专利名称:一种便携式重金属快速检测仪的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供的一种便携式重金属快速检测仪，采用阳极溶出伏安法快速检测重金属含量，检测速度快、灵敏度高、检出限低、安全可靠，可以对水体、食品、化妆品、环境中的重金属进行快速、精确的检测。包括主机和电解装置；主机包括外壳、置于壳内的工作主板，以及与工作主板连接的触摸液晶屏、电源开机键、对外接口；工作主板包括依次连接的单片机、D/A模块、恒电位电路模块、电流转化模块和A/D模块，A/D模块再连接单片机，还包括与单片机连接的电源系统；电解装置包括电缆线、电极座、电极、底座、电解池杯；电缆线一端连接主机的对外接口，另一端连接固定在电极座上的电极，电解池杯放在底座上，用于盛放待测溶液以及伸入的电极。
【专利说明】一种便携式重金属快速检测仪
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种检测仪，特别是一种便携式重金属快速检测仪。
【背景技术】
[0002] 重金属是指比重大于4或5的金属元素，约有45种，如铜、铅、锌、铁、钴、镍、钒、 铌、钽、钛、锰、镉、汞、钨、钼、金、银等。尽管锰、铜、锌等重金属是生命活动所需要的微量元 素，但是大部分重金属如汞、铅、镉等并非生命活动所必需，而且所有重金属超过一定浓度 都对人体有害。
[0003] 重金属广泛存在于自然界中，由于人类对重金属的开采、冶炼、加工及商业制造活 动日益增多，造成不少重金属如铅、汞、镉、钴等进入大气、水、土壤中，尤其是对农作物的污 染更为严重。重金属对农作物的污染是以化学的形态进入到食物中的，通过简单的浸泡和 洗涤并不能去除，重金属无法进行生物降解，通过食物链的作用后在人体中蓄积。重金属在 人体内能和蛋白质及各种酶发生强烈的相互作用，使它们失去活性，也可以在人体的某些 器官中富集，如果超过人体所能耐受的限度，会造成人体急性中毒、亚急性中毒、慢性中毒 等，对人体会造成很大的危害。因此准确而快速地检测水、食品中重金属元素的含量，对于 水质安全、食品质量评价、生态环境考查和人类健康保护都有极其重要的意义。
[0004] 目前，用于痕量重金属检测的方法主要有原子吸收、原子荧光、电感耦合等离子体 等光谱分析方法，电感耦合等离子体质谱法，以及紫外-可见光分光光度法等。这些方法所 需的仪器本身通常耗资昂贵，运行费用高，需要具备熟练的操作经验和足够的工作空间，在 实现大范围检测时比较费时、费力；有的不能进行多组分或多元素分析；有的会因元素、光 谱等干扰而无法测定；更不能达到现场检测的目的。
[0005] 电化学分析方法是根据物质在溶液中和电极上的电化学性质为基础建立起来的 一种分析方法。电化学分析法应用于检测重金属主要包括溶出伏安法、极谱法、电位分析 法、电导分析法等。溶出伏安法是一种十分灵敏的痕量分析方法，不仅灵敏度高，分辨率好， 可以同时测定多种金属，不受浊度、色度等影响，易于实现现场、快速、实时、在线、连续和自 动化检测，符合目前的发展方向，该方法可应用于环境应急监测、自来水检测、食品、制药、 医院废水监测等方面。 实用新型内容
[0006] 本实用新型提供了一种便携式重金属快速检测仪，采用阳极溶出伏安法快速检测 重金
[0007] 属含量，检测速度快、集成度高、灵敏度高、检出限低、分辨率好、安全可靠，可以对
[0008] 水体、食品、化妆品、环境中的重金属进行快速、精确的检测。
[0009] 本实用新型的技术方案是：
[0010] 一种便携式重金属快速检测仪，其特征在于，包括主机和电解装置；所述主机包括 外壳、置于壳内的工作主板，以及与工作主板连接的触摸液晶屏、电源开机键、对外接口；所 述工作主板包括依次连接的单片机、D/A模块、恒电位电路模块、电流转化模块和A/D模块， 所述A/D模块再连接单片机，还包括与单片机连接的电源系统；所述电解装置包括电缆线、 电极座、电极、底座、电解池杯；所述电缆线一端连接主机的对外接口，另一端连接固定在电 极座上的电极，所述电解池杯放在底座上，用于盛放待测溶液以及伸入的电极，在工作主板 的控制下，在一定电位下使待测溶液电沉积到电极上，再反向扫描电位，同时采集记录沉 积物质溶出的电流峰值，获得溶出伏安曲线，通过峰值电流与物质浓度正比例关系，测定 出电解池杯中的待测溶液的重金属含量；所述触摸液晶屏连接工作主板的单片机，用于显 示开机信息和系统自检结果，并将经工作主板处理后的数据显示在屏幕上。
[0011] 所述工作主板还包括分别与单片机连接的GPS模块、GPRS通讯模块，用于通过无 线网络传送测量结果。
[0012] 所述触摸液晶屏为电容屏或者电阻屏。
[0013] 所述电极座上安装有搅拌器，根据设定的程序对盛放在电解池杯中的待测溶液进 行搅拌，转速可调，范围为l〇〇-l〇〇〇r/min。
[0014] 所述电源系统连接充电电池或22V交流电源。
[0015] 所述电源开机键连接工作主板的电源系统，可以安装在主机的俯视面、仰视面、左 侧面或者右侧面。
[0016] 本实用新型的技术效果：
[0017] 本实用新型提供的一种便携式重金属快速检测仪，采用阳极溶出伏安法快速检测 重金属含量，克服了大型化学仪器检测存在的体积庞大、仪器昂贵、运行费用高、检测步骤 繁琐和不适合现场快速检验等缺点，该仪器小型化设计，携带方便，性能稳定质量可靠，集 富集搅拌、电化学检测、数据处理于一体，集成度高、操作简便、灵敏度高、检测速度快、分辨 率好、安全可靠，同时测定多种重金属元素，可应用于食品安全、环境监测、化妆品检测、化 工等领域，对水体、食品、化妆品、环境中的重金属进行快速、精确的检测。本实用新型的重 金属快速检测仪使用触摸液晶屏，取代了机械式的按钮面板，触摸屏是一种最新的电脑输 入设备，它是目前最简单、方便、自然的一种人机交互方式。触摸屏具有坚固耐用、反应速度 快、节省空间、易于交流等许多优点。本实用新型的还包括GPS模块、GPRS通讯模块，可以 通过无线网络传送测量结果。重金属快速检测仪的探头上安装有搅拌器，它会根据设定的 程序进行搅拌和停止，转速可调，减少了富集需要的时间，提高了检测速度。
【附图说明】
[0018] 图1为本实用新型的便携式重金属快速检测仪的结构示意图；
[0019] 图2为本实用新型的便携式重金属快速检测仪的俯视图；
[0020] 图3为本实用新型的便携式重金属快速检测仪的工作主板原理图。
【具体实施方式】
[0021] 下面结合附图和实施例，对本实用新型进行详细描述。
[0022] 如图1、图2所示，是本实用新型的便携式重金属快速检测仪的结构示意图。本实 用新型的便携式重金属快速检测仪包括主机和电解装置两个部分。其中主机包括外壳101、 内置的工作主板102、外壳的正面是触摸液晶屏103、外壳侧面有电源开机键104、电源接口 105、以及对外接口，包括USB接口 106和电解装置接口 107。电源开机键104连接工作主板 的电源系统，可以安装在主机的俯视面、仰视面、左侧面或者右侧面。
[0023] 如图3所示，是本实用新型的便携式重金属快速检测仪的工作主板原理图。所述 工作主板102包括依次连接的单片机202、D/A模块205、恒电位电路模块206、电流转化模 块207和A/D模块208, A/D模块208再连接单片机202,还包括与单片机连接的电源系统； 电源系统连接充电电池或22V交流电源，为检测仪提供电源；单片机是基于C8051系列芯 片的处理器，可满足仪器控制、数据采集和数据处理、数据显示的需求；还包括触摸液晶屏 203,连接工作主板的单片机，用于显示开机信息和系统自检结果，并将经工作主板处理后 的数据显示在屏幕上；还包括分别与单片机连接的GPS模块201、GPRS通讯模块204,用于 通过无线网络传送测量结果。
[0024] 电解装置包括电缆线、电极座、电极、底座、电解池杯；电缆线一端连接主机的对 外接口，另一端连接固定在电极座上的电极，电解池杯放在底座上，用于盛放待测溶液以及 伸入的电极，在工作主板的控制下，在一定电位下使待测溶液电沉积到电极上，再反向扫 描电位，同时采集记录沉积物质溶出的电流峰值，获得溶出伏安曲线，通过峰值电流与 物质浓度正比例关系，测定出电解池杯中的待测溶液的重金属含量。电极座上安装有搅 拌器，它会根据设定的程序对盛放在电解池杯中的待测溶液进行搅拌，转速可调，范围为 100-1000r/min，减少了富集需要的时间，提高了检测速度。
[0025] 本实用新型的便携式重金属快速检测仪的操作步骤如下：
[0026] 1、处理电极：将麂皮平铺在实验台上，取些抛光粉撒在麂皮上，取少量的去离子水 撒在抛光粉上，将电极在上面磨1分钟，然后用去离子水冲洗干净。
[0027] 2、电解池杯中加入IOml待测金属对应的电解液，再加入IOml待测溶液，确保溶液 浸过电极；将电解池杯放到固定底座上。
[0028] 3、将主机上的电源开机键打开，屏幕上显示开机信息和系统自检的结果。系统通 过自检后，设置要测定重金属的相应具体参数，启动测试的程序，进行检测，经工作主板处 理后的数据显示在屏幕上。
[0029] 实施例1本重金属快速检测仪检测重现性实验
[0030] Pb2+铅标准溶液：20mg/L(国家环境保护总局标准样品，按浓硝酸和纯水体积比1 : 99配制溶液）。取20mg/L Pb2+铅标准溶液IOul定容至IOml备用。
[0031] 取IOml的0. lmol/L pH 4. 0的醋酸-醋酸钠缓冲液加入电解池杯中作为电解质 检测液（电解液），将IOml铅标准液加入电解池杯中。将主机上的电源键打开，将仪器预 热，启动检测的软件，设置测定铅的具体参数。启动测试的程序，进行检测，经工作主板处理 后的数据显示在屏幕上。重复上述步骤6次，通过得到的实验数据可以看出，RSD〈5 %，说明 该仪器的重复性良好。
[0032] 表1重复性实验数据
[0033]
【权利要求】
1. 一种便携式重金属快速检测仪，其特征在于，包括主机和电解装置；所述主机包括 外壳、置于壳内的工作主板，以及与工作主板连接的触摸液晶屏、电源开机键、对外接口；所 述工作主板包括依次连接的单片机、D/A模块、恒电位电路模块、电流转化模块和A/D模块， 所述A/D模块再连接单片机，还包括与单片机连接的电源系统；所述电解装置包括电缆线、 电极座、电极、底座、电解池杯；所述电缆线一端连接主机的对外接口，另一端连接固定在电 极座上的电极，所述电解池杯放在底座上，用于盛放待测溶液以及伸入的电极，在工作主板 的控制下，在一定电位下使待测溶液电沉积到电极上，再反向扫描电位，同时采集记录沉 积物质溶出的电流峰值，获得溶出伏安曲线，通过峰值电流与物质浓度正比例关系，测定 出电解池杯中的待测溶液的重金属含量；所述触摸液晶屏连接工作主板的单片机，用于显 示开机信息和系统自检结果，并将经工作主板处理后的数据显示在屏幕上。2. 根据权利要求1所述的便携式重金属快速检测仪，其特征在于，所述工作主板还包 括分别与单片机连接的GPS模块、GPRS通讯模块，用于通过无线网络传送测量结果。3. 根据权利要求1所述的便携式重金属快速检测仪，其特征在于，所述触摸液晶屏为 电容屏或者电阻屏。4. 根据权利要求1所述的便携式重金属快速检测仪，其特征在于，所述电极座上安装 有搅拌器，根据设定的程序对盛放在电解池杯中的待测溶液进行搅拌，转速可调，范围为 100-1000r/min〇5. 根据权利要求1所述的便携式重金属快速检测仪，其特征在于，所述电源系统连接 充电电池或22V交流电源。6. 根据权利要求1所述的便携式重金属快速检测仪，其特征在于，所述电源开机键连 接工作主板的电源系统，可以安装在主机的俯视面、仰视面、左侧面或者右侧面。
【文档编号】G08C17-02GK204269591SQ201420513939
【发明者】傅晓春, 桑黎川, 邱岩岩, 于宽, 徐海芳 [申请人]北京智云达科技有限公司