用于沉淀體系的仿生光譜滴定裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種光譜滴定裝置，特別是涉及一種用于沉淀體系的仿生光譜滴定裝置。
【背景技術】
[0002]滴定是一種定量分析的手段，它通過兩種溶液的定量反應來確定某種溶質的含量。通常將標準溶液逐滴加入被分析溶液中，通過被滴定溶液顏色或者電導率變化來確定反應的終點，并根據(jù)消耗的標準溶液體積來計算所測定溶質的含量。根據(jù)指示劑顏色變化為終點判斷的滴定分析是最常用的滴定方法，目前對目標物質含量測定的國際標準和我國的各級標準中，廣泛采用以指示劑變色為終點判斷的滴定分析方法。
[0003]已有多個專利涉及滴定分析中顏色變化的光度檢測方法和設備。
[0004]中國專利CN201594076 U公開了一種自動光度滴定儀，該自動滴定儀由滴定暗盒、吸液滴定裝置、溶液攪拌裝置、數(shù)據(jù)采集及處理系統(tǒng)組成。它通過一組或以上的發(fā)光原件和感光元件所構成的直透式光學采集系統(tǒng)感知滴定過程中滴定液的吸光度變化，以此判斷滴定終點。
[0005]美國專利5618495公開了一種比色滴定方法、滴定儀和比色設備。滴定儀包括三個分別為藍色、綠色和紅色的發(fā)光二極管(LED)為單色光源，通過單個光電二極管檢測LED光通過滴定溶液后的透射率。在該實用新型中，順序啟動三個LED，記錄不同顏色光的透射率，并建立每種顏色的滴定曲線，用于測定滴定反應的終點。
[0006]由于雜散光會影響光電二極管的輸出信號，上述兩個專利技術均要求設置專門的暗盒；并且直透式的光學系統(tǒng)要求滴定溶液不能出現(xiàn)渾濁，否則影響這兩個專利技術對于滴定終點的判斷。
【實用新型內容】
[0007]針對上述現(xiàn)有技術的不足，本實用新型的目的是提供一種用于實現(xiàn)仿生光譜滴定方法的滴定裝置，解決直透式滴定方法無法應用于沉淀體系的問題。
[0008]本實用新型的技術方案是這樣的:一種用于沉淀體系的仿生光譜滴定裝置，包括滴定池、攪拌裝置、連續(xù)光譜光源、視頻捕獲裝置、視頻信號采集設備、滴定計量裝置和計算單元，所述滴定池為無色透明容器，所述攪拌裝置用于攪拌滴定池內溶液使其均勻，所述連續(xù)光譜光源照射所述滴定池內溶液，所述視頻捕獲裝置設置在滴定池外捕獲所述滴定池內溶液畫面，所述視頻信號采集設備接收視頻捕獲裝置的視頻信號并轉換為RGB分量數(shù)字信號，所述計算單元接收RGB分量數(shù)字信號判斷滴定終點，所述滴定計量裝置用于向滴定池滴加標準溶液。
[0009]優(yōu)選的，所述視頻捕獲裝置包括攝像頭和與攝像頭固定連接并套設于所述滴定池外側的套環(huán)，所述攝像頭緊貼于滴定池側壁。
[0010]優(yōu)選的，所述套環(huán)為橡膠圈或者具有網(wǎng)孔的帶圈。[0011 ] 優(yōu)選的，所述滴定池材質為玻璃或者透明高分子材料。
[0012]優(yōu)選的，所述透明高分子材料為聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚酯、聚丙烯酸酯、苯乙烯-丙烯腈共聚物、聚4-甲基-1-戊烯或熱固性光學塑料。
[0013]優(yōu)選的，所述攪拌裝置包括置于滴定池下方的驅動裝置和置于滴定池內受所述驅動裝置磁力驅動的攪拌子。
[0014]優(yōu)選的，所述連續(xù)光譜光源為自然光、熒光燈光、白熾燈光或鎢燈燈光。
[0015]采用本技術方案的有益效果是:采用視頻采集滴定溶液顏色的方法，通過將色彩信號轉換為色彩的數(shù)字信號分量值，滴定曲線中數(shù)字信號分量值突變確定終點，因此環(huán)境光線對測定無影響，無需裝配專有的暗盒，可適用于任何形狀的透明滴定容器；視頻捕獲的是滴定流體的散射光顏色，可廣泛適用于渾濁樣品滴定或者產(chǎn)生沉淀的滴定體系。
【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型的實施方式的滴定裝置的結構示意圖；
[0017]圖2為套環(huán)為具有網(wǎng)孔的帶圈的視頻捕獲裝置；
[0018]圖3為套環(huán)為橡膠圈的視頻捕獲裝置；
[0019]圖4為滴定裝置的控制系統(tǒng)示意圖；
[0020]圖5為實施例1的R/G/B各分量數(shù)值與R/G/B各分量數(shù)值總和的比值與時間的關系Ο
【具體實施方式】
[0021]下面結合實施例對本實用新型作進一步說明，但不作為對本實用新型的限定。
[0022]請參見圖1，用于沉淀體系的仿生光譜滴定裝置，包括滴定池6、攪拌裝置、連續(xù)光譜光源、視頻捕獲裝置5、視頻信號采集設備10、滴定計量裝置13和計算單元11。
[0023]滴定池6為無色透明容器，采用無色透明的玻璃或者高分子材料制作，使待測試劑與滴定劑的反應在滴定池6中進行。滴定池6體積為5-100ml。透明高分子材料包括:聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PSt)、聚碳酸酯(PC)、聚酯(PET)、聚丙烯酸酯、苯乙烯-丙烯腈共聚物(SAN)、聚4-甲基-1-戊烯(TPX)和熱固性光學塑料如CR239透明環(huán)氧樹脂等。將精密計量的待測溶液和指示劑溶液通過滴定池6頂部加樣口 9加入滴定池6內。
[0024]攪拌裝置采用如圖1所示的磁力攪拌器或者機械攪拌器攪動滴定池6中液體，以促使滴定池6中各部分液體均勻。磁力攪拌器的驅動裝置8置于滴定池6下方和受驅動裝置8磁力驅動的攪拌子7置于滴定池6內。
[0025]連續(xù)光譜光源是包含可見光光譜范圍的光源，可采用自然光、熒光燈光、白熾燈光或鎢燈燈光，連續(xù)光譜光源照射滴定池6內溶液，如單一光源光線太弱，可設置多個連續(xù)光譜光源進行照射。
[0026]視頻捕獲裝置5設置在滴定池6外捕獲滴定池6內溶液畫面，視頻捕獲裝置5結構如圖2或圖3所示，將攝像頭1固定在支架2上，并通過網(wǎng)帶3或者橡皮圈4將攝像頭1和支架2固定于滴定池6外側表面，也可將支架2直接固定架設在滴定池6外側表面使攝像頭1緊貼滴定池6。網(wǎng)帶3可以是網(wǎng)狀金屬、纖維織物或者透光性好的高分子材料。連續(xù)光譜光源可通過網(wǎng)帶3或者橡皮圈4的空隙進入滴定池，由固定在支架2上的攝像頭1捕獲滴定池6中滴定溶液的畫面形成視頻信號。
[0027]視頻信號采集設備10接收視頻捕獲裝置5的視頻信號并轉換為RGB分量數(shù)字信號，計算單元11接收RGB分量數(shù)字信號，根據(jù)數(shù)字信號中一個或者多個參數(shù)數(shù)值的突變判斷滴定終點，參數(shù)數(shù)值為R/G/B各分量數(shù)值或者R/G/B各分量數(shù)值與R/G/B各分量數(shù)值總和的比值判斷滴定終點。結合圖4，具體的，進行滴定時，由計算單元11控制滴定計量裝置13通過滴定劑入口 12將滴定劑加入滴定池6，并由計算單元11同步處理和記錄加入滴定劑量和R/G/B分量，在顯示面板14上以滴定劑加入量或者滴定計量裝置13工作時間為橫坐標、R/G/B各分量數(shù)值為縱坐標作圖，根據(jù)滴定劑用量一R/G/B各分量數(shù)值曲線變化確定滴定終點，通過微型打印機15輸出測定結果。
[0028]實施例
[0029]實施例1:渾濁體系滴定
[0030]以銀量法示范渾濁體系滴定中R/G/B分量值占R/G/B分量值總和百分比隨滴定劑量的變化。
[0031]在25mL小燒杯中加入1.3ml 0.1mol/LNaCI溶液，加蒸餾水稀釋到10ml左右，再加入1滴5% 1(2&04溶液為指示劑，滴定過程中采用磁力攪拌器攪拌，通過蠕動栗滴加濃度為0.lmol/L的AgN03溶液，流速為20mL/min，化學計量點后過量的AgNO 3與K 2Cr04反應生成磚紅色沉淀。R/G/B各分量數(shù)值與R/G/B各分量數(shù)值總和的比值與時間的關系如圖5所示，隨著溶液中Ag2Cr04磚紅色沉淀的出現(xiàn)，R分量數(shù)值占各分量數(shù)值總和比值快速增加，B分量數(shù)值占各分量數(shù)值總和比值快速下降，而G分量數(shù)值基本保持不變。圖中■為R分量占三原色的百分比；?為G分量占三原色的百分比；▲為B分量占三原色的百分比；x為R/G/B各分量數(shù)值與R/G/B各分量數(shù)值總和的比值；t為時間，單位為0.1s。
[0032]實施例2:化學需氧量測定
[0033]在硫酸酸性介質中，以重鉻酸鉀為氧化劑，硫酸銀為催化劑，加熱使重鉻酸鉀充分氧化待測水樣中的有機質，通過加入硫酸汞形成氯化汞沉淀掩蔽水樣中的氯離子。消解液自然冷卻后，以試亞鐵靈為指示劑，以硫酸亞鐵銨溶液滴定剩余的重鉻酸鉀，含有沉淀的渾濁溶液的顏色由黃色經(jīng)藍綠色變?yōu)榧t褐色即為終點。
【主權項】
1.一種用于沉淀體系的仿生光譜滴定裝置，其特征在于，包括滴定池(6)、攪拌裝置、連續(xù)光譜光源、視頻捕獲裝置(5)、視頻信號采集設備(10)、滴定計量裝置(13)和計算單元(11)，所述滴定池(6)為無色透明容器，所述攪拌裝置用于攪拌滴定池￠)內溶液使其均勻，所述連續(xù)光譜光源照射所述滴定池出)內溶液，所述視頻捕獲裝置(5)設置在滴定池(6)外捕獲所述滴定池￠)內溶液畫面，所述視頻信號采集設備(10)接收視頻捕獲裝置(5)的視頻信號并轉換為RGB分量數(shù)字信號，所述計算單元(11)接收RGB分量數(shù)字信號判斷滴定終點，所述滴定計量裝置(13)用于向滴定池(6)滴加標準溶液。2.根據(jù)權利要求1所述的用于沉淀體系的仿生光譜滴定裝置，其特征在于:所述視頻捕獲裝置(5)包括攝像頭(1)和與攝像頭(1)固定連接并套設于所述滴定池(6)外側的套環(huán)，所述攝像頭(1)緊貼于滴定池(6)側壁。3.根據(jù)權利要求2所述的用于沉淀體系的仿生光譜滴定裝置，其特征在于:所述套環(huán)為橡膠圈(4)或者具有網(wǎng)孔的帶圈(3)。4.根據(jù)權利要求1所述的用于沉淀體系的仿生光譜滴定裝置，其特征在于:所述滴定池(6)材質為玻璃或者透明高分子材料。5.根據(jù)權利要求4所述的用于沉淀體系的仿生光譜滴定裝置，其特征在于:所述透明高分子材料為聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚酯、聚丙烯酸酯、苯乙烯-丙烯腈共聚物、聚4-甲基-1-戊烯或熱固性光學塑料。6.根據(jù)權利要求1所述的用于沉淀體系的仿生光譜滴定裝置，其特征在于:所述攪拌裝置包括置于滴定池(6)下方的驅動裝置(8)和置于滴定池￠)內受所述驅動裝置(8)磁力驅動的攪拌子(7)。7.根據(jù)權利要求1所述的用于沉淀體系的仿生光譜滴定裝置，其特征在于:所述連續(xù)光譜光源為自然光、熒光燈光、白熾燈光或鎢燈燈光。
【專利摘要】本實用新型公開了一種用于沉淀體系的仿生光譜滴定裝置，包括滴定池、攪拌裝置、連續(xù)光譜光源、視頻捕獲裝置、視頻信號采集設備、滴定計量裝置和計算單元，所述滴定池為無色透明容器，所述攪拌裝置用于攪拌滴定池內溶液使其均勻，所述連續(xù)光譜光源照射所述滴定池內溶液，所述視頻捕獲裝置設置在滴定池外捕獲所述滴定池內溶液畫面，所述視頻信號采集設備接收視頻捕獲裝置的視頻信號并轉換為RGB分量數(shù)字信號，所述計算單元接收RGB分量數(shù)字信號判斷滴定終點，所述滴定計量裝置用于向滴定池滴加標準溶液。該裝置無需設置暗盒，不受外界環(huán)境光線影響，可廣泛適用于渾濁樣品滴定或者產(chǎn)生沉淀的滴定體系。
【IPC分類】G01N31/16, G01N21/79, G01N21/82
【公開號】CN205120680
【申請?zhí)枴緾N201520843736
【發(fā)明人】尹凡, 嚴笠, 范益民
【申請人】常熟理工學院
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2015年10月28日