专利名称：：水中糖含量的比色检测方法及装置的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种水中糖含量的比色检测方法以及特别涉及可对水溶液中微量糖进行测定的或在线监测的糖比色检测方法，属化学分析和水环境监测分析领域。
背景技术：
：糖通常分为单糖、双糖和多糖。当糖溶于水时，单糖及含有半縮醛羟基的双糖在水溶液中能发生互变异构现象，开链结构与环状结构具有一定的平衡，因此具有还原性，也称为还原糖。蔗糖、淀粉、纤维素等多糖都是非还原糖，但它们在酸或酶的作用下可水解为单糖，故其水解液有还原性。水中含糖量过大，会使锅炉产生糖垢，糖垢之所以称其为百害之源，关键在于它是热的不良导体，锅炉蒸发面上结有糖垢，导热性能降低，降低了锅炉的出力，使锅炉内水的蒸发量减少。为提高炉膛温度，增加锅炉的出力，必然要增加燃料消耗，造成能量浪费。因此，需要随时对工业排放水体进行快速分析，提供水中糖即时含量的数据，实施对糖厂的工业排放水体中进行糖含量的在线监测，以及时采取相应措施，确保企业锅炉的正常安全运行。目前，测定低含量糖的方法主要蒽铜比色法，斐林氏容量法。蒽铜比色法是糖与硫酸反应脱水生成羟甲基呋喃甲醛，生产物再与蒽铜縮合成兰色化合物，其颜色深浅与溶液中糖的浓度成正比，可比色定量。但它对被测糖液有一定的浓度范围限制，并要求被检测液澄清，在大多数情况下，要求不含有淀粉和糊精，这就要在测定前将淀粉，糊精去掉，因此操作复杂，限制了其广泛应用。斐林氏容量法比色法样品溶液不必转化，而是直接取滤液进行滴定，还原糖的适宜的检测浓度为0.2-0.5%。俚斐林氏容量法反应复杂，影响因素较多，而且结果不准确，操作烦琐，迅速慢，试剂稳定性差。
发明内容本发明的目的是提供一种操作简单、快捷可靠、试剂无毒和运行费用低廉的检测水中糖的方法及专用于该方法的低含量糖检测装置，以克服传统的蒽铜比色法，斐林氏容量法等低含量糖检测方法存在的操作繁琐、试剂有毒或试剂不能长期保存等缺点，并实现水中糖的自动在线检测。本发明检测糖含量的方法如下以浓硫酸溶液为氧化剂，a-萘酚为显色剂，将定量的待测水样注入反应器中，与试剂浓硫酸和a-萘酚反应，糖与浓硫酸作用生成糠醛及其衍生物，进一步与a-萘酚縮合生成紫色縮合物，反应物经光电比色计测量并记录液流中反应的紫红色縮合物对595nm波长光吸收后透过光强度的变化值，获得有相应峰高和峰宽的响应曲线，将曲线的峰高与已知糖浓度的标样水测得的光吸收曲线的峰高相对照，通过比较计算获得水样中糖含量值。本方法涉及的化反应如下以浓硫酸溶液作为氧化剂，样品中的糖类化合物与浓硫酸作用生成糠醛及其衍生<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>经甲基糠醛所生成的糠醛及其衍生物在浓硫酸的条件下与a-萘酚反应生成紫色縮合物c<formula>formulaseeoriginaldocumentpage4</formula>糠醛及其衍生物的生成量随着糖的浓度增加而增加，反应生成紫色縮合物增多，即紫色的色泽深度与糖浓度呈线性关系，因此可用595nm波长光照射，通过光电转换器测得光电压值，获得有相应峰高的响应曲线，通过与已知标样的测定值相比较，计算出水样中的糖浓度。本发明设计了实施上述对水中含糖量的检测方法的专用的检测装置。所说水中含糖量检测装置，包含反应器、输送泵、光电流通池、二通换向阀、五通换向阀、六通换向阀和第一第五共五个三通电磁阀，其间通过毛细管路连成系统；所说的二通换向阀接口l和接口2之间为通或断，其中，第l接口与反应器相连，第2接口与五通换向阀的第2接口个连接；所说的五通换向阀设有圆周排列的第1第5接口；第1接口与第2接口之间为通或断，第4接口可转换地与第3或第5接口相通；当第4接口与第5接口为通时，第1接口与第2接口为通；当第4接口与第3接口为通时，第1接口与第2接口为断；其中，第l接口和第3接口分别与光电流通池和反应器相连；所说的六通换向阀设有圆周排列的第1第6接口，第1接口可转换地与第2或第6接口相通，第4接口可转换地与第3或第5两接口相通，当第1接口与第2接口相通时；第4接口与第3接口相通；当第1接口与第6接口相通时，第4接口与第5接口相通；其中，第1接口与第4接口之间连有试剂定量环，第2接口与试剂瓶相连，第3接口与试剂回收液瓶相连，第5接口与大气相通，第6接口与反应器相连；所说的五个电磁阀均设有三个接口，各电磁阀中的第2接口均可转换地与各自的第1接口或第3接口相通；其中，第一电磁阀的第1接口、第3接口分别与蒸馏水、水样相通，第2接口与第二电磁阀的第3接口相连；第二电磁阀的第1接口与第二标样相通，第2接口与第三电磁阀的第3接口相连；第三电磁阀的第1接口与第一标样相通，第2接口与第四电磁阀的第3接口相连；第四电磁阀的第1接口与大气相通，第2接口与五通换向阀的第4接口之间连有样品定量环；第五电磁阀的第1接口与反应器相连，第2接口与输送泵相连，第3接口与五通换向阀的第5接口相连。所说的输送泵是蠕动泵。所说的第三电磁阀的第2接口与第四电磁阀的第3接口之间设有一个光电报警器。所说的水样进口装有能差分离器。本装置可控制各阀的有序切换而改变系统毛细管通路，使样品的含糖量检测步骤有序进行。输送泵先将水样送入五通阀换向阀和第四电磁阀之间的定量采样环中；a-萘酚与硫酸的混合试剂通过高位吊瓶自由充满六通换向阀的试剂定量环；然后蠕动泵把水样定量环内的定量水和试剂定量环内的定量试剂分别输送至反应器内，混合反应一段时间后，启动输送泵，将变色后的反应液送入流通池，通过光电转换器测定光电压值，获得有相应峰高的响应曲线。通过与已知标样的测定值相比较，计算出水样中的糖浓度。本发明采用在浓硫酸氧作用下，以a-萘酚作为显色剂，通过光电比色进行水中糖含量的检测，方法简单，精确度高，可检测低糖含量的水，克服了蒽铜比色法，斐林氏容量法等方法存在的操作繁琐、试剂有毒或试剂不能长期保存、仪器价格昂贵的缺点。本方法专用的检测装置以毛细管及多个转换阀连成系统，通过对各阀的有序切换，水样和试剂通过蠕动泵和毛细管输送，在流动状态下完成检测过程，操作简便快捷，并可实现自动化控制，特别可用于对糖厂回用水中含糖量的自动在线监测。水样和试剂分别由长度固定的毛细管(即定量环)正确定量，检测数据精确可靠，可适用于对水中低含量糖的检测。本装置一次检测的水样仅lml，试剂2ml，消耗量极小，运行费用低廉，试剂无毒，无排放污染。图1图3是糖含量的比色检测装置的系统结构示意图，其中图1是表示系统处于取样状态，图2表示系统处于进样状态，图3表示系统处于测量状态。图4(1)和图4(2)分别为五通转换阀V4的变换状态。图5(1)和图5(2)分别为六通转换阀V5的变换状态。图6(1)和图6(2)分别为二通转换阀V4的变换状态。图中标记表示为P-蠕动泵，M-反应器，H-试剂瓶，S-水样，Bl-第一标样，B2-第二标样，K-光电报警器，F-能差分离器，Ll-样品定量环，L2-试剂定量环，Wl-第一废液出口，W2-第二废液出口，N-试剂液回收瓶，Vl-第一电磁阀，V2-第二电磁阀，V3-第三电磁阀，V7-第四电磁阀，V8-第五电磁阀，V4-二通转换阀，V5-五通转换阀，V6-六通转换阀。具体实施方式实施例1本实施例结合本发明低含量糖检测装置的结构及用它检测水中糖含量的方法。如图1，本检测装置包含反应器M、蠕动泵P、光电流通池、二通换向阀V6、五通换向阀V4、六通换向阀V5和第一电磁阀VI、第二电磁阀V2、第三电磁阀V3、第四电磁阀V7、第五电磁阀V8，其间均通过内径为0.5lmm的聚四氟乙烯毛细管连成系统。各电磁阀均为三通阀。图4(1)、图4(2)是五通换向阀V4的两种转换状态图4(1)状态下，接口4与接口5为通，接口1与接口2为通(即V4A态)；图4(2)状态下，接口4与接口3为通，接口1与接口2为断(即V4B态)。图5(1)、图5(2)是六通换向阀V5的两种转换状态图5(1)状态下，接口1与接口2相通，接口4与接口3相通(即V5A态)；图5(2)状态下，接口1与接口6相通，接口4与接口5相通(即V5B态)。图6(1)、图6(2)是二通换向阀V6的两种转换状态，图6(1)状态下，接口l与接口2之间为通(即V6A态)，图6(2)状态下，接口l与接口2之间为断(即V6B态)。以上转换阀V6、V4和V5均含有阀芯和阀座，阀内接口之间的通/断关系通过阀芯的旋转而转换。下面结合本检测装置的实施流程及操作过程。—.采样程序将电磁阀V8、V7、V3、V2和V1均调为接口2与3相通，将换向阀V4转至图4(1)的状态A，同时将六通阀V5转至图5(1)的状态A。启动蠕动泵P顺时针旋转(泵处于吸入状态)。见图l，在蠕动泵P的作用下，样品水S按以下流路流动S—Vl接口3—2—V2接口3—2—V3接口3—2—报警器K—V7接口3—2—定量环Ll—V4接口4—5—V8接口3—2—蠕动泵一Wl。即样品水S在蠕动泵P作用下，按上述路线流动最后从废水出口Wl流出。在此过程中，定量环L1内充满了样品水。同时，试剂瓶H内的试剂(硫酸与a-萘酚的混合液)以高位自由流入阀V5，流路为H—V5接口2—1—定量环L2—4—3—N。试剂按上述流路流入回收瓶N，在此过程中，定量环L2内充满了试剂。完成水样和试剂的采样过程。报警器K内含有流通池，利用该流通池内有、无样品(水)而产生的光电压不同的原理，在未采到样口品时，因电压低，即会自动报警。为防止>0.8mm颗粒杂质进入检测系统，可将水样通过能差分离器F(专利号011082496)，使水中较大的颗粒杂质因重力向下运动，避免进入水样S中。二.进样程序采样程序完成后，即转换V5至图4(2)状态，V5转换至图5(2)状态，将电磁阀V8和V7的接口2均变换为与接口1相通，此时，L1和L2的末端元气与空气相通。系统如图2状态，蠕动泵P顺时针旋转(泵处于吸入状态)。见图2，在蠕动泵P作用下，定量环Ll的水样按流路L1—V4接口4—接口3—M，水样被吸入反应器M;与此同时，试剂H按流路L2—V5接口1—接口6—M，显色剂也被被入反应器M。进样完毕，停泵P。三.测量程序水样和试剂在反应器内反应后，将阀V4转至图4(1)状态，将阀V5转至图5(2)状态、阀V6转至图6(2)状态，电磁阀V8的接口2与接口1相通，使系统如图3的测量状态。启动蠕动泵P逆时针旋转。如图3，在蠕动泵P作用下，反应器M内的反应液被推向流通池R，由光电比色计测得紫红色縮合物对波长595nm光吸收后透过光强度的变化值，获得有相应峰高和峰宽的响应曲线，经与标样B1和B2在同等条件下测得的响应曲线比较，计算获得水样中糖的值。本装置在每次测试之前，需对系统进行清洗。即通过对各阀的转换，借助于蠕动泵的作用将蒸馏水按预定的管路流入反应器M或流通池R，然后作为废液流出系统，使反应器M、流通池R、样品定量环L1及其间的管路得到蒸馏水清洗；另外，将阀V5转至图5(1)态，使试剂H从高位自由流过试剂定量环L2并流入回收瓶N，使清洗试剂定量环L2得到新鲜试剂的清洗。实施例2水样糖含量检测实例1.配置试剂配制含糖水样品糖浓度为30mg/L:用纯蔗糖和蒸馏水配制而成。配制显色剂甲萘酚-浓硫酸，10g/L溶液取10g甲萘酚，用浓硫酸定容至IOOOL，配制标样配制一组标样，每组两个标样，糖含量(mg/1)分别为第一组标样Bl:0mg/1(不含糖的蒸水)，标样B2:80mg/1。2.实验先对检测装置清洗后，依次进行进样、样品切入、反应、测量程序进行糖的检验。反应时间:120秒。以第一组标样为对照，进行标样和样品1的测定，数据如下表浓度mg/L基线峰值吸光度测定浓度mg/L<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>从以上测试数据可见，本方法对低糖水样的糖浓度检测值与样品的实际浓度值之间的误差极小，说明检测精确度很高。权利要求水中糖含量的比色检测方法，其特征是以浓硫酸溶液为氧化剂，α-萘酚为显色剂，将定量的待测水样注入反应器中，与试剂浓硫酸和α-萘酚反应，糖与浓硫酸作用生成糠醛及其衍生物，进一步与α-萘酚缩合生成紫色缩合物，反应物经光电比色计测量并记录液流中反应的紫红色缩合物对595nm波长光吸收后透过光强度的变化值，获得有相应峰高和峰宽的响应曲线，将曲线的峰高与已知糖浓度的标样水测得的光吸收曲线的峰高相对照，通过比较计算获得水样中糖含量值。2.权利要求1检测方法的专用装置，其特征是包含反应器、输送泵、光电流通池、二通换向阀、五通换向阀、六通换向阀和第一第五共五个三通电磁阀，其间通过毛细管路连成系统；所说的二通换向阀接口l和接口2之间为通或断，其中，第l接口与反应器相连，第2接口与五通换向阀的第2接口个连接；所说的五通换向阀设有圆周排列的第1第5接口；第1接口与第2接口之间为通或断，第4接口可转换地与第3或第5接口相通；当第4接口与第5接口为通时，第l接口与第2接口为通；当第4接口与第3接口为通时，第l接口与第2接口为断；其中，第l接口和第3接口分别与光电流通池和反应器相连；所说的六通换向阀设有圆周排列的第1第6接口，第1接口可转换地与第2或第6接口相通，第4接口可转换地与第3或第5两接口相通，当第1接口与第2接口相通时；第4接口与第3接口相通；当第l接口与第6接口相通时，第4接口与第5接口相通；其中，第1接口与第4接口之间连有试剂定量环，第2接口与试剂瓶相连，第3接口与试剂回收液瓶相连，第5接口与大气相通，第6接口与反应器相连；所说的五个电磁阀均设有三个接口，各电磁阀中的第2接口均可转换地与各自的第1接口或第3接口相通；其中，第一电磁阀的第1接口、第3接口分别与蒸馏水、水样相通，第2接口与第二电磁阀的第3接口相连；第二电磁阀的第1接口与第二标样相通，第2接口与第三电磁阀的第3接口相连；第三电磁阀的第1接口与第一标样相通，第2接口与第四电磁阀的第3接口相连；第四电磁阀的第1接口与大气相通，第2接口与五通换向阀的第4接口之间连有样品定量环；第五电磁阀的第1接口与反应器相连，第2接口与输送泵相连，第3接口与五通换向阀的第5接口相连。3.根据权利要求2所述的装置，其特征所说的输送泵是蠕动泵。4.根据权利要求3所述的装置，其特征所说的第三电磁阀的第2接口与第四电磁阀的第3接口之间设有一个光电报警装置。5.根据权利要求2所述的装置，其特征所说的水样进口装有能差分离器。全文摘要本发明涉及一种水中糖含的比色检测方法，以在浓硫酸的条件下，α-萘酚作为显色剂，使糖与浓硫酸作用生成糠醛及其衍生物，进一步与α-萘酚缩合生成紫色络合物，反应物经光电比色计测量并记录液流中反应的紫红色缩合物对595nm波长光吸收后透过光强度的变化值，获得有相应峰高和峰宽的响应曲线，将曲线的峰高与已知糖浓度的标样水的光吸收曲线的峰高相对照，通过比较计算获得水样中糖含量值。本发明可对水或溶液中低含量糖含量在线检测，过程简便快捷，检测数据精确可靠，用于一次检测注入的水样仅50μl～1ml，一次消耗的试剂量极小，运行费用低廉，试剂安全无毒。文档编号G01N21/78GK101793839SQ20101902606公开日2010年8月4日申请日期2010年2月8日优先权日2010年2月8日发明者洪陵成申请人:江苏德林环保技术有限公司