水中重金属自动检测器的制作方法

本发明涉及水质检测。更具体地说，本发明涉及一种水中重金属自动检测器。

背景技术：

1、随着工业的发展，给人们的生活带来极大的便利，但同时也给环境带来极大的污染，特别是重金属污染，给人们的健康带来极大的威胁。一般来说，重金属是指比重大于5g/cm3、原子量大于55的金属元素，地下水重金属污染的主要金属元素包括：cr(铬)、mn(锰)、ni(镍)、cu(铜)、zn(锌)、as(砷)、se(硒)、cd(镉)、hg(汞)、pb(铅)等。地下水的重金属污染将会使得土壤污染，使得农作物中的重金属元素含量超标，例如镉大米。同时，地下水作为饮用水的重要水源，人体引用后使得体内的重金属元素含量超标将会导致严重的健康问题，例如重金属cr，虽然是人体必须的微量元素，但是一旦超标，对人体将会有致癌作用。总之，由于人类处于食物链的顶端，不管重金属污染于食物链的哪一个环节，最终都将对人类造成难以挽回的伤害。在环境检测保护工作中最大的难题之一就是重金属污染，由于重金属不溶于水的特性，重金属在水中进行长时间的游离且不会分解。经过一段时间的堆积，对水质的破坏功力极为强大。因此，进行地下水重金属污染监测是十分必要的，对环境可持续发展具有重大意义。一方面，进行重金属污染监测可以为开展地下水污染防护与治理提供有效的数据支持，另一方面，也为重金属污染的地区提供了有效的自动监测手段。

2、目前应用于重元素测量分析的方法主要有原子荧光光谱法(afs)、原子吸收光谱法(aas)、电感耦合等离子体原子发射光谱法(icp-aes)、微波等离子体原子发射光谱法(mp-aes)、电感耦合等离子体质谱法(icp-ms)、伏安法(sv)、比色法(colorimetry)。其中，电化学分析法是近年来发展较快的一种方法，也是目前水中重金属监测中主要应用的方法。电化学方法在测量重金属离子方面有许多优势：例如极高的灵敏度、检测速度快等。但是电化学法在进行监测分析时会造成二次污染，这在一定程度上有悖于开展重金属在线监测研究的初衷。另外，电化学方法也有一些需要克服的缺点，比如冗长的电极制备与处理步骤以及需要精密仪器。因此，我们急需一种操作简便、运行成本低、不会造成二次污染、可分析元素范围广、可同时监测多种元素，并且可用于在线监测的重金属分析方法。

3、综上所述，在现有的重金属检测技术领域中，在地下水污染严重的地区，地下水重金属监测对低浓度的地下水重金属监测不准确，地下水重金属监测设备存在灵敏度低、稳定性差、自动化程度低、远程控制不可靠、数据传输不发达的问题，不能满足切实的地下水检测需求。目前地下水环境监测主要依靠现场采样、实验室分析的方式进行污染物含量的识别。经采集的地下水样品检测目前多采用异位实验室内大型设备进行分析，存在样品转运困难、周期长以及费用高等缺点。而便携式重金属检测装备多数基于阳极溶出伏安法，需要将地下水样品采集至地面，通过添加电解质、标准物质，对电极进行镀汞膜修饰等步骤进行检测，单次只能检测一种重金属，操作繁琐，检测精度较差，且无法实现原位检测和重金属的形态分析。而地下水样品重金属毒性主要取决于重金属的形态，但便携式地下水重金属原位一体化多通道并行的总量与形态检测的装置还未见报道，而激光诱导分子荧光光谱法(lifs)有望实现这一功能。

4、现有技术中，如申请公布号为cn102445488a的中国专利中公开了一种基于阳极溶出伏安法的多参数水质重金属自动在线监测仪，但其仅含有一个工作电极，每次检测前需电镀新膜，检测后需擦除旧膜，使检测效率较低，且不同样品之间容易污染，降低了检测准确率。

技术实现思路

1、本发明的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。

2、本发明还有一个目的是提供一种水中重金属自动检测器，其以阳离子溶出伏安法为基础，实现了在线、实时、连续监测水体重金属的自动化，具有功耗低、小型化、集成化的优势，且安装有多个检测膜片，可连续检测多个样品，大大提高了检测效率。

3、为了实现本发明的这些目的和其它优点，提供了一种水中重金属自动检测器，包括柜体，所述柜体内设置水样预处理模块、检测模块和控制模块；

4、其中，所述水样预处理模块包括定量混合容器，其安装于柜体的底部；

5、所述检测模块设置有固定安装于柜体中部的电极片夹，所述柜体内还设置有两条相互平行的水平滑轨，所述电极片夹位于两水平滑轨之间，三者相互平行，两条水平滑轨上分别滑动安装推动器、以及与所述定量混合容器连通的检测池，所述推动器与检测池处于同一竖直面上，并由电机驱动沿水平滑轨同步滑动，所述定量混合容器与检测池的连通管道上设置有注射泵，所述电极片夹上并排滑动安装有多个电极片插座，每个电极片插座内插紧固定有检测膜片，所述推动器设置有垂直向下延伸的电动伸缩杆，每个电极片插座的顶部均安装有接触器一，所述电动伸缩杆的外周活动套设有接触器二；

6、所述控制模块设置中央处理器，其与所述定量混合容器电连接，控制水样的吸取和预处理，制成检测液；与所述注射泵电连接，控制由定量混合容器向检测池内注射检测液；与电机电连接，控制推动器与检测池沿水平滑轨同步移动；与所述电动伸缩杆、多个接触器一、以及接触器二电连接，当接触器二与任一接触器一接触时，控制电动伸缩杆伸长推动对应的电极片插座和检测膜片向下伸入检测池并浸入检测液中。

7、优选的是，两水平滑轨内分别安装有与推动器和检测池连接的滑块，两滑块之间固接有连接件，所述连接件开设有与两水平滑轨平行的螺纹孔，螺纹孔内匹配转动穿设有螺杆，所述螺杆的端部与电机的转轴同轴固接，由电机驱动螺杆转动。

8、优选的是，所述电极片夹上开设有多个上下贯通的圆柱形的孔洞，孔洞的内壁底端设置有垂直于侧壁向内延伸的环形限位沿，所述电极片夹的侧壁设置有多个相互平行的矩形开口，其分别与多个孔洞一一对应连通，每个接触器一的一侧超出电极片插座设置有延伸部，所述延伸部活动穿过对应的矩形开口并设置有连杆，所述连杆匹配滑动容纳入对应的孔洞内，所述连杆的底端外周套设有弹簧，连杆的底部穿出所述孔洞，且弹簧底端限位抵接于环形限位沿上。

9、优选的是，每个接触器一上安装电信号导通板一，所述接触器二上安装电信号导通板二，所述中央处理器与多个电信号导通板一、以及电信号导通板二电连接，当接触器二与相应的接触器一接触时，电信号导通板一与电信号导通板二连接导通，电动伸缩杆伸长伸入对应的孔洞内，并推动所述延伸部连同电极片插座向下移动，相应的检测膜片向下伸入检测池并浸入检测液中，所述检测膜片上富集的电化学信号通过信号线缆传输至中央处理器。

10、优选的是，所述控制模块还设置有与中央处理器电连接的恒电位仪模块、电源模块，所述柜体的侧壁设置有触摸屏、usb接口、交流电源接口和电源开关，所述触摸屏作为控制操作面板与中央处理器电连接，所述电源模块与交流电源接口、电源开关电连接。

11、优选的是，所述柜体内还设置有相互电连接的分析模块和通信模块，所述分析模块与中央处理器电连接，用于接受中央处理器收集的电化学信号，并对其进行处理分析，形成不同的图标模式，传输至触摸屏实时显示，或通过通信模块传输至远程终端。

12、优选的是，所述检测池的顶部设置有开口的搅拌腔体，底部设置有封闭的驱动腔体，所述驱动腔体内通过马达驱动安装有转盘，转盘的顶部安装有磁铁，所述搅拌腔体内放置有与所述磁铁磁力吸引的转子。

13、优选的是，所述检测膜片为一次性无汞膜片电极。

14、本发明至少包括以下有益效果：

15、第一、本发明所述水中重金属自动检测器在控制模块控制下，可实现循环检测，一个循环周期约20min。

16、第二、本发明采用一次性无汞膜片电极，通过原位或者非原位成膜技术在工作电极上生成一层纳米膜，极大提高了检测灵敏度和稳定性，且电极片夹上安装有多个检测膜片，可连续检测多个样品，大大提高了检测效率，连续检测时便于测定样品的平行样，进行数据的对比分析。

17、第三、所述检测池内置磁力搅拌，搅拌速率可控，极大缩短了富集时间，加快检测速度。第四、本发明所述水中重金属自动检测器富集搅拌、电化学检测、清洗以及数据处理于一体，具有集成度高、安全可靠等特点，所提供的检测方法快速、精确。

18、第五、本发明以阳离子溶出伏安法为基础，实现了在线、实时、连续监测水体重金属的自动化，设备具有功耗低、小型化、集成化的优势，非常适合水体重金属现场实时监测领域，具有广阔的应用前景。

19、本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。