在線聯(lián)氨分析儀通常由以下核心部分組成:
一、進(jìn)樣與預(yù)處理系統(tǒng)
采樣接口:通過(guò)管道或探頭連接被測(cè)水樣,確保連續(xù)穩(wěn)定的樣品輸入。
過(guò)濾裝置:采用微孔濾膜(如 0.45μm)或機(jī)械過(guò)濾器,去除水樣中的懸浮物和顆粒雜質(zhì),避免堵塞流路或干擾檢測(cè)。
壓力 / 流量調(diào)節(jié)組件:通過(guò)減壓閥、流量計(jì)或蠕動(dòng)泵控制水樣的壓力和流速,確保測(cè)量條件穩(wěn)定。
溫度調(diào)節(jié)模塊:部分儀器配備冷卻器或加熱器,將水樣溫度控制在適宜范圍(如 10-30℃),避免溫度波動(dòng)影響化學(xué)反應(yīng)或傳感器性能。
脫氣裝置(可選):對(duì)于含溶解氣體的水樣,采用超聲真空脫氣或化學(xué)脫氣法去除干擾物質(zhì)(如溶解氧),確保檢測(cè)準(zhǔn)確性。
二、化學(xué)流路系統(tǒng)
試劑儲(chǔ)存與輸送:
試劑箱:存放顯色劑(如對(duì)二甲氨基苯甲醛)、酸 / 堿調(diào)節(jié)劑、掩蔽劑等,通常采用耐腐蝕的塑料容器。
泵與閥門(mén):使用高精度隔膜泵、蠕動(dòng)泵或注射泵定量輸送試劑和水樣,通過(guò)電磁閥或旋轉(zhuǎn)閥控制流路切換,實(shí)現(xiàn)進(jìn)樣、混合、清洗等操作。
反應(yīng)單元:
反應(yīng)器:提供水樣與試劑充分混合和反應(yīng)的空間,例如通過(guò)盤(pán)管式或微流控通道設(shè)計(jì),確保顯色反應(yīng)全(如聯(lián)氨與顯色劑生成黃色絡(luò)合物)。
反應(yīng)時(shí)間控制:通過(guò)計(jì)時(shí)器或流量控制,確保反應(yīng)時(shí)間穩(wěn)定(如靜置 14 分鐘),避免因反應(yīng)不充分導(dǎo)致測(cè)量誤差。
三、檢測(cè)與信號(hào)處理模塊
檢測(cè)單元:
分光光度法:
光源:采用單色冷光源(如 LED 或鹵鎢燈),發(fā)射特定波長(zhǎng)的光束(如 460nm),穿透顯色溶液。
比色皿:用于盛放反應(yīng)后的溶液,通過(guò)測(cè)量透射光或吸光度計(jì)算聯(lián)氨濃度,通常采用石英或光學(xué)玻璃材質(zhì)以保證透光性。
光電傳感器:將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào),常見(jiàn)的有光電池、光電二極管或 CCD 陣列。
電化學(xué)法:
電極組件:包含工作電極(如鉑陽(yáng)極)、參比電極和對(duì)電極,通過(guò)施加極化電壓(如 480mV)測(cè)量聯(lián)氨氧化產(chǎn)生的電流,電流強(qiáng)度與聯(lián)氨濃度成正比。
pH 調(diào)節(jié)模塊:通過(guò)添加二乙胺等堿性試劑將水樣 pH 調(diào)節(jié)至 10.2 以上,優(yōu)化電極反應(yīng)條件。
信號(hào)處理電路:
放大器:放大傳感器輸出的微弱電信號(hào),提高信噪比。
模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC):將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào),便于微處理器處理。
溫度補(bǔ)償電路:根據(jù)溫度傳感器數(shù)據(jù)調(diào)整測(cè)量值,消除溫度對(duì)化學(xué)反應(yīng)或電極性能的影響。
四、控制系統(tǒng)與用戶界面
微處理器與嵌入式系統(tǒng):
核心控制單元:通過(guò)單片機(jī)或 PLC 實(shí)現(xiàn)對(duì)泵閥動(dòng)作、反應(yīng)時(shí)間、數(shù)據(jù)采集等過(guò)程的自動(dòng)化控制,同時(shí)執(zhí)行校準(zhǔn)、清洗、報(bào)警等邏輯功能。
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理:存儲(chǔ)歷史測(cè)量數(shù)據(jù)(如一個(gè)月內(nèi)的記錄)、校準(zhǔn)曲線和操作日志,支持?jǐn)?shù)據(jù)查詢、導(dǎo)出或打印。
人機(jī)交互界面(HMI):
顯示屏:采用液晶觸摸屏或 LED 顯示器,實(shí)時(shí)顯示聯(lián)氨濃度、測(cè)量狀態(tài)、報(bào)警信息等,支持中文菜單和圖形化操作。
輸入設(shè)備:通過(guò)按鍵、旋鈕或觸摸屏輸入?yún)?shù)(如量程、校準(zhǔn)值、報(bào)警閾值),設(shè)置測(cè)量周期或手動(dòng)觸發(fā)測(cè)量。
五、校準(zhǔn)與維護(hù)模塊
自動(dòng)校準(zhǔn)功能:
零點(diǎn)校準(zhǔn):定期注入高純水或空白溶液,消除背景噪聲和光學(xué)系統(tǒng)漂移。
多點(diǎn)校準(zhǔn):使用標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)氨溶液建立校準(zhǔn)曲線,通常采用兩點(diǎn)或多點(diǎn)校準(zhǔn)法,確保測(cè)量線性度和準(zhǔn)確性。
清洗與維護(hù):
自動(dòng)清洗:測(cè)量結(jié)束后,通過(guò)清水或清洗劑沖洗流路,防止殘留物質(zhì)污染后續(xù)測(cè)量。
故障診斷:通過(guò)傳感器監(jiān)測(cè)泵閥狀態(tài)、試劑余量、漏液情況等,實(shí)時(shí)報(bào)警并提示維護(hù)(如 “試劑不足"“管路堵塞")。
耗材更換提示:提醒用戶定期更換濾芯、泵管、電極膜等易損件。
六、電源與通信模塊
供電系統(tǒng):支持 AC 220V 或 DC 24V 電源輸入,部分儀器內(nèi)置備用電池,確保斷電時(shí)數(shù)據(jù)不丟失或維持短時(shí)間運(yùn)行。
通信接口:
模擬輸出:提供 4-20mA 電流信號(hào)或 0-5V 電壓信號(hào),連接 PLC、DCS 系統(tǒng)或記錄儀。
數(shù)字通信:通過(guò) RS485、RS232 或 Modbus 協(xié)議實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和數(shù)據(jù)傳輸,支持與上位機(jī)軟件或云平臺(tái)對(duì)接。
報(bào)警輸出:通過(guò)繼電器觸點(diǎn)輸出高低限報(bào)警信號(hào),觸發(fā)外部聲光報(bào)警器或聯(lián)鎖設(shè)備。
七、機(jī)械與防護(hù)結(jié)構(gòu)
外殼設(shè)計(jì):采用耐腐蝕的金屬或塑料材質(zhì),防護(hù)等級(jí)通常為 IP55 或 IP65,適用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的防塵、防水和抗沖擊需求。
安裝方式:支持壁掛式、機(jī)柜式或面板開(kāi)孔安裝,便于集成到現(xiàn)有水處理系統(tǒng)中。
散熱與降噪:通過(guò)散熱孔或風(fēng)扇設(shè)計(jì),確保內(nèi)部電子元件在適宜溫度下工作;采用低噪音泵和隔音材料降低運(yùn)行噪聲。
工作流程概述
采樣與預(yù)處理:水樣經(jīng)過(guò)濾、溫度調(diào)節(jié)后進(jìn)入化學(xué)流路。
試劑混合與反應(yīng):水樣與顯色劑、酸 / 堿等試劑在反應(yīng)器中混合,生成可檢測(cè)的化合物。
檢測(cè)與信號(hào)轉(zhuǎn)換:通過(guò)分光光度或電化學(xué)方法測(cè)量反應(yīng)產(chǎn)物的特征信號(hào),轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。
數(shù)據(jù)處理與顯示:微處理器對(duì)信號(hào)進(jìn)行校準(zhǔn)、溫度補(bǔ)償和濃度計(jì)算,結(jié)果顯示在界面上并存儲(chǔ)。
校準(zhǔn)與清洗:定期自動(dòng)執(zhí)行零點(diǎn)和曲線校準(zhǔn),清洗流路以準(zhǔn)備下一次測(cè)量。
通信與報(bào)警:將數(shù)據(jù)上傳至控制系統(tǒng),異常時(shí)觸發(fā)報(bào)警并記錄故障信息。
不同品牌和型號(hào)的在線聯(lián)氨分析儀可能在具體組件配置(如是否集成脫氣裝置)或技術(shù)細(xì)節(jié)(如電極類型、光源穩(wěn)定性)上有所差異,但上述模塊構(gòu)成了其核心功能框架。通過(guò)模塊化設(shè)計(jì)和自動(dòng)化控制,在線聯(lián)氨分析儀可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行,滿足工業(yè)過(guò)程中對(duì)聯(lián)氨含量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)需求。