專利名稱：鈉離子濃度檢測裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種連續(xù)測量化學處理工藝過程中離子交換器出口水質(zhì)鈉離子濃度所用檢測裝置，該裝置能夠根據(jù)測試條件自動跟蹤并調(diào)節(jié)水樣PH值，并保證被測水樣PH值滿足鈉離子濃度所需條件。
眾所周知，化學水處理工藝過程中，離子交換器出口水質(zhì)鈉離子濃度需要跟蹤進行檢測，但是由于水樣中氫離子對鈉離子選擇性電極檢測鈉離子濃度有一定干擾，在測量水樣鈉離子濃度時，必須降低水樣中氫離子濃度，并使其濃度低于鈉離子濃度三個數(shù)量級，才能有效抑制氫離子干擾，保證檢測結(jié)果準確可靠，否則水樣中氫離子將對鈉離子檢測產(chǎn)生嚴重干擾。所以，現(xiàn)有常規(guī)檢測方法中，均需要采用一定技術(shù)手段，首先對水樣進行堿化處理，以調(diào)整水樣PH值，達到準確檢測鈉離子濃度目的。
現(xiàn)有公知的技術(shù)檢測手段大多采用鈉離子濃度檢測裝置，盡管其對水樣堿化處理方式各不同，但是不同程度均有一定問題存在，例如美國奧立龍公司(orions)生產(chǎn)的sled 1800型及1811型，鈉離子濃度檢測裝置，采用滲透管堿化處理方式，通過離子滲透使堿試劑進入管內(nèi)水樣之中，降低氫離子濃度，提高水樣PH值。由于實際檢測過程中，隨著時間推移滲透管的滲透能力逐漸降低，加之滲透管易受雜質(zhì)污染等因素影響，導(dǎo)致水樣堿化PH值逐步下降，影響了水樣鈉離子濃度檢測結(jié)果的準確性和可靠性。又如瑞士玻利梅特龍(polymetron)制造的8873型鈉離子濃度檢測裝置，堿試劑采用蠕動泵直接添加法進行水樣堿化處理，該種檢測裝置機構(gòu)復(fù)雜、現(xiàn)場運行維護量大、并且需要一套攪拌裝置進行混均，另外對堿試劑純度要求極高，以避免其中所含雜質(zhì)污染水樣。國內(nèi)上海雷磁儀表廠生產(chǎn)的DWG-205型工業(yè)鈉度計采用抽氣法進行堿化處理，存在著PH值不均勻造成檢測結(jié)果不準確等問題。
值得提示一點，上述各檢測裝置在檢測水樣鈉離子濃度過程中，除堿化處理方式各自存有缺點以外，所采用的檢測儀器自身均無法檢知堿化后的水樣中氫離子濃度大小-PH值，也無法根據(jù)檢測要求隨機調(diào)整水樣PH值，更無法提供調(diào)節(jié)PH值所需要的依據(jù)，而只能通過定期更換滲透管或采用人工輔助化驗等措施，保證檢測結(jié)果的準確性和可靠性，但是這樣做相應(yīng)增加了檢測費用和勞動強度。
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠自動調(diào)節(jié)水樣PH值大小的鈉離子濃度檢測裝置，以代替現(xiàn)有公知的鈉離子濃度檢測裝置，彌補公知檢測裝置存在的不足，提高鈉離子濃度測量精度及可靠性和穩(wěn)定性，降低檢測費用、減輕勞動強度。
茲將發(fā)明結(jié)構(gòu)特點，配合附圖分述如下發(fā)明系由發(fā)送器和高阻轉(zhuǎn)換器兩部分組成。
a.其中發(fā)送器是用于完成被測水樣的堿化，以及從堿化水樣中取得所需檢測信號，該部分包括堿化器1和檢測器11兩大機構(gòu)。
(1)堿化器1系由堿試劑箱14、堿化盒2、電加熱器3及其它附件所組成，其中堿試劑箱14上部設(shè)有試劑添加孔及其密封壓帽4，該箱的箱體內(nèi)裝有堿化盒2和電加熱器3，堿化盒2用于被測水樣堿化處理，電加熱器3用于調(diào)節(jié)堿試劑溶液溫度。上述堿化盒2內(nèi)設(shè)置有水樣堿化渠道17，該渠道首尾端有入水孔15和出水孔18，該盒水平固定在堿試劑箱14的箱內(nèi)上部，入水恒流管5將水樣由入水孔15引進堿化渠道17中，堿試劑箱14中產(chǎn)生的堿試劑蒸氣被渠道17里的待測水樣吸收使其堿化，堿化水樣由堿化器1的出水滴落管8流出，供給檢測池11檢測鈉離子濃度使用。為了節(jié)省堿試劑，不使水樣過堿化，可在堿化盒2上部設(shè)置一透氣孔板19并兼做堿化盒頂蓋，該孔板的孔眼28位于水樣渠道17的上方，設(shè)置在盒內(nèi)的堿化渠道17長度及透氣孔板19的孔眼數(shù)量與大小應(yīng)盡可能從獲得最佳堿化效果加以考慮，理想的堿化渠道17結(jié)構(gòu)形式可采用蛇狀曲回渠道17(詳見圖3B)，使被測水樣在蛇狀渠道17內(nèi)與堿試劑蒸氣充分接觸進行均勻堿化，保證被測水樣堿化效果，并將堿化后的水樣用滴落管8直接送入檢測池11內(nèi)進行檢測。為保證水樣堿化效果，應(yīng)首先保證被測水樣壓力穩(wěn)定，為此本發(fā)明選用穩(wěn)壓盒6達到穩(wěn)定被測水樣壓力之目的。該穩(wěn)壓盒6由兩塊高度不同的中間板24、25將盒的內(nèi)腔分隔為三部分-既溢流室x、穩(wěn)壓室y和排水室z，各室底部有一出水口21、22、23，中間板24底部附近設(shè)有通孔27溝通溢流室x和穩(wěn)壓室y。當外部非穩(wěn)壓水流由入水口20進入穩(wěn)壓盒6后，由穩(wěn)壓室y出水口22通過恒流管5引出的水流便會具有穩(wěn)定壓力。被測水流量大小可由裝配在恒流管5上的壓輪7進行調(diào)節(jié)，通過改變恒流管5內(nèi)截面積調(diào)整被測水樣流量，上述壓輪7結(jié)構(gòu)類似于醫(yī)用吊瓶滴流調(diào)控裝置。當然穩(wěn)定被測水樣壓力和水樣恒流的方法有許多，如穩(wěn)壓恒流閥等。很明顯，上述穩(wěn)壓盒6及其流量控制壓輪7，只有外部供水處于非穩(wěn)定情況下，才有必要專門設(shè)置。另外，設(shè)計透氣孔板19時，應(yīng)考慮孔板19的透氣孔28大小及其數(shù)量，使其具有足夠的透氣面積并位于水樣渠道17的上方，保持堿化水樣PH值達到PH10.5左右為易，避免水樣過堿化。上述電加熱器3裝配位置沒有特殊要求，使其能夠直接加熱堿化試劑溶液。
(2)其中檢測池11系由測量室9、多個電極插孔10以及與電極插孔10配套裝配的多個電極10′、排水管12和排污塞13所組成，檢測池2與堿化器1相互獨立。經(jīng)過堿化處理后的水樣通過滴落管8進入檢測池11中的測量室9內(nèi)，并由相應(yīng)電極10進行檢測。檢測池11的排污塞13設(shè)在測量室底部。用于排除該室內(nèi)沉集的污物;檢測池11的排水管12設(shè)在與電極插孔10相連通的空腔12′的底部，用于排出測后水樣。PNα電極、PH電極，參比電極、溫度補償電極及接地電極裝在各自的插孔10內(nèi)，組成PNα和PH測量電池，分別測量堿化水樣的鈉離子濃度，氫離子濃度所對應(yīng)的電勢值及水樣溫度。上述電加熱器3的加熱功率由PH值檢測結(jié)果自動控制。
由上述可以清楚看到，出水滴落管8將堿化水樣滴進測量室9內(nèi)，由相互匹配的電極10組成測量電池組，測量相應(yīng)離子濃度的電動勢值，并通過高阻導(dǎo)線將電動勢值送入高阻轉(zhuǎn)換器做相應(yīng)處理。上述發(fā)送器及其組成部件的具體結(jié)構(gòu)可參見圖1至圖9。
(b)其中高阻轉(zhuǎn)換器包括測量電路單元A、PH調(diào)節(jié)電路單元C及穩(wěn)壓電源單元D構(gòu)成。
(1)其中測量電路單元A包括PNα測量單元A1和PH測量單元A2兩部分、兩者檢測信號的處理過程相同，既由發(fā)送器B中的PNα電極和PH電極測出代表鈉離子濃度和氫離子濃度的電勢信號，并分別輸入高阻抗電路A11、A21中，經(jīng)阻抗變換后送至差動電壓放大級A12、A22中變成單一的電壓信號，再將該信號送至電壓負反饋放大級A13、A23放大后，由電壓電流轉(zhuǎn)換電路將信號轉(zhuǎn)換成電流信號、分別輸出給各自的顯示表計A14、A24。上述功能電路采用串接形式。
(2)PH值調(diào)節(jié)電路C由反向器C1串接功率輸出級C2相組成，該單元將上述PH測量電路A2輸出的電流值轉(zhuǎn)換成為電壓信號送至反相器C1提供給功率輸出級C2，控制電加熱器3加熱功率，調(diào)節(jié)堿試劑溶液溫度，改變堿試劑蒸氣壓，達到調(diào)節(jié)水樣PH值目的。
(3)穩(wěn)壓電源D1、D2、D3、D4為普通整流慮波穩(wěn)壓單元，其中D1、D3供給PNα測量電路線單元A1;D2供給PH測量電路單元A2;D4供給PH調(diào)節(jié)單元C。上述各單元相互關(guān)系及其電路圖詳見圖6、圖7。
本發(fā)明采用被測水樣在堿化渠道中流動吸收堿蒸氣方式，進行水樣堿化處理，提高了水樣PH值，杜絕了直接添加法因試劑純度不夠或因其他因素使純度降低所造成的對被測水樣的污染，影響對鈉離子濃度的檢測;同時，本裝置又消除了采用滲透管堿化時，需要定期更換滲透管及維護等不利情況，降低了檢測費用。
采用離子選擇性PNα、PH雙電極測量，PNα、PH雙重指示，并配有待測水樣堿化后的PH值自動跟蹤系統(tǒng)，克服了過去因不知堿化效果是否滿足檢測要求而盲目測量鈉離子濃度之不足。而且本發(fā)明中PH值信號同時又反饋給堿試劑溶液溫度控制單元，利用溫度與蒸氣壓成正比關(guān)系，維持最佳堿化效果所需要的堿試劑蒸氣壓，進而穩(wěn)定水樣中的PH值，做到PH值的自動調(diào)節(jié)，保證鈉離子濃度測量的準確性及可靠性，充分節(jié)省堿試劑用量、延長試劑更換周期。
采用水樣堿化器與水樣測量池相隔離方式，前者集溢流、穩(wěn)壓、恒流、堿化于一體;后者集PNα、PH測量電極、參比電極、溫度電極、接地電極組成的多電極多因素測量系統(tǒng)，對鈉離子濃度和PH值進行測量，一改過去單一測試方式，二者隔離完全把影響測量的各種干擾因素一并消除，降低了檢測裝置維護工作量。
以下為本發(fā)明


圖1是本發(fā)明整體構(gòu)造示意圖。(正視圖)圖2A、圖2B是發(fā)送器中堿化器正、俯視圖。
圖3A、圖3B是上述堿化器中堿化盒正、俯視局部剖示圖。
圖4A、圖4B是發(fā)送器中穩(wěn)壓盒正、俯視圖。
圖5A、圖5B是發(fā)送器檢測池正、俯視圖。
圖6是本發(fā)明高阻轉(zhuǎn)換器及發(fā)送器框圖。
圖7是上述高阻轉(zhuǎn)換器電路圖。
結(jié)合以上附圖介紹本發(fā)明一個實施例及其工作過程。
本實施例中，被測水源取樣后引入發(fā)送器B內(nèi)的穩(wěn)壓盒6中，依次進入溢流室x、穩(wěn)定室y、排水室z的水樣由穩(wěn)壓室y下部取出經(jīng)恒流管5送入堿化器1內(nèi)，恒流管5將穩(wěn)壓盒6與堿化盒2連通成一體，穩(wěn)壓盒6水平布置在堿化器1的上方、恒流管5裝有調(diào)整恒流大小的壓輪7。恒流一次調(diào)好后一般不再調(diào)節(jié)，除非需要調(diào)節(jié)流量時再調(diào)動壓輪7，水樣流量一般選擇在15-20ml/min為易。水樣由恒流管5通過入水孔15引入堿化盒2，并沿迂回狀排布的堿化渠道17流動，吸收通過堿化盒2上部透氣孔板19進入盒內(nèi)的堿試劑蒸氣，提高被測水樣PH值。堿化后的水樣由水滴落管18引入檢測池11的測量室9內(nèi)，由并排插入斜置插孔10的PH測量電極與對應(yīng)插入插孔的參比電極組成PH測量電池，將測得的氫離子濃度所對應(yīng)的電動勢由高阻接線端子29、30接入高阻抗輸入級A21，該單元由高阻抗、高精度、低溫漂的運算放大器31、32組成，采用電壓跟蹤器接法進行阻抗變換，然后將信號送入由運算放大器33、34及電阻元件35～43組成的差動電壓放大級A22中變成單一的電壓信號，再將該信號由運算放大器44。同相輸入跟蹤器45和元件46～54組成的電壓負壓反饋放大級A23放大，最后經(jīng)電壓電流轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成電流信號輸出給顯示表計A24。表計A24可指示出堿化水樣中氫離子濃度測量結(jié)果-PH值電阻元件54做氫離子測量溫度補償之用。調(diào)節(jié)電位器42可進行氫離子測量單元A2的零點調(diào)整和定位，調(diào)節(jié)電位器53可進行PH值測量單元A2量程調(diào)節(jié)。鈉離子濃度信號處理過程與上述氫離子濃度信號處理過程相同。PNα、PH測量單元A1A2的輸入電路具有二個特點一、雙高阻輸入電路A11、A21有利于防止參比電極極化，有利于抑制儀器的溫漂;二是模塊化有利于高輸入阻抗的穩(wěn)定，抗惡劣環(huán)境影響能力強。同時，本裝置測量單元采用串聯(lián)同相輸入跟隨器33、45大大改善了后兩級的溫漂性能。
PH調(diào)節(jié)電路單元C含有電阻元件51～54、反向器C1和功率輸出級C2。功率輸出級C2由功率管59，加熱器元件3，電阻元件58、60、61所組成，PH測量輸出電流經(jīng)電阻元件51～54轉(zhuǎn)換為電壓信號送至反相器C1控制功率輸出級C2的電流變化，加熱器3的加熱功率也隨之改變，調(diào)整堿試劑蒸氣壓，改變流動水樣所吸收的堿蒸氣量，完成PH調(diào)節(jié)功能。該單元具體工作過程如下當堿化水樣堿性高于所要求的PH值時，PH測量單元A2輸出電流增加，功率管59基極電位降低輸出電流自動減少，加熱器3的加熱功率降低、堿試劑溶液溫度下降、蒸氣壓減小，則堿化盒2的透氣孔板19的透氣量減少。被測水樣吸收堿性氣體量也隨之減少。驅(qū)使水樣PH值降低。反之亦然。元件57用于指示電加熱功率。
一般在常溫常壓下，當堿試劑氣壓能夠滿足堿化要求時，電加熱器3工作在預(yù)加熱狀態(tài);只有當常溫常壓下堿蒸壓不能滿足堿化要求時，電加熱器3才開始工作處于加熱狀態(tài)，強迫提高堿性蒸氣壓滿足堿化要求直至堿試劑最終失效。本裝置不僅能夠保證PH值的穩(wěn)定性，給鈉離子測量提供最佳條件，又最大限度利用了堿試劑，節(jié)約藥品。
穩(wěn)壓電源單元D采用公知穩(wěn)壓電源即可。
權(quán)利要求
1.一種可自動調(diào)節(jié)水樣PH值的鈉離子濃度檢測裝置，由發(fā)送器B和高阻轉(zhuǎn)換器組成，其中發(fā)送器B包括水樣堿化器1和水樣檢測池11，高阻轉(zhuǎn)換器包括測量電路單元A、PH調(diào)節(jié)電路單元C及穩(wěn)壓電源單元D，測量電路單元A由輸入高阻抗電路A11、A21，差動電壓放大級A12、A22，負反饋電壓放大級A13、A23及顯示表計A14、A24串接構(gòu)成PNa測量單元A1和PH測量單元A2，本發(fā)明特征在于1.1上述堿化器1的堿試劑箱14內(nèi)裝有堿化盒2及電加熱器3，其中內(nèi)部設(shè)有堿化渠道17的堿化盒2及電加熱器3，其中內(nèi)部設(shè)有堿化渠道17的堿化盒2水平固定在堿試劑箱14箱內(nèi)上部，渠道17的首尾端設(shè)有入水孔15和出水孔18，1.2所說的檢測池11設(shè)置有測量室9，多個電極插孔10以及與各插孔套裝在一起的電極10′、排水管12和排污塞13分別設(shè)在電極插孔10連通的空腔12和測量室的底部，1.3所說的高阻轉(zhuǎn)換器包含有PH測量單元A2及PH調(diào)節(jié)電路單元C，其中PH測量單元A2由輸入高阻抗電路A21、差動電壓放大級A22、電壓負反饋放大級A23及顯示表計A24串接組成，PH調(diào)節(jié)電路單元C由反相器C1串接功率輸出級C2組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測裝置，其特征是所說堿化盒2的盒體上部設(shè)置有透氣孔板19，該孔板的孔眼位28于堿化渠道17上方。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的檢測裝置，其特征是所說堿化盒2中設(shè)置的堿化渠道17呈迂回排布結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的檢測裝置，其特征是所說堿化器1中設(shè)有穩(wěn)壓盒6、該盒內(nèi)腔設(shè)有高度不同的中間板24、25將腔體分為溢流室x、穩(wěn)壓室y和排水室z，各室底部有出水口21、22、23，中間板24底部設(shè)有通孔27。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的檢測裝置，其特征是所說的穩(wěn)壓盒6的穩(wěn)壓室y與堿化盒2的出、入水孔22、15之間是恒流管5。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的檢測裝置，其特征是所說恒流管5裝有調(diào)節(jié)流量大小用的壓輪7。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種連續(xù)測量化學水處理工藝過程中鈉離子濃度所用檢測裝置，該裝置由發(fā)送器和高阻轉(zhuǎn)換器組成，其中發(fā)送器內(nèi)設(shè)有特定水樣堿化渠道，使水樣在渠道流動過程中吸收堿試劑蒸氣提高其pH值；高阻轉(zhuǎn)換器采用離子選擇性PNa、pH雙電極測量及其雙重顯示，并配有待測水樣堿化后pH值自動跟蹤調(diào)節(jié)系統(tǒng)，滿足鈉離子測量所需的必要條件。本裝置中堿化器與檢測池相隔離，增加了儀器抗干擾能力，提高了測量精度，彌補了一般公知鈉離子濃度檢測裝置不足。
文檔編號G01N27/416GK1052374SQ8910898
公開日1991年6月19日 申請日期1989年12月9日 優(yōu)先權(quán)日1989年12月9日
發(fā)明者金為民, 傅成苗, 唐漢文, 李尚杰 申請人:中國人民解放軍39023部隊通用機電廠