[发明专利]水样氨氮光学检测的装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及水质检测技术领域，是一种水样氨氮光学检测的装置和方法，能够对各种复杂水环境中的氨氮浓度进行现场自动快速测定。

背景技术

氨氮作为水体营养盐污染物，在水体中含量较高时会导致水质恶化，生态系统失衡，引发富营养化危害。导致藻类和微生物的大量繁殖，水中的溶解氧过度消耗，溶氧速率明显小于耗氧效率，最终导致鱼类大量的死亡，甚至出现湖泊的干涸灭亡。

由于氨氮的上述危害，对工业废水、生活污水、地下水、水库水厂江河湖泊等水体中进行氨氮含量的现场快速准确检测十分重要。根据水中氨氮含量的即时数据以采取相应的措施，确保江河湖泊以及企业废水排放的氨氮含量在安全指标以内。检测水中氨氮的方法有很多，如纳氏试剂比色法，水杨酸比色法，分光光度法，氨气敏电极法等。虽然这些方法灵敏度高，准确可靠，但这些仪器价格昂贵，操作复杂，需要专人操作，而且测量时间长，不适合现场快速测量。

为了实现对水中氨氮的现场快速检测，本申请的发明人在2011年提出了一种便携式光电氨气检测装置(专利申请号：201010601675.3)。该便携式光电氨气检测装置基于单一敏感膜片对光吸收原理，可快速测量。但是，该便携式光电氨气检测装置自动化程度较低，需要检测人员值守。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于上述技术问题，本发明提供了一种水样氨氮光学检测装置，以适合对各种复杂水环境中的氨氮浓度进行现场自动快速测定。

(二)技术方案

根据本发明的一个方面，提供了一种水样氨氮光学检测装置。该水样氨氮光学检测装置包括：一机箱，机箱内设置一样品室、一测试室、一气泵、一自动注液系统、一信号处理芯片、导气管、导液管。其中：样品室呈倒锥形，由塑料、聚四氟乙烯等耐碱材料制成，倒锥形样品室的锥尖处开设一液体进出口，倒锥形样品室的锥底设置一密封盖，密封盖上开设一进气口和一出气口，与进气口密闭连接的导气管伸入到样品室内靠近锥尖的位置。测试室由金属制成，包括至少一检测通道，检测通道由一细孔和一粗孔同轴相连构成，在细孔端口处设置一光源，在粗孔端口处密闭设置一光电探测器，在粗细孔相连处设置一氨敏元件，光源光透过氨敏元件后被光电探测器接收。在光源与氨敏元件之间的检测通道臂上开设一通气口；在氨敏元件与光电探测器之间的检测通道臂上开设另一通气口；从一通气口进入检测通道内的全部气流穿过氨敏元件后从另一通气口排出。测试室一通气口由导气管与气泵出气口密闭连接，气泵进气口由导气管与样品室出气口密闭连接，样品室进气口由导气管与测试室另一通气口密闭连接。样品室液体进出口由导液管与自动注液系统一端口密闭连接，待测水样、添加液以及清洗液由自动注液系统按预设程序注入样品室。光电探测器信号输出端与信号处理芯片一输入端电连接，信号处理芯片输出端电连接于后续设备。

优选地，本发明水样氨氮光学检测装置中，自动注液系统包括：一多路模拟开关控制电路模块、一双向注液泵和四个双通电磁阀。其中三个双通电磁阀的进液口由导液管分别连接于待测水样容器、添加液容器以及清洗液容器，它们的出液口由导液管分别与一个五通接头的三个接口密闭连接，五通接头的其余两接口一个由导液管与双向注液泵一端口密闭连接，另一个与剩余的双通电磁阀进液口密闭连接。该双通电磁阀出液口由导液管连接于废液回收容器，双向注液泵另一端口由导液管与样品室液体进出口密闭连接，双向注液泵和四个双通电磁阀的电源线分别与多路模拟开关控制电路模块的不同输出端电连接。该五通接头可以由三个三通接头取代。

优选地，本发明水样氨氮光学检测装置中，自动注液系统包括：一多路模拟开关控制电路模块、一双向注液泵、一三通电磁阀和三个双通电磁阀。三个双通电磁阀的进液口由导液管分别连接于待测水样容器、添加液容器以及清洗液容器，它们的出液口由导液管分别密闭连接到一个四通接头的三个接口，双向注液泵的一端口由导液管与样品室液体进出口密闭连接，另一端口由导液管与三通电磁阀的公共端口密闭连接，三通电磁阀其余两端口中的一个由导液管连接于废液回收容器，另一个由导液管与四通接头的剩余端口密闭连接，双向注液泵和三通电磁阀以及三个双通电磁阀的电源线分别与多路模拟开关控制电路模块的不同输出端连接。该四通接头，可以由两个三通接头取代。