专利名称：氨氮在线监测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型属于一种环境在线监测仪，特别是用于测定地表水、污染源水质氨氮
指标的环境在线监测仪器。
技术背景 水中氨氮含量是指以氨或铵离子形式存在的氮的含量。氨在自然界中通常以含氮
有机物的分解产物而广泛存在于江河、湖海中。在有氧环境中，水中氨可转变为亚硝酸盐，
在无氧环境中，水中存在的亚硝酸盐在微生物作用下还原为氨，甚至继续转变为硝酸盐。所
谓水溶液中的氨氮是以游离氨(非离子氨，NH3)或离子氨(NH4+)形态存在的氮。当氨溶于
水时，其中一部分氨与水反应生成铵离子，异步形成水合氨(非离子氨)。 水中氨氮含量过高会造成活泼蓝藻的爆发，危害人类健康并使鱼类中毒。因此，水
中氨氮的含量是水体受含氮有机物污染程度的指标，必须严格控制。随着经济的发展，许多
工业生产会产生大量的氨，成为对环境的氨污染源，如肥料生产、硝酸、炼焦、煤气、硝化纤
维、人造丝、合成橡胶、碳化钙、燃料、清漆、烧碱、电镀及石油开采和石油产品加工等均是氨
污染的主要来源。因此，对工业排放及江河湖泊等水体中进行氨氮含量的在线监测十分重
要，同时更加急需的是对工业排放及江河湖泊等水体进行实时快速分析，提供水中氨氮即
时含量的数据，以采取相应措施，确保企业达标排放及江河湖泊等水体的氨氮含量在环境
安全指标以内。 目前测定氨氮的方法主要有纳氏试剂比色法、水杨酸比色法、酸碱中和滴定法、离 子电极法等。本方法采用经典国标方法纳氏试剂比色法。该方法已被许多国家列为标准 分析方法，其基本原理是水样中以游离态的氨或铵离子等形式存在的氨氮与反应液充分反 应生成黄棕色络合物，该络合物在420nm附近有很好的吸收特性，可以通过该吸收特性分 析氨氮含量。采用本方法实现的仪器具有测量周期短、测量准确的优点。
发明内容 本实用新型的目的是提供一种能够监测水中氨氮指标的在线监测仪器，其检测精 度可满足国家环保部提出的水质污染物排放监测要求，同时该仪器测量周期短，测量值准 确可靠，克服手工监测中有蒸馏过程造成的检测周期过长的弊端。 为达到上述目的，本实用新型的技术方案是一种氨氮在线监测仪，由采样模块、 加药模块、搅拌反应模块、比色模块、控制模块及试剂储存柜组成，控制模块控制采样模块、 加药模块、反应器模块和比色模块的运行，通过显示屏、键盘人机交互，所述采样模块中的 采样泵采用双向蠕动泵，加药模块中的加药泵采用单向蠕动计量泵。 本实用新型的氨氮在线监测仪，其中所述的加药模块由两个加药泵和四通阀组 成，两个加药泵均与四通阀连接。 本实用新型的氨氮在线监测仪，其中所述的搅拌反应模块由进液帽、反应杯、搅拌 器组成，进液帽盖在反应杯上口 ，反应杯置于搅拌器上。[0009] 本实用新型的氨氮在线监测仪，其中所述的控制模块由控制器、外部接口及外部 设备组成，其中控制器由主机板、数据采集器和电源组成，外部设备包括键盘和显示屏。 本实用新型的氨氮在线监测仪，还包括蒸馏水桶、掩蔽剂桶、反应液桶和废液桶， 都储存在试剂储存柜中。 仪器运行由控制模块控制，根据运行程序，由控制模块发出控制指令，可控制电机 及阀动作，达到水样的采集、试剂的提取、试剂混匀，接着完成比色操作，再由控制模块计算 得出最终的氨氮值，采样模块中的水样管路、采试剂模块的试剂管路与搅拌反应模块中的 反应室通过多通阀实现管路切换，最终依次将采到试剂和水样加入到反应室中，同时搅拌 反应模块带混匀装置，达到充分、快速反应的目的，去除蒸馏过程，很大程度上縮短测量周 期。


以下结合附图对本实用新型作出说明。
图1为本实用新型实施例的结构原理示意图。
图2为本实用新型实施例的自动作数流程示意图。
图1中黑色粗线为液体管路，细线为信号线，包括信号输出、输入等线路。
具体实施方式
如图1所示氨氮在线监测仪的实施例，在仪器的机壳内，有采样模块、加药模块、 搅拌反应模块、比色模块、控制模块及试剂储存柜，控制模块控制仪器的运行，所有执行机 构包括采样泵6、多通阀11、加药泵12、加药泵13、搅拌器16、放液阀17、放液阀19均由控 制模块通过输出控制信号改变执行机构的状态。同时控制模块还通过信号线读取由比色室 得到的比色信号，作为计算氨氮值的重要依据。 首先讲述采样模块，主要包括溢流杯5、采样泵6、过滤器7，控制器4控制采样泵6 启动时，水样首先经过过滤器7完成水样过滤过程，进入溢流杯5，其主要作用是为分析提 供更加稳定可靠的水样。本采样模块的稳定保证仪器反应分析运行。 上述的采样泵采用精确计量蠕动泵，采用配套的泵管，根据采样的流量要求选用 不同的采样泵。由于泵管使用寿命有限，可以根据仪器的运行频率确定泵管的使用寿命，为 用户提供泵管的更换周期。 而加药模块主要完成试剂的提取，试剂存放在掩蔽剂桶8、蒸馏水桶9、反应液桶 10中，由加药泵12、加药泵13完成试剂的提取工作，通过控制四通阀依次导通掩蔽剂、蒸馏 水、反应液，将试剂提取到反应室中。 搅拌反应模块主要由进液帽14、反应杯15、搅拌器16，由加药模块完成试剂的提 取，将提取的试剂依次加入到反应杯15中，加药的同时使搅拌器16动作，保证试剂的混匀， 反应完全，保证仪器的测量精度。反应完成之后，使放液阀动作，将反应之后的反应混合液 注入比色杯20中。 比色模块负责对保留在比色杯18中的反应混合液进行比色，完成最终的信号测 量，配备配套的信号处理装置(信号调理放大装置)，由控制模块实现信号的采集，比色之 前需要将反应混合液静置一段时间，之后执行比色过程，控制模块完成数据的采集，根据标 定的曲线计算实际氨氮值。 控制模块是由控制器、外部接口及外部设备组成，如图1中控制器4是仪器的控制核心，由主机板、数据采集器和电源组成，可根据核心程序中规定的采样量，按照既定的采 样顺序，由蠕动计量泵精确计量提取试剂。外部设备主要包括键盘1和显示屏2，仪器的状 态、数据等信息通过显示屏幕2展示给用户，通过键盘1实现各种功能操作，这是外设部分 完成的功能。 试剂储存柜是用来存放蒸馏水桶、掩蔽剂桶、反应液桶和废液桶的，试剂桶在试剂 储存柜内整齐排放，加药模块可以直接从试剂桶中取试剂。 如图l所示，外部接口 3，即仪器的外围接口包括DB25打印口、(4 20)mA信号输 出口和RS232通讯接口，通过外接相关设备可完成监测数据及状态的打印功能、模拟量信 号的输出功能、串口指令的接收与发送，实现与外部的交互。 仪器的运行模式有四种周期模式、定点模式、外部控制模式、手动模式。 周期模式采用设定运行周期，如1小时，仪器即可按照设定的周期运行，无需人工操作。 定点模式与周期模式类似，设定的参数为监测时间点，如1:00，仪器即按设定的时 间点运行，无需人工操作。 外部控制模式中，仪器由RS232接口接受外部指令，仪器按照外部指令运行，主要 包括运行、停止等指令。 手动模式仪器可根据人工键盘操作执行，运行次序由操作人确定，具有非常好的 灵活性，本模式主要用在故障点监测、人工实验等场合。 仪器提供的主要功能包括曲线校正、手动操作、自动操作、报表、参数设置等。 下面讲述仪器的自动作数流程，如图2所示。仪器自动作数时，首先提取蒸馏水冲 洗，预提试剂，保证在测数时试剂计量准确可靠，将预提到得试剂作为废液排掉，为计量测 数做准备；接着开始采水样，通过溢流杯将水样加入到反应杯中，使用水样冲洗反应杯；然 后提取蒸馏水进行冲洗，去除两次测量之间的各种干扰；接着开始提取水样、试剂，将反应 所需水样、试剂加入到反应杯中，同时搅拌器将所加试剂混匀，充分反应；等反应完全之后 先放一部分反应混合液，加入到比色杯中，冲洗比色杯，冲洗完之后将剩余反应混合液全部 加入到比色杯中，静置比色，之后排掉所有反应混合液。将采集到的信号通过计算处理，完 成一次测量过程。
权利要求一种氨氮在线监测仪，其特征在于由采样模块、加药模块、搅拌反应模块、比色模块、控制模块及试剂储存柜组成，控制模块控制采样模块、加药模块、搅拌反应模块和比色模块的运行，所述采样模块中的采样泵采用双向蠕动泵，加药模块中的加药泵采用单向蠕动计量泵。
2. 如权利要求1所述的氨氮在线监测仪，其特征在于加药模块由两个加药泵和四通阀 组成，两个加药泵均与四通阀连接。
3. 如权利要求1或2中所述的氨氮在线监测仪，其特征在于所述的搅拌反应模块由 进液帽、反应杯、搅拌器组成，进液帽盖在反应杯上口 ，反应杯置于搅拌器上。
4. 如权利要求3所述的氨氮在线监测仪，其特征在于所述的控制模块由控制器、外部接口及外部设备组成，其中控制器由主机板、数据采集器和电源组成，外部设备包括键盘和显示屏。
5. 如权利要求4所述的氨氮在线监测仪，其特征在于监测仪还包括蒸馏水桶、掩蔽剂桶、反应液桶和废液桶，都储存在试剂储存柜中。
专利摘要一种氨氮在线监测仪，由采样模块、加药模块、搅拌反应模块、比色模块、控制模块及试剂储存柜组成，控制模块控制采样模块、加药模块、反应器模块和比色模块的运行，通过显示屏、键盘实现人机交互，采样泵、加药泵是蠕动计量泵，可实现所加试剂的精确计量，不同点在于采样泵采用双向蠕动泵，而加药泵采用单向蠕动计量泵，加药模块采用多通阀控制加药的切换，依次将反应必需的蒸馏水、掩蔽剂、反应液加入到反应杯中，反应过程中有搅拌器加快反应混合液的混合，缩短反应时间。
文档编号G01N21/01GK201527400SQ20092021817
公开日2010年7月14日 申请日期2009年10月20日 优先权日2009年10月20日
发明者冯复兴, 冯翠, 林菁, 金大建, 马志刚 申请人:北京环科环保技术公司