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专利名称：高锰酸盐指数在线自动监测装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于水质检测仪器领域，更具体的说，涉及一种计算机控制 的检测水中的污染物消耗氧量的仪器。
背景技术：
化学耗氧量(Chemical Oxygen Demand, CODMn)也称为"高锰酸盐指 数"是在一定条件下，用髙锰酸钾氧化水样中的某些有机物及无机还原性物 质，由消耗的高锰酸钾量计算相当的氧量。通过水中的污染物消耗氧量，来 反映水体受还原性物质污染的程度，它是地表水水质清洁程度的一个重要的 指标之一。地表水中的髙锰酸盐指数较髙时，会使水生物大量死亡，水体发 黑发臭。
在中国国家标准《水质髙锰酸盐指数的测定》(GB11892 —89)中规定， 在特定的条件下，用髙锰酸钾氧化水样中的污染物，根据髙锰酸钾的消耗量 来计算水样中的髙锰酸盐指数。髙锰酸盐指数的测定值会因氧化剂的种类和
浓度、酸度、反应温度、各操作的时间及催化剂的有无等条件的不同，而出 现不同的结果，因此化学需氧量是一个条件性指标，必须严格按操作步骤进 行。
现有技术中存在一些髙锰酸盐指数自动测定仪，如中国专利ZL 01131516.4于2002年4月17日公开了 一种髙锰酸盐指数在线自动分析仪， 由自动采样器、自动计量滴定器、带回流冷凝管的滴定池及光度检测器诸单 元依序组成，单片机从诸单元采集数据、控制自动分析显示，其自动计量滴 定器，是利用八通道式电动多通道阀，作为髙精度柱塞泵对接试剂的进、注 液管的连续及切换装置，单片机的光度，信号控制环路可对H2S04、 KMn04、 NaC204的采注量作调节，精度达0.87fU/步。其自动采样器由采样管及蒸馏 水管、顺次接通前电磁三通阀、蠕动泵、后电磁三通阀、球形定量杯及注样 管组成。滴定池上部冷凝回流管是强风冷型，下部设H2S04、KMn04、NaC204 的注入孔及联有蠕动泵的排空口，还设有控温的加热器、光度检测器、磁力 搅拌机。该设备通过设计的自动采样器和柱塞泵进行样品和试剂的采集，在一定程度上方便了使用，但该仪器存在设备结构复杂、维护较为难，而且故 障率高、柱塞泵容易遭到污染等缺点。
中国专利ZL 01257250.0于2002年8月7日也公开了一种高锰酸盐指 数自动监测仪由试样采取单元，计量单元，试剂贮存单元，反应器单元，检 测单元，显示记录单元，工控、数据处理与传输单元组成，其中所说的检测 单元采用由固定圈固定在比色底座上的带有废液排放管的比色池组成，发光 二极管和光电二极管固定在比色底座上，并位于比色池的两侧，比色池上安 装有一个带有通气孔和进液管的比色池盖、比色池盖内置有与比色池端口密 封的密封胶圈、比色池底部安装有一个搅拌子的光电比色装置。由于检测采 用分光光度法，该方法需要进行数据对比转换，而数据转换往往带入很大的 测定误差，难以直接获得理想的测定结果。
由于现有技术中髙锰酸盐指数监测仪器存在这样那样的问题，而现阶段 环境保护日益重视， 一个既能方便在线监测，又能解决现有监测仪的缺陷的 需求越来越迫切。本发明由此而来。

实用新型内容
本实用新型提供了一种新的髙锰酸盐指数在线自动监测装置，解决了现 有技术中髙锰酸盐指数在线自动监测装置误差较大、故障率较髙而且设备成 本较高等问题。
为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供的解决方案如
下
一种髙锰酸盐指数在线自动监测装置，包括依次管路连接的样品提供装 置、反应装置、滴定液储存装置，在所述的样品提供装置前端以及反应装置、 滴定液储存装置之间分别设置计量装置，其特征在于所述的计量装置为后端 设置有光电计量管的蠕动泵。
优选的，所述的光电计量管包括确定容积的计量管，所述计量管外侧设 置有光电检测器，光电检测器通过线路与控制蠕动泵的可编程逻辑控制器相 连。
优选的，所述的光电检测器包括处于计量管外侧分布的计量发射源和计 量接受源，计量接受源接受计量发射源发出的光信号后通过光电转换电路传
5送给可编程逻辑控制器。
优选的，在所述反应装置外侧设置有滴定反应检测器，所述的滴定反应 检测器包括处于反应装置外侧分布的发射源和接受源，接受源接受发射源发 出的光信号后通过光电转换电路传送给控制蠕动泵的可编程逻辑控制器。
优选的，所述样品提供装置为多向选择阀，所述多向选择阀单向选择启 闭计量装置、蒸馏水瓶、废液瓶、草酸钠瓶、硫酸瓶以及滴定液储存装置的 连通。
优选的，所述滴定液储存装置为含有高锰酸钾标准液的容器，所述滴定 液储存装置与反应装置间设置后端有光电计量管的蠕动泵计量装置。
优选的，所述的髙锰酸盐指数在线自动监测装置还设置有温度控制装 置，所述的温度控制装置设置在反应装置下方；所述的温度控制装置为热电 偶。
优选的，所述的蠕动泵内设置有泵壳通道内的弹性管，弹性管内侧为八 轴步进电机的滚轮，所述的可编程逻辑控制器连接在所述多轴步进电机上。
优选的，所述反应装置为密闭的容器，其上端通过管路与大气相通。
优选的，所述的高锰酸盐指数在线自动监测装置通过数据传输装置与远 程控制系统联络；所述的数据传输装置包括电话网络、GSM手机短信息网、 GPRS或CDMA网络。
本发明技术方案中由于采用后端设置有光电计量管的蠕动泵的计量装 置，克服了蠕动泵由于一段时间使用或其它原因导致的流量不稳定造成的误 差；而且采用蠕动泵负压吸入方式进行采集样品和试剂，保证液体不和泵管 接触，从根本上杜绝了泵管对液体的污染，同时也避免了泵管腐蚀，延长了 蠕动泵的寿命。同时，在优选方案中在反应装置外侧采用高性能的光电技术 判定滴定终点，大大提高了滴定终点的判断准确度，并且不直接和液体接触， 避免了电极法的一些问题，如电极对液体污染、电极使用寿命较短。
本发明的装置是采用定量的水样中加入已知量的髙锰酸钾和硫酸，在 5mhi内将反应装置中的液体升温到981C (温度可以根据海拔高度进行调 整)，升到此温度后液体在反应装置中消解30土0.1min，其间髙锰酸钾将水样 中的某些有机物和无机物可氧化物质氧化，反应后加入过量的草酸钠还原剩 余的髙锰酸钾，再用高锰酸钾标准溶液回滴过量的草酸钠，通过计算得到水样中的髙锰酸盐指数。
本发明的技术方案基于中国国家标准《水质髙锰酸盐指数的测定》 (GB11892 —89)，使得本发明的装置获得数据无需进行数据转换，避免了 测量误差。本发明的优选技术方案中在装置中采用可编程逻辑控制器控制装 置的运行，从而方便仪器的自动化操作，又能达到比现有技术更髙的精度。 本发明装置的示值误差不大于±5%、稳定性误差不大于±5%、重复性误差 不大于±3%、量程漂移不大于±5%。
本发明人设计的髙锰酸盐指数在线自动监测装置可以通过远程数据传 输技术灵活组网，可以实现电话网络、GSM手机短信息网、GPRS或CDMA 网络实时监控中心对监测点的远程遥控、遥测以及监测点对监控中心的逆向 报瞀，这样可实现在线监测的技术要求。
另外，本发明优选方案中采用多向选择阀，通道灵活多样，摒弃了昂贵 的隔膜电磁阀，大大降低了维护量和维护成本。
本发明的技术方案适用于测量浓度为1.0 20.0mg/L的原水，甚至更髙， 因而本发明的技术方案可以用于对自来水水源地、自来水厂进出水、自来水 管网、地表水(江、河、湖、水库)等进行直接测量，也可广泛应用于水环 境自动监测站、自来水厂、自来水管网监控点、地区水界点、水质分析室以 及各级环境监管机构对水环境的监测。


图1是本实用新型实施例高锰酸盐指数在线自动监测仪的结构示意屈。 其中，l为蠕动计量泵，2为滴定反应检测器，3为计量管，4为光电检
测器，5为滴定液储存装置，6为硫酸瓶，7为反应装置，8为废液瓶、9为
草酸钠瓶、IO为多向选择阀，ll为蒸馏水瓶。
具体实施方式
为了详细说明本实用新型的技术方案，以下通过具体实施例来详细说
明
实施例如图1, 一种髙锰酸盐指数在线自动监测仪，包括依次管路连 接的多向选择阀10、反应装置7、髙锰酸钾标准液瓶5，多向选择阀10以及反应装置、髙锰酸钾标准液瓶之间分别管路连接设置计量装置，该计量装置 为后端设置有光电计量管的蠕动泵l,蠕动泵内设置有泵壳通道内的弹性管， 弹性管内侧为八轴步进电机的滚轮，可编程逻辑控制器连接在多轴步进电机 上。该光电计量管包括确定容积的计量管3,计量管外侧设置有光电检测器 4，光电检测器包括处于计量管两侧分布的计量发射源和计量接受源，计量 接受源接受计量发射源发出的光信号后通过光电转换电路传送给可编程逻 辑控制器。在反应装置外侧设置有滴定反应检测器2，滴定反应检测器包括 处于反应装置两侧分布的发射源和接受源，滴定反应检测器也通过线路与控 制蠕动泵的可编程逻辑控制器相连。
多向选择阀10单向选择启闭计量装置、蒸馏水瓶11、废液瓶8、草酸 钠瓶9、硫酸瓶6以及髙锰酸钾标准液瓶的连通。髙锰酸盐指数在线自动监 测装置还设置有热电偶，热电偶设置在反应装置下方为反应装置加热。由于 在装置中采用了多向选择阀，通道灵活多样，摒弃了昂贵的隔膜电磁阀，大 大降低了维护量和维护成本。
当测量循环过程开始后，用新的水样冲洗各管路、计量管和反应装置， 以除去残留的干扰物。使用蠕动泵将水样和高锰酸钾标准溶液先后加到反应 装置中，利用可编程逻辑控制器加热程序在5min以内快速地将反应装置中 的液体加热到设定的水温(默认温度是98^C)，然后再精确计时加热30min。 在加热过程中通过鼓泡混合液体，保证水样和高锰酸钾标准溶液完全混合， 并且加热均匀，以保证消解条件。消解完成之后加入草酸钠溶液，在l-2min
快速地控制在sox: 85x:温度范围之内。然后在严格控制温度的条件下，用 髙锰酸钾标准溶液进行滴定，利用光电系统判断滴定终点，在达到终点后保 持30s内不变色。利用空白样的髙锰酸钾标准溶液的用量、水样的髙锰酸钾 标准溶液的用量、草酸钠溶液的浓度、水样的体积，计算得到水样的高锰酸 盐指数。
由于测量中试剂和样品采集均使用蠕动泵，水样和髙锰酸钾标准溶液并 不直接与蠕动泵管接触防止腐蚀和干扰物污染，同时采用光电计量管，防止 由于蠕动泵流量变化而造成的加液量的误差。同时采用髙性能的光电技术， 大大提髙了滴定终点的判断准确度，并且不直接和液体接触，避免了电极法的问题电极对液体污染、电极使用寿命较短。
上述实例只为说明本实用新型的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此 项技术的人是能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限制本实 用新型的保护范围。凡根据本实用新型精神实质所做的等效变换或修饰，都 应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1、一种高锰酸盐指数在线自动监测装置，包括依次管路连接的样品提供装置、反应装置、滴定液储存装置，在所述的样品提供装置前端以及反应装置、滴定液储存装置之间分别设置计量装置，其特征在于所述的计量装置为后端设置有光电计量管的蠕动泵。
2、 根据权利要求1所述的髙锰酸盐指数在线自动监测装置，其特征在 于所述的光电计量管包括确定容积的计量管，所述计量管外侧设置有光电检 测器，光电检测器通过线路与控制蠕动泵的可编程逻辑控制器相连。
3、 根据权利要求2所述的髙锰酸盐指数在线自动监测装置，其特征在 于所述的光电检测器包括处于计量管外侧分布的计量发射源和计量接受源， 计量接受源接受计量发射源发出的光信号后通过光电转换电路传送给可编 程逻辑控制器。
4、 根据权利要求1所述的高锰酸盐指数在线自动监测装置，其特征在 于在所述反应装置外侧设置有滴定反应检测器，所述的滴定反应检测器包括 处于反应装置外侧分布的发射源和接受源，接受源接受发射源发出的光信号 后通过光电转换电路传送给控制蠕动泵的可编程逻辑控制器。
5、 根据权利要求1所述的髙锰酸盐指数在线自动监测装置，其特征在 于所述样品提供装置为多向选择阀，所述多向选择阀单向选择启闭计量装 置、蒸馏水瓶、废液瓶、草酸钠瓶、硫酸瓶以及滴定液储存装置的连通。
6、 根据权利要求1所述的髙锰酸盐指数在线自动监测装置，其特征在 于所述滴定液储存装置为含有髙锰酸钾标准液的容器，所述滴定液储存装置 与反应装置间设置后端有光电计量管的蠕动泵计量装置。
7、 根据权利要求1所述的髙锰酸盐指数在线自动监测装置，其特征在 于所述的髙锰酸盐指数在线自动监测装置还设置有温度控制装置，所述的温 度控制装置设置在反应装置下方；所述的温度控制装置为热电偶。
8、 根据权利要求1所述的髙锰酸盐指数在线自动监测装置，其特征在 于所述的蠕动泵内设置有泵壳通道内的弹性管，弹性管内侧为八轴步进电机 的滚轮，所述的可编程逻辑控制器连接在所述多轴步进电机上。
9、 根据权利要求1所述的髙锰酸盐指数在线自动监测装置，其特征在 于所述反应装置为密闭的容器，其上端通过管路与大气相通。
10、 根据权利要求l所述的高锰酸盐指数在线自动监测装置，其特征在于所述的高锰酸盐指数在线自动监测装置通过数据传输装置与远程控制系 统联络；所述的数据传输装置包括电话网络、GSM手机短信息网、GPRS 或CDMA网络。
专利摘要本实用新型公开了一种高锰酸盐指数在线自动监测装置，包括依次管路连接的样品提供装置、反应装置、滴定液储存装置，在所述的样品提供装置前端以及反应装置、滴定液储存装置之间分别设置计量装置，其特征在于所述的计量装置为后端设置有光电计量管的蠕动泵。该发明试剂、样品精确定量，结果更精确可靠，可适用于浓度在1-20mg/L的原水的在线监测。
文档编号G01N21/79GK201331497SQ20082019976
公开日2009年10月21日 申请日期2008年12月26日 优先权日2008年12月26日
发明者马三剑 申请人:马三剑