专利名称：水质多组分重金属分析仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种重金属检测仪器，尤其是适于水体的重金属检测仪器。
背景技术：
随着我国工业化得发展，重金属污染越来严重，典型的是水体中汞(Hg)、铬(Cr)、 镉(Cd)、铅(Pb)和类金属砷(As)等含量日益上升，危害人民健康。目前市场上的一些重金属分析仪，其原理一种是采用比色分光法，该种检测仪可测参数单一，监测周期长，受被测水质色度影响大，监测精度得不到可靠保证；第二类仪器分析过程中需要使用剧毒试剂，其废液会对环境产生严重的二次污染物，甚至造成越测越污染的局面；第三类是采用阳极溶出伏安法的分析仪，其核心部件电极都依赖于进口，更换成本高，且中国的水质复杂多样， 该方法只能适应其中某些水质；目前，市场对在饮用水、河流断面地表水监测领域提出了检测限低、高精度的高要求，上述几种方法很难满足要求。
发明内容本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可快速检测多个重金属参数(汞、铬、镉、铅、砷等)，并能广泛应用于地表水、饮用水、工业污染源等多水质领域的分析仪。本实用新型的目的是通过如下技术方案来完成的，水质多组分重金属分析仪，由样品进样模块、传感测量模块、中央控制模块组成；样品进样模块由注射泵连接多通道选择阀，多通道选择阀各端口分别连接汞、铬、镉、铅、砷五种标液瓶及取样瓶，取样泵连接取样瓶；传感测量模块由依次连接的X射线管、样品室、光谱仪组成；注射泵连接样品室；中央控制模块由PC机连接嵌入式控制器，该控制器分别连接注射泵和数据处理模块，数据处理模块连接光谱仪。本实用新型本项目产品可广泛用于水和废水的水质应急监测、比对监测，针对其测量优势及其功能，可主要用于工业污染源、饮用水、河流断面地表水的水质应急监测和比对监测。由于水中重金属元素的存在形式多样，有的离子形式存在；有的以悬浮物形式存在；有的则以沉淀物形式存在。常规测量方法一般只能测定离子形式存在的重金属元素，不能体现水中某种重金属元素的总浓度。本实用新型采用的X射线管荧光分析技术不受固态和离子态存在形式的影响，能够完整检测水样中的重金属元素的总浓度。
图1是本实用新型各模块的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型做详细的介绍如图1所示水质多组分重金属分析仪由样品进样模块、传感测量模块、中央控制模块组成；样品进样模块由注射泵4连接多通道选择阀5，多通道选择阀5各端口分别连接试剂瓶6，试剂瓶分为汞、铬、镉、铅、砷五种标液瓶及取样瓶，取样泵11连接取样瓶，取样泵将受测水样泵压入取样瓶；传感测量模块由依次连接的X射线管8、样品室9、光谱仪10组成；注射泵4连接样品室9，通过多通道连接阀注射泵将定量的水样从试剂瓶泵压入样品室；中央控制模块由PC机1连接嵌入式控制器2，该控制器2分别连接泵阀控制器3和数据处理模块7，泵阀控制器3连接注射泵4，数据处理模块7连接光谱仪10。传感测量模块由X射线管、样品室和光谱仪构成，这种独立分散设计使得系统维护简单，样品不会对任何部件产生腐蚀或干扰，提高了检测精度，延长了产品的使用寿命。本发明的工作过程如下嵌入式控制器控制注射泵将取样瓶中的水样泵人样品室，然后X射线管产生入射 X射线(一次X射线)，激发样品室中的被测样品水样。受激发的样品中的每一种元素会放射出二次X射线，由于元素的原子受到高能辐射激发而引起内层电子的跃迁，同时发射出具有一定特殊性波长的X射线，根据莫斯莱定律，荧光X射线的波长λ与元素的原子序数Z 有关，其数学关系如下λ =K(Z-S)-2，式中K和S是常数。根据量子理论，X射线可以看成由一种量子或光子组成的粒子流，每个光具有的能量为E = hv = hc/λ，式中，E为X射线光子的能量，单位为keV ；h为普朗克常数；ν为光波的频率；C为光速。因此，不同元素所放射出的二次X射线具有特定的能量特性或波长特性。所以只要测出荧光X射线的波长或者能量就可以测定受测元素的种类。此外，荧光X射线的强度与相应元素的含量有一定的关系，据此，可以进行元素定量分析。过程中，样品水样经过X射线照射，随后光谱仪探测这些放射出来的二次X射线，然后数据处理模块分析其能量及数量，并将数据通过嵌入式控制器传输给PC机，PC机根据标液参考曲线，结合所得数据将其转换成样品中所含各种元素的种类及含量。大多数光源传感器的性能指标都会随着温湿度等的差异而产生变化，从而影响检测精度。本发明采用调零算法和标液参比技术，结合标液参比的方法，各个重金属监测参数均对应一个特定的标液，使得参考曲线精确，浓度相关性好，很好的解决了此方面的问题。调零算法和标液参比技术包含三个步骤。首先，在系统每次测量前，按设定的PC 机软件程序控制注射泵、多通道选择阀往样品室注入一定体积的去离子水，打开X射线管， 此时光谱仪会探测到一定能量EX，软件中事先设好一能量常量为E0，调节X射线管电流，EX 会随着X射线管电流的变化而变化，当EX读数等于EO时，PC机软件会自动记录此时X射线管的电流II，排空样品室。然后，往样品室注入同体积的与被测因子(汞、铬、镉、铅、砷五种之一)相对应的标液，用Il开启X射线管，记录光谱仪探测器的能量，软件自动校准曲线，排空并清洗样品室。再往样品室注入同体积的被测样品水样，用Il开启X射线管，记录光谱仪探测器的能量，用先前的校准曲线换算出被测样品的浓度，排空并清洗样品室。上述三个步骤即为一个分析流程，每个因子的分析流程都与上述相同。
权利要求1.水质多组分重金属分析仪，其特征在于由样品进样模块、传感测量模块、中央控制模块组成；样品进样模块由注射泵连接多通道选择阀，多通道选择阀各端口分别连接试剂瓶，试剂瓶分为汞、铬、镉、铅、砷五种标液瓶及取样瓶，取样泵连接取样瓶；传感测量模块由依次连接的X射线管、样品室、光谱仪组成；注射泵连接样品室；中央控制模块由PC机连接嵌入式控制器，该控制器分别连接泵阀控制器和数据处理模块，泵阀控制器连接注射泵，数据处理模块连接光谱仪。
专利摘要本实用新型涉及适于水体的重金属检测仪器。水质多组分重金属分析仪由样品进样模块、传感测量模块、中央控制模块组成；样品进样模块由注射泵连接多通道选择阀，多通道选择阀各端口分别连接试剂瓶，试剂瓶分为汞、铬、镉、铅、砷五种标液瓶及取样瓶，取样泵连接取样瓶；传感测量模块由依次连接的X射线管、样品室、光谱仪组成；注射泵连接样品室；中央控制模块由PC机连接嵌入式控制器，该控制器分别连接泵阀控制器和数据处理模块，泵阀控制器连接注射泵，数据处理模块连接光谱仪。本实用新型可主要用于工业污染源、饮用水、河流断面地表水的水质应急监测和比对监测。
文档编号G01N23/223GK202339327SQ201120159550
公开日2012年7月18日 申请日期2011年5月17日 优先权日2011年5月17日
发明者张旭 申请人:杭州浩通仪器仪表有限公司