海水总氮含量的测试方法与流程

本发明涉及海水水质检测领域，尤其涉及一种海水总氮含量测试方法。

背景技术

总氮作为海洋环境监测的重要组成部分，由人工采样和实验室分析为主，近年来，随着智能化海洋环境要素多平台传感技术、数据实时通信技术、规范化数据共享以及信息服务技术的发展，急需建立海洋环境监测系统，进而实现海洋环境的综合、连续、实时、精准观测。海水总氮的测定向自动化监测以及智能化和网络化为主的监测方向发展。

国内外已有很多关于总氮水质在线分析仪的研究，总氮水质在线分析仪的采用主要分析方法有：（1）过硫酸钾消解-分光光度法；（2）密闭燃烧氧化-化学发光分析法。从原理上讲，过硫酸盐消解－分光光度法是在线总氮总磷分析的主选方法，也是各国的法定方法。基于密闭燃烧氧化－化学发光分析法的总氮在线分析仪主要限于日本，是日本工业规格协会（jis）认可的方法。

随着总氮在线自动监测仪的广泛应用，国内市场上各品牌的设备，其各项性能指标、操作使用越来越规范简单，但在应用与发展方面仍有许多问题需要进一步认识与改进，以更好地满足中国水质在线自动分析仪的要求。

按照国家标准测试总氮时，要用未经处理的原位水样进行测试。目前总氮在线仪器为了避免浑浊水体堵塞管路，大都会配备样品前处理装置，如日本岛津的tnp-4110采样时会通过50目的滤网去除较大的固体杂质，再利用高速搅拌刀粉碎样品的悬浮颗粒，通过均化器处理后，进行抽水测试，采样后用清洗水清洗滤网及样品处理部分，等待下次抽水。由于中国水系众多水体复杂，水样通过前处理器势必会造成一部分氮的损失，影响结果判定。

通过对海水总氮在线仪器的测试分析发现，各仪器在用无机标准溶液做性能指标验证时基本能符合要求，但是采用甘氨酸配制的有机氮标准液测试时，相对误差高值能达30～50%。究其原因，一方面是测定过程中，海水样品未按照国标方法要求，消解温度达到120℃反应30分钟，造成有机态氮不能消解完全；另一方面是水样中的总氮经氧化消解为硝酸盐后，采用紫外还原的方法，将硝酸盐还原为亚硝酸盐测试，由于受到紫外灯强度、照射时间、样品与光源距离等因素的影响，硝酸盐不能被完全还原为亚硝酸盐。因此，消解率和还原率低造成海水总氮在线仪器的准确度和重复性不能符合测试需求。

现有用于海水总氮监测的设备，以柜式机或台式机为主，体积大，不适用于在线浮标、监测船。

总氮在线监测设备国外品牌价格昂贵，采购周期长，运行维护成本高。国内品牌产品虽然价格便宜，维护成本低，但是测试稳定性差，故障率偏高。

针对目前国内市场上总氮水质在线分析仪存在的问题，本发明的目的在于提供一种用于检测海水中的总氮含量的装置，主要由采样系统、水样处理系统、检测系统以及数据采集、处理与传输系统等组成，可用于自动连续测定海水、饮用水、地表水、地下水、市政废水、工业污水中的总氮浓度，以解决市场上的设备不能用于海水总氮的测试或者测试准确度低、重复性差等问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种海水总氮含量的测试方法，包括绘制总氮吸光度-浓度关系曲线程序和海水总氮测试程序，所述绘制总氮吸光度-浓度关系曲线程序包括以下步骤：

步骤1：抽取纯水润洗管路后，信号处理系统接收通过消解罐的投射出来的光线，并记录当前采集到的光线强度、关闭纯水管路、排出消解罐中的润洗液的步骤的步骤；

步骤2：抽取已知浓度的硝酸盐标准溶液到消解罐，再抽取一定体积的消解液到消解罐，鼓入一定量的空气，混合均匀，再控制消解罐内的液体温度在第一预设温度范围经第一预设时间后，再将消解罐内的液体温度降至第二预设温度的步骤；

步骤3：抽取一定体积的还原液到消解罐，鼓入一定量的空气，混合均匀，之后控制消解罐内的液体温度第二预设温度保持第二预设时间，再将消解罐内的液体温度降至室温，再抽取一定量的显色剂剂到消解罐并鼓入一定量的空气，混合均匀，再静置显色经第三预设时间的步骤；

步骤4：开启光源，采集透射光强度i1，再排出消解罐中的混合溶液，关闭光源，计算吸光度值的步骤；

步骤5：选择一系列不同浓度的硝酸盐标准溶液，重复执行上述步骤1-4，再根据不同浓度的列硝酸盐和吸光度的对应关系，绘制总氮吸光度-浓度关系曲线；

所述海水总氮测试程序包括以下步骤：

步骤6：抽取纯水润洗管路、信号处理系统待接收到稳定的通过消解罐的投射出来的光线转化的信号后，记录当前采集到的光线强度，记为入射光强i2，关闭纯水管路和光源，排出消解罐中的润洗液的步骤；

步骤7：抽取一定体积的海水样品到消解罐，再抽取一定体积的消解液到消解罐，鼓入一定量的空气，混合均匀，再控制消解罐内的液体温度在第一预设温度范围经第一预设时间后，将消解罐内的液体温度降至第二预设温度的步骤；

步骤8：抽取一定体积的还原液到消解罐，鼓入一定量的空气，混合均匀后，控制消解罐内的液体温度第二预设温度保持第二预设时间，再将消解罐内的液体温度降至室温，抽取一定量的显色剂剂到消解罐，再次鼓入一定量的空气，混合均匀后，静置显色第三预设时间的步骤；

步骤9：采集透射光强度i3后，排出消解罐中的混合溶液，关闭光源，计算吸光度值，并根据总氮浓度-吸光度关系曲线，计算样品中的总氮含量的步骤；

进一步，所述第一预设温度为120～124℃，所述第一预设时间为30分钟,所述第二预设温度为60℃，所述第二预设时间为20分钟，所述第三预设时间为15分钟。

进一步，所述消解罐为石英玻璃罐，控制石英玻璃罐内的液体温度升高的方式为脉冲式控制加热丝的方式，所述石英玻璃罐内的降低液体温度的装置为风冷装置

本发明还提供一种海水总氮含量在线检测装置，包括有进样通道和排样通道的注射泵，所述排样通道与中心通道相连接，所述中心通道还连接有多个通道，其特征在于，所述多个通道的其中一个通道与连接有测试装置的反应显色装置相连接，所述反应显色装置包括与风冷装置相连接的包括上盖和下盖的缠绕加热丝的消解罐，所述消解罐还连接有气泵，所述测试装置包括光源和光接收器，所述光源正对消解罐的光入射口，所述光接收器正对消解罐的光出射口，所述光接收器与信号处理系统相连接。

进一步，所述测试装置的上端和下端分别与所述气泵相连接。

进一步，所述测试装置的下端连接有排液三通阀，其常闭通道连接排废液管，常开通道通过单向阀与所述气泵相连接。

进一步，所述测试装置的上端连接有排气三通阀，所述排气三通阀的常闭通道连接气泵、常开通道连接排气管。

本发明具有的优点和积极效果是：

本发明的方法和装置，可用于自动连续测定海水、饮用水、地表水、地下水、市政废水、工业污水中的总氮浓度，解决了不能用于海水总氮的测试的问题，测试准确度高、重复性好等问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术实施例，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明海水总氮含量在线检测装置的示意图；

图2是本发明总氮吸光度-浓度工作曲线测试流程图；

图3是本发明海水样品中的总氮含量测试流程图；

图中，注射泵1，纯水电磁阀2，储液环3，多通道切换阀4，，气泵8，上盖51，缠绕加热丝的石英玻璃罐52，下盖53，风冷装置54，光源61，光接收器62，排气三通阀71，排液三通阀72，单向阀73。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术实施例和优点更加清楚，以下将参照本发明实施例中的附图，通过实施方式清楚、完整地描述本发明的技术实施例，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1，如图1所示，一种海水总氮在线检测装置，包括注射泵1、纯水电磁阀2、储液环3、多通道切换阀4、反应显色装置、测试装置、排气三通阀71、排液三通阀72、单向阀73和气泵8。

所述注射泵1的进样通道和纯水电磁阀2连接，用于抽取纯水。所述注射泵1的排样通道和纯水储液环3连接，用于抽取纯水。

所述储液环3与多通道切换阀4的中心通道连接，用于抽取试剂和样品。

所述多通道切换阀4的一个通道与反应显色装置连接，用于加入样品及试剂，其余通道分别连接不同的反应试剂。

所述反应显色装置上端与排气三通阀71连接。所述反应显色装置包括上盖51、缠绕加热丝的石英玻璃罐52、下盖53和风冷装置54。

所述测试装置包括光源61和光接收器62。光源61正对石英玻璃罐52的所述光入射口，发射光线照射石英消解罐内的液体。光接收器62正对石英玻璃罐52的所述光出射口，接收通过光出射口射出的光线，并转换成电信号，输出至信号处理系统。

所述排气三通阀71，其常闭通道连接气泵8，常开通道连接排气管、另一通道连接消解罐上端51。

所述排液三通阀72，其常闭通道连接排废液管，常开通道连接单向阀73、另一通道连接石英玻璃罐下端53。

所述单向阀73，连接气泵8和三通阀72。

所述气泵8，用来通过三通阀71和三通阀72向反应显色装置内鼓气。

实施例2

如图2、3所示，通过本装置对样品溶液中的总氮含量的监测方法进行详细阐述。

利用不同浓度的硝酸盐标准溶液绘制出总氮吸光度-浓度关系曲线，测试流程如图2所示，包括以下步骤。

开启纯水电磁阀、光源和注射泵，抽取纯水润洗管路；

通过光电二极管接收通过石英玻璃罐的投射出来的光线，待信号处理系统接收到稳定的信号后，记录当前采集到的光线强度，记为入射光强i1，关闭纯水电磁阀和光源；

开启排液三通阀，排出石英玻璃罐中的润洗液；

开启注射泵，抽取已知浓度的硝酸盐标准溶液到石英玻璃罐；

抽取一定体积的消解液到石英玻璃罐，鼓入一定量的空气，混合均匀；

脉冲式控制加热丝的通电状态，进而控制消解罐内的液体温度在120～124℃范围30分钟；

开启风冷装置，将石英玻璃罐内的液体温度降至60℃；

抽取一定体积的还原液到石英玻璃罐；

鼓入一定量的空气，混合均匀；

脉冲式控制加热丝的通电状态，进而控制消解罐内的液体温度60℃保持20分钟；

开启风冷装置，将石英玻璃罐内的液体温度降至室温；

抽取一定量的显色剂剂到石英玻璃罐；

鼓入一定量的空气，混合均匀；

静置显色15分钟；

开启光源，采集透射光强度i2；

开启排液三通阀，排出石英玻璃罐中的混合溶液，关闭光源，计算吸光度值；

选择一系列不同浓度的硝酸盐标准溶液，重复执行上述步骤；

根据一系列硝酸盐浓度和吸光度的对应关系，绘制总氮吸光度-浓度关系曲线。

海水样品中的总氮含量测试流程如图3所示，包括以下步骤：

开启纯水电磁阀、光源和注射泵，抽取纯水润洗管路；

通过光电二极管接收通过石英玻璃罐的投射出来的光线，待信号处理系统接收到稳定的信号后，记录当前采集到的光线强度，记为入射光强i3，关闭纯水电磁阀和光源；

开启排液三通阀，排出石英玻璃罐中的润洗液；

开启注射泵，抽取一定体积的海水样品到石英玻璃罐；

抽取一定体积的消解液到石英玻璃罐，鼓入一定量的空气，混合均匀；

脉冲式控制加热丝的通电状态，进而控制消解罐内的液体温度在120～124℃范围30分钟；

开启风冷装置，将石英玻璃罐内的液体温度降至60℃；

抽取一定体积的还原液到石英玻璃罐；

鼓入一定量的空气，混合均匀；

脉冲式控制加热丝的通电状态，进而控制消解罐内的液体温度60℃保持20分钟；

开启风冷装置，将石英玻璃罐内的液体温度降至室温；

抽取一定量的显色剂剂到石英玻璃罐；

鼓入一定量的空气，混合均匀；

静置显色15分钟；

开启光源，采集透射光强度i4；

开启排液三通阀，排出石英玻璃罐中的混合溶液，关闭光源，计算吸光度值；

根据总氮浓度-吸光度关系曲线，计算样品中的总氮含量。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。