專利名稱：流動注射六價鉻水質(zhì)快速分析系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種流動注射及分光光度法分析六價鉻的流動注射六價鉻水質(zhì)快速 分析系統(tǒng)，用于地表水或工廠排放水等水源中六價鉻含量進(jìn)行快速分析或在線監(jiān)測， 屬化學(xué)分析和水環(huán)境監(jiān)測分析領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
六價鉻化合物在金屬電鍍、制革電子行業(yè)及各種金屬行業(yè)有廣泛應(yīng)用，此外還 用于色素中的著色劑、冷卻水循環(huán)系統(tǒng)中吸熱泵、工業(yè)用冷凍庫及冰箱熱交換器 中的防腐蝕劑。六價絡(luò)生物毒性極大，經(jīng)消化道侵入時可引起嘔吐、腹疼，經(jīng)皮膚 侵入時會產(chǎn)生皮炎和濕疹，長期或短期接觸或吸入時有致癌危險。過量的(超過
10ppm)六價鉻對水生物有致死作用，實驗顯示，受污染飲用水中的六價鉻可致癌， 動物喝下含有六價鉻的水后，六價鉻會被體內(nèi)許多組織和器官的細(xì)胞吸收，食用被六 價鉻污染的食物及水源，會對人體造成不同程度的損傷。因此，必須嚴(yán)格監(jiān)測地表水 及相關(guān)企業(yè)排放水中六價鉻的含量，以便及時對六價鉻超標(biāo)的水源采取相應(yīng)的對策， 避免產(chǎn)生危害。
目前，測定六價鉻的儀器主要有分光光度法、原子光譜法、極譜法、流動注射分 析法、電化學(xué)法、化學(xué)發(fā)光法、中子活化法、同位素稀釋質(zhì)譜法、X射線衍射法和共 振散射法。極譜法和直接電流法可直接測定超微量的六價鉻(分析精度可達(dá)
(i(r3mg/L)，中子活化法和同位素稀釋質(zhì)譜法雖然靈敏度高、選擇性高，但因受條件
限制，這些方法尚未獲得普遍應(yīng)用。其他大多方法由于儀器價格昂貴而難以普及使用。 流動注射分析是一種新的快速分析技術(shù)，具有簡單、快速、自動化程度高和節(jié)省 指示劑的特點，近年來發(fā)展很快，目前絕大部分水質(zhì)自動監(jiān)測系統(tǒng)都使用了流動注射 技術(shù)。但目前用于檢測六價鉻的流動注射分析儀存在使用壽命短，故障率高等缺點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于在線或?qū)嶒炇铱焖俜治龅牧鲃幼⑸淞鶅r鉻水質(zhì)快 速分析系統(tǒng)，具有操作簡單，流量恒定，檢測試快速、精度高等優(yōu)點。
本發(fā)明流動注射六價鉻水質(zhì)快速分析系統(tǒng)由通過毛細(xì)管路連接的水樣源、載流液 貯液瓶、注射泵、指示劑貯液瓶、蠕動泵、反應(yīng)管和光電流通池，所說的毛細(xì)管路中連有多個轉(zhuǎn)換閥，所說轉(zhuǎn)換閥包括一個載流液三通閥V6、第一采樣六通閥V4和第二 采樣六通閥V5，各轉(zhuǎn)換閥的連接關(guān)系如下
所說的三通閥的第一接口與載流液瓶相連，第二接口與注射泵Pl相連，第二接 口與第一、第三接口擇一相通；
所說的第一采樣六通閥中，第一接口與通過一個蠕動泵與水樣相連，第三接口與 載流液三通閥V6的第三接口相連；第四接口與反應(yīng)管、流通池依次相連，第六接口 為廢液出口；
所說的第二采樣六通閥V5中，第一接口通過一個蠕動泵與指示劑瓶相連，第二 接口與第五接口之間連有指示劑毛細(xì)定量管，第六接口是廢液出口；第三接口與第一 采樣六通閥V4的第二接口之間及第四接口與第一采樣六通閥V4的第五接口之間分 別連有一個定長的毛細(xì)采樣管；
兩采樣六通閥具有采樣或測量兩個變換狀態(tài)
采樣態(tài)時，兩采樣六通閥V4、 V5各自的閾內(nèi)通斷關(guān)系均為第一與第二接口之 間、第三與第四接口之間、第五與第六接口之間分別相通，第二與第三接口之間、第 四與第五接口之間分別斷開；
測量態(tài)時，兩采樣六通閥V4、 V5各自的閥內(nèi)通斷關(guān)系均為第一與第二接口之 間、第三與第四接口之間、第五與第六接口之間分別斷開，第二與第三接口之間、第 四與第五接口之間分別相通。
本發(fā)明系統(tǒng)還設(shè)有水樣電子閥VI和標(biāo)樣電子閥V2，其中水樣電子閥VI的第三 接口連接水樣源，第二接口通過蠕動泵P2與第一采樣六通閥的第一接口相連；標(biāo)樣 電子閥V2的第一、第三接口分別連接一個標(biāo)樣源，第二接口與水樣電子閥VI的第 一接口相連；兩電子閥中的第二接口分別與各自的第一、第三接口擇一相通。
所說的載流液是稀磷酸和稀硫酸的混合溶液，其中硫酸和磷酸的濃度分別為2.5%。
所說的顯示劑為二苯碳酰二肼溶液。
所說的注射泵是由耐酸腐蝕的陶瓷和/或不銹鋼材料制成的電動恒流注射泵。 毛細(xì)管的內(nèi)徑一般在0. 5-lmm。
本系統(tǒng)以稀酸溶液為載流液，通過恒流泵將載流液連續(xù)注入毛細(xì)管的管路中，在 載流液推動下，定量水樣和二苯碳酰二肼被推動前進(jìn)并在載流液中有限擴(kuò)散，水樣中 六價鉻與指示劑二苯碳酰二肼發(fā)生反應(yīng)，生成物為紅色液體，反應(yīng)后的樣品進(jìn)入比色流通池后，在540nra波長的光照射下進(jìn)行檢測，由于紅色的生成物對540nm波長的光 線吸收最大，并不同濃度下吸收有差異。根據(jù)透過光強(qiáng)度的變化值，獲得有相應(yīng)峰高 和峰寬的響應(yīng)曲線，利用峰高或峰寬，經(jīng)與空白對照比較，計算求得水樣中六價鉻的 含量。由于載流液的流速是恒定的，在一定的留存時間內(nèi)，樣品在載流液中的分散狀 態(tài)具有高度重現(xiàn)性，因此測量結(jié)果準(zhǔn)確，重現(xiàn)性高；用其峰寬信息，測量靈敏度高， 并具有很寬的測量范圍(鉻含量4 1000mg/L的水樣均可測定)；流動注射分析方法 每次切入的水樣是微量的，只有100ixL左右，因此試劑的消耗量非常極低，而且在常 溫下即可發(fā)生反應(yīng)，無需加熱，大大節(jié)約了運營成本。本系統(tǒng)用于對江河湖泊、水廠 的源水或工業(yè)排放水等定時或隨機(jī)進(jìn)行六價鉻的在線監(jiān)控，簡便而快速地獲得即時的 分析數(shù)據(jù)，特別是對于特發(fā)性重大的水污染事故，可及時發(fā)現(xiàn)，及時上報，及時處理， 為消除隱患爭取了寶貴的時間。
本六價鉻分析系統(tǒng)流速恒定，采用定長的毛細(xì)采樣管，水樣定量精確，采用多通 道采樣閥，操作方便，只需適時轉(zhuǎn)動兩采樣閥的閥蓋，即可將采樣管和指示劑定量管 連入系統(tǒng)，并使二苯碳酰二肼位于兩段定量的樣品水之間，可加快二者相互擴(kuò)散和反 應(yīng)，縮短反應(yīng)時間。本系統(tǒng)完成一次水樣檢測分析只需數(shù)分鐘，實現(xiàn)真正意義上的實 時在線監(jiān)測。本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，故障率很低，并易于實現(xiàn)自動化。


圖1是流動注射六價鉻水質(zhì)快速分析系統(tǒng)處于測量狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2是流動注射六價鉻水質(zhì)快速分析系統(tǒng)處于采樣狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖中各標(biāo)記表示為VI—水樣電子閥，V2—標(biāo)樣電子閥，V4、 V5—采樣六通閥、 V6—載流液三通閥，Pl—載流液注射泵、P2—水樣蠕動泵、P3—指示劑蠕動泵、Ls、 Ls'—采樣管、Lr指示劑定量管、F—反應(yīng)管，G"光電流通池、S—樣品水源、Bl、 B2—標(biāo)樣水源、H—載流液貯瓶、M—指示劑貯瓶、Wl、 W2—廢液瓶。
具體實施例方式
下面結(jié)合

本流動注射快速分析六價鉻系統(tǒng)的實施例結(jié)構(gòu)及測試過程。 以下各實施例的管路均為內(nèi)徑0.8mm，外徑2.5mm的聚四氟乙烯毛細(xì)管； 指示劑配制方法如下 (1)指示劑二苯基碳酰二肼
稱取2g二苯基碳酰二肼(分子式為C13H14N40)，溶于200ml丙酮，加水定容至 500ml 。該溶液配制后需貯于棕色瓶中避光保存，色變深后不能使用。
(2) 載流液
在攪拌下緩緩向1000ml蒸餾水中加入50ml的磷酸和50ml的硫酸，然后加蒸餾 水定容至2000ml 。
(3) 鉻標(biāo)準(zhǔn)忙備溶液
稱取11(TC下干燥2小時的重鉻酸鉀(K2Cr207 ) 0. 28 29 ±0. OOOlg，用水溶解后， 移入1000ml容量瓶中，用水稀釋至標(biāo)線，搖勻。此溶液含六價鉻100mg/L。含鉻的標(biāo) 樣水由該貯備液稀釋獲得。
實施例1
如圖1、圖2，采樣閥六通閥V4和V5，閥座上設(shè)有六個接口 1~6，閥蓋的內(nèi)側(cè) 設(shè)有三個弧形凹槽，三個弧形凹槽的端部可對應(yīng)重合在閥座上的六個接口上；旋轉(zhuǎn)閥 蓋，可使使弧形槽轉(zhuǎn)過一個弧度間隔，從而變換閥V4、 V5的連接關(guān)系；定量采樣管 Ls和Ls'是兩段定長的毛細(xì)管，Ls連接于閥V4的接口2和閥V5的接口3之間，Ls' 連接于閥V4的接口 5和閥V5的接口 4之間；指示劑二苯基碳酰二肼定量管Lx連接 于V5的接口2和接口5之間；旋轉(zhuǎn)閥蓋，使弧形槽移動一個弧度間隔，可將Ls、 Ls' 和Lx在系統(tǒng)中的連接關(guān)系從圖1的測量樣狀態(tài)轉(zhuǎn)換成圖2的采樣狀態(tài)。 本系統(tǒng)使用前，先用載流液對系統(tǒng)進(jìn)行清洗，操作過程如下
三通閥V6轉(zhuǎn)至接口 2與1相通，啟動陶瓷注射泵Pl至吸入態(tài)，從載流液貯瓶H 中吸入載流液至注射泵Pl的腔內(nèi)，吸滿后停泵；隨后將三通閥V6轉(zhuǎn)至接口 2與3 相通(圖示狀態(tài))，將注樣闊V4和V5調(diào)至如圖1所示的測量態(tài)，啟動陶瓷注射泵P1 至注射態(tài)，使注射泵P1腔內(nèi)的載流液注入以下流路
Pl—V6接口 2、 3—V4接口 3、 2—釆樣管Ls—V5接口 3、 2—指示劑定量管Lx —V5接口 5、 4—采樣管Ls' — V4接口 5、 4—反應(yīng)管一流通池G—廢液瓶W2;載流 液對從以上流路進(jìn)行了清洗。清洗完畢，停泵P1，系統(tǒng)清洗完畢。
然后進(jìn)入采樣程序。如圖2，電子閥V1處于如圖示的接口2與3相通的狀態(tài)，閥 V4和V5轉(zhuǎn)至采樣態(tài)，啟動蠕動泵P2，水樣S由蠕動泵P2輸送，按以下流路流動(參 見圖2): S—VI的接口 3、 2—V4的接口 1、 2—采樣管Ls—V5的接口 3、 4—采樣 管W—V4的接口5、 6—廢液瓶W1，此時采樣管Ls和Ls'均注滿了水樣。同時啟動 蠕動泵P3，指示劑M經(jīng)泵P3按圖2的以下流路通過載流液M—閥V5的接口 1、 2—指示劑定量管Lx—閥V5的接口5、 6—廢液瓶W1，此時定量管Lx即注滿了指示劑M (二苯基碳酰二肼溶液)。
接著進(jìn)入測量程序。停止蠕動泵P2和P3，并將閥V4和V5轉(zhuǎn)至如圖1的測量態(tài)， 再次啟動注射泵P1，使載流液再次按以下流路流動PI—V6的接口 2、 3—V4接口 3、 2—采樣管Ls—V5的接口 3、 2—指示劑定量管Lx—V5接口 5、 4—采樣管Ls' —V4 接口5、 4—反應(yīng)管F—光電流通池G—廢液瓶W2;以上流路內(nèi)的液體以"載流液ll 水樣II指示劑II水樣II載流液"的順序分布，即指示劑位于兩段水樣之間，在被載流 液推進(jìn)過程中，水樣漸漸擴(kuò)散而與指示劑呈梯度混合，發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)產(chǎn)生紅色生成 物，其紅色的色澤深度與水中鉻含量成正比，二者在反應(yīng)管F內(nèi)反應(yīng)完畢，反應(yīng)后的 水樣被推進(jìn)至光電流通池G，由波長為540nm光源照射，獲得有相應(yīng)峰高和峰寬的響 應(yīng)曲線圖，將峰高或峰寬經(jīng)與已知鉻濃度的標(biāo)樣水試驗曲線比較，通過計算即得出水 樣中六價鉻的含量。
標(biāo)樣水是已知六價鉻濃度的水，其流動注射分光光度檢測過程同上，只是采樣過 程將水樣電子閥V1調(diào)至接口2與1相通，并且，測標(biāo)樣B1時，標(biāo)樣電子閥V2調(diào)至 接口2與3相通，測標(biāo)樣B2時，標(biāo)樣電子闊V2調(diào)至接口2與1相通。
下表是用本實施例的流動注射分析系統(tǒng)檢測兩個標(biāo)樣和三個水樣的的檢測數(shù)據(jù):
六價鉻濃 度mg/L基線峰值吸光度本流動注射系 統(tǒng)測得六價鉻 濃度mg/L用滴定法測得 六價鉻濃度 mg/L
標(biāo)l4225621080.029
標(biāo)21000225710170.346
樣品l225623340.04555.857.4
樣品2225522010細(xì)127.0125.2
樣品3225514050.247690.4688.6
從上表可見，水樣用本流動注射分析系統(tǒng)檢測所得的六價鉻濃度與手工滴定法測 得六價絡(luò)濃度值非常接近，說明本系統(tǒng)測試六價鉻快速而又精確。
權(quán)利要求
1.流動注射六價鉻水質(zhì)快速分析系統(tǒng)，包含通過毛細(xì)管路連接的水樣源、載流液貯瓶、注射泵、指示劑貯瓶、蠕動泵、反應(yīng)管和光電流通池，其特征是所說的所說的指示劑為二苯碳酰二肼，毛細(xì)管路中連有多個轉(zhuǎn)換閥，所說轉(zhuǎn)換閥包括一個載流液三通閥、第一采樣六通閥和第二采樣六通閥，各轉(zhuǎn)換閥的連接關(guān)系如下所說的三通閥的第一接口與載流液瓶相連，第二接口與注射泵相連，第二接口與第一、第三接口擇一相通；所說的第一采樣六通閥中，第一接口與通過一個蠕動泵與水樣相連，第三接口與載流液三通閥的第三接口相連；第四接口與反應(yīng)管、流通池依次相連，第六接口為廢液出口；所說的第二采樣六通閥中，第一接口通過一個蠕動泵與指示劑瓶相連，第二接口與第五接口之間連有指示劑毛細(xì)定量管，第六接口是廢液出口；第三接口與第一采樣六通閥的第二接口之間及第四接口與第一采樣六通閥的第五接口之間分別連有一個定長的毛細(xì)采樣管；兩采樣六通閥具有采樣或測量兩個變換狀態(tài)采樣態(tài)時，兩采樣六通閥各自的閥內(nèi)通斷關(guān)系均為第一與第二接口之間、第三與第四接口之間、第五與第六接口之間分別相通，第二與第三接口之間、第四與第五接口之間分別斷開；測量態(tài)時，兩采樣六通閥的閥內(nèi)接口的通斷關(guān)系均為第一與第二接口之間、第三與第四接口之間、第五與第六接口之間分別斷開，第二與第三接口之間、第四與第五接口之間分別相通。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流動注射六價鉻水質(zhì)快速分析系統(tǒng)，其特征是設(shè)有水 樣電子閥和標(biāo)樣電子閥，其中水樣電子閥的第三接口連接水樣源，第二接口通過蠕動 泵與第一采樣六通閥的第一接口相連；標(biāo)樣電子閥的第一、第三接口分別連接一個標(biāo) 樣源，第二接口與水樣電子閥的第一接口相連；兩電子閥中的第二接口分別與各自的 第一、第三接口擇一相通。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流動注射六價絡(luò)水質(zhì)快速分析系統(tǒng)，其特征是所說的 載流液是稀磷酸和稀硫酸的混合溶液，其中硫酸和磷酸的濃度分別為2.5%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的流動注射六價鉻水質(zhì)快速分析系統(tǒng)，其特征是所說的 注射泵是陶瓷和/或不銹鋼電動恒流注射泵。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3或4所述的流動注射六價鉻水質(zhì)快速分析系統(tǒng)，其 特征是毛細(xì)管的內(nèi)徑為0. 5-lrara。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種流動注射六價鉻水質(zhì)快速分析系統(tǒng)，包含通過毛細(xì)管路連接的水樣源、載流液貯瓶、注射泵、指示劑貯瓶、蠕動泵、反應(yīng)管和光電流通池，毛細(xì)管路中連有一個載流液三通閥、第一采樣六通閥和第二采樣六通閥，兩采樣六通閥具有采樣或測量兩個變換狀態(tài)，通過適時轉(zhuǎn)動兩六閥的閥蓋即可切換。水樣和指示劑二苯碳酰二肼溶液分別采用定長的毛細(xì)管連入系統(tǒng)，二者在載流液中擴(kuò)散并反應(yīng)生成紅色液體，通過光電流通池的光電比色，測得水樣中六價鉻的含量。水樣定量精確，檢測結(jié)果準(zhǔn)確，重現(xiàn)性高；故障率很低，并易于實現(xiàn)自動化，可用于六價鉻的實驗室快速分析或?qū)Νh(huán)境水或排放水的在線監(jiān)測。
文檔編號G01N35/08GK101603969SQ20091018177
公開日2009年12月16日 申請日期2009年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年7月23日
發(fā)明者洪陵成 申請人:江蘇德林環(huán)保技術(shù)有限公司