循环。
在取样臂10从样品筒14内抽取水样后,当取样臂10离开样品筒14后,第二旋转驱动机构立即驱动摆臂21向样品筒14转动,直至封盖22移动到样品筒14的正上方,随后第二升降机构驱动摆臂21下降,使摆臂21连同封盖22一起下降,直至封盖22盖住样品筒14的顶部;随后三通电磁阀18的即第一个口和第二个口关断,第一个口和第三个口导通,此时样品筒14的底部与第一排污管20连通;接着水泵31开始运行,水泵31通过通水管33向封盖22内送入清水,此时清水对样品筒14内进行冲刷,将上一次取样的残留水分冲走,冲刷后的水一部分从溢流管15流出,另一部分从三通电磁阀18的第三个口排出,如此既能对样品筒14内部进行有效冲刷,又能对样品筒14与三通电磁阀18之间的部位有效冲刷,防止样品筒14与三通电磁阀18之间有残留物对下一次取样造成影响,还能确保样品筒14内的水充分排干;冲刷完成后,水泵31停止运行,同时热风机32启动,此时热风机32通过通风管34向封盖22内送入热风,热风使水分快速蒸发,热风一路出溢流管15吹出,一路从三通电磁阀18的第三个口流出,从而能对样品筒14和样品筒14与三通电磁阀18之间的部位进行快速干燥;干燥完成后,第二升降机构驱动摆臂21上升,使封盖22与样品筒14分离,然后第二旋转驱动机构驱动摆动摆动,使其复位;在摆臂21开始复位的同时,三通电磁阀18的第一个口和第二个口再次导通,而其第三个口关断,蠕动泵19再次向样品筒14内泵入一定量的水样;当摆臂21复位时,取样臂10刚好再次摆动至样品筒14的正上方,此时样品筒14内已经注满水样,等待下一次取样,如此循环。
该水质分析仪由于在两次取样之间对样品筒14进行彻底冲刷和快速干燥,将上一次残留在样品筒14内的水样的水分冲洗干净,避免上一次取样的残留水分混入下一次泵入样品筒14内的水样内,从而可以消除前面的水样残留对后面的水样的干扰,提高水质分析的准确度。
如图2所示,本实施例中,还可以在溢流管15上装设溢流电磁阀16,溢流电磁阀16用于控制溢流管15的通断。在冲刷样品筒14和风干样品筒14的过程中,可以控制溢流电磁阀16和三通电磁阀18的第三个口交替打开,从而使水流和气流交替地集中流过溢流管15和三通电磁阀18的第三个口,对样品筒14和样品筒14与三通电磁阀18之间的部位起到更好的冲洗和干燥效果。
如图2所述,本实施例中,第二升降机构包括竖直设置的电动伸缩杆25,电动伸缩杆25的推杆的端部与摆臂21的尾端垂直固定,电动伸缩杆25伸缩即可驱动摆臂21升降;第二旋转驱动机构包括与支撑板2连接的连接座26以及伺服电机28,电动伸缩杆25的壳体的底部与连接座26转动连接,在电动伸缩杆25的壳体外部套有从动轮27,伺服电机28位于电动伸缩杆25的侧部并与支撑板2连接固定,在伺服电机28的输出轴上装有主动轮29,主动轮29与从动轮27通过传动带30连接,控制伺服电机28转动就能驱动电动伸缩杆25连同摆臂21转动。
参照图3,本实施例中,在封盖22内部的下部沿封盖22的周向设置有环形的抵接沿37,抵接沿37用于与样品筒14的顶面抵接。为保证封盖22的密封性,在抵接沿37处还装有环形的密封垫圈38。
参照图4,本实施例中的密封垫圈38为三层结构,依次包括第一硅胶层3801、发泡橡胶层3802和第二硅胶层3803。硅胶层具有较好的密封性和弹性,发泡橡胶层3802具有较好的形变能力,采取在发泡橡胶层3802的两面设置硅胶层,使得密封垫圈38具有较好的弹性形变能力和密封性,从而确保密封盖22与样品筒14之间的气密性。
为方便样品筒14的顶部进入封盖22内,在封盖22的底部开口部位的内壁上设置有倒角39。
实施例二:
参照图5和图6,本实施例与实施例一的区别在于:本实施例在实施例一的基础上,还在封盖22的内部的下部并位于密封垫圈38的下方沿封盖22的周向设置有呈环形凹陷的容置槽40,在容置槽40内装有弹性密封环41,弹性密封环41用于与样品筒14的外侧壁接触,在容置槽40内并位于弹性密封环41的下方装有滑环42,滑环42抵紧弹性密封圈,滑环42的内侧向封盖22的内侧凸出,在样品筒14的上部的外壁设置有环形的凸缘43,凸缘43用于与滑环42接触。
在样品筒14的顶部进入封盖22的内部时,先是凸缘43与滑环42接触并顶着滑环42向上运动,滑环42从下往上挤压弹性密封环41,使弹性密封环41受压变形,弹性密封环41沿径向变宽,当样品筒14的顶面抵紧密封垫圈38时,弹性密封环41刚好压紧样品筒14的外壁,从而在封盖22与样品筒14之间形成第二道密封,大大提高两者之间的密封性,避免出现漏水、漏气。当封盖22与样品筒14分离时,弹性密封环41在自身弹力的作用下恢复其初始形状,滑环42向下运动复位。
实施例三:
一种水质分析方法,包括以下步骤:
S1.取样臂10旋转至样品筒14上方,从样品筒14内抽取水样;完成取样后,在之后的步骤执行的过程中,封住样品筒14的顶部,将样品筒14与蠕动泵19之间的连接管路切断;向封盖22内注入清水,对样品筒14内进行冲刷,并将清洗水排出;再向样品筒14内通入热风,对样品筒14内进行快速风干;
S2.取样臂10旋转至比色皿上方,将抽取的水样注入比色皿中;
S3.取样臂10旋转至清洗盒12上方,取样系统进行自清洗;
S4.取样臂10旋转至药剂和上方,从药剂盒内抽取药剂;
S5.取样臂10旋转至比色皿上方,将药剂注入装有水样的比色皿中,得到混合液;
S6.第二转盘6转动,将载有混合液的比色皿移动至自动比色装置13处,自动比色装置13对混合液进行数据分析,得到分析结果;在第二转盘6转动的同时,取样臂10再次旋转至清洗盒12上方,取样系统进行自清洗;
S7.取样臂10回到样品筒14上方,再次从样品筒14内抽取水样,再次抽取水样之前,样品筒14已完成冲洗和风干。
本实施例中,冲洗和风干的方法为:在样品筒14与蠕动泵19之间加装三通阀;在取样后,通过封盖22封住样品筒14的顶部;控制三通阀将样品筒14与蠕动泵19之间的连接管路切断;向封盖22内注入清水,对样品筒14内进行冲刷,使清洗水从样品筒14的溢流管15和三通阀同时或交替流出;再向封盖22内通入热风,对样品筒14内进行风干,使热风从样品筒14的溢流管15和三通阀同时或交替流出。
本实施例中,在将药剂注入装有水样的比色皿得到混合液后,通过取样臂10反复抽取和排出混合液,使药剂与水样充分混合。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例,凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
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