在線二氧化硅分析儀及水質(zhì)中二氧化硅含量分析方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種在線二氧化硅分析儀及二氧化硅含量分析方法，采用了化學(xué)發(fā)光原理，即水樣中的硅生成雜多酸后氧化發(fā)光劑發(fā)光，發(fā)光強(qiáng)度與硅含量成對(duì)應(yīng)關(guān)系，用光電元件測(cè)出發(fā)光強(qiáng)度并與儀器內(nèi)存的標(biāo)準(zhǔn)曲線加以對(duì)照，顯示打印出硅酸根含量。所述系統(tǒng)包括：化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)用于完成化學(xué)反應(yīng)的全過(guò)程。光電測(cè)量系統(tǒng)用于將化學(xué)發(fā)光的光強(qiáng)度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)?？刂坪蛿?shù)據(jù)處理系統(tǒng)，用于在專用軟件控制下，控制器接收各個(gè)水位、溫度、水流、光電流等傳感器發(fā)出的信號(hào)及觸摸操作鍵的指令信號(hào)，按照預(yù)定程序去控制各個(gè)電磁閥和相應(yīng)電路，并對(duì)所有操作及監(jiān)控內(nèi)容以液晶方式顯示，在各參數(shù)異常時(shí)報(bào)警。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種在線二氧化硅分析儀及二氧化硅含量分析方法。
技術(shù)介紹
在石油，化工、電力等領(lǐng)域在線二氧化硅分析儀用于，需要對(duì)水質(zhì)中的二氧化硅含量進(jìn)行實(shí)時(shí)精確測(cè)量，以達(dá)到實(shí)時(shí)控制二氧化硅的含量，防止采樣法測(cè)量帶來(lái)的時(shí)間延遲對(duì)設(shè)備的影響，保證設(shè)備的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和壽命。傳統(tǒng)的在線二氧化硅分析儀采用分光光度法(鉬藍(lán)比色法)，其原理為：在酸性條件下，水中的活性硅與鉬酸鹽試劑生成硅鉬黃，用還原劑把硅鉬黃還原成硅鉬藍(lán)，儀表通過(guò)分光光度法確定該物質(zhì)的濃度。鉬藍(lán)比色法有-個(gè)很大的缺點(diǎn)，由于硅鉬酸存在α型和β型兩種異構(gòu)體，對(duì)分析精度有很大影響。這兩種異構(gòu)體還原時(shí)都生成大家熟悉的鉬藍(lán)化合物，α型雜多酸產(chǎn)生綠藍(lán)色；β型產(chǎn)生深藍(lán)色，β型摩爾吸光系數(shù)約為α型的兩倍。由于在低酸度下，α型異構(gòu)體穩(wěn)定，β型異構(gòu)體在高酸度下，轉(zhuǎn)化為α型，。這意味著硅酸根生成的深藍(lán)色在不斷褪色，造成測(cè)量誤差。同時(shí)使用鉬藍(lán)比色法原理的儀器最少要15分鐘(80％含量)，一般都是20多分鐘才能完成一個(gè)測(cè)量過(guò)程，不能滿足在現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)的要求。在許多時(shí)候，陰離子交換器失效時(shí)硅含量增長(zhǎng)非常快，前一個(gè)水樣開始檢測(cè)是合格的，到第2個(gè)水樣檢測(cè)出結(jié)果是不合格的，相當(dāng)于半個(gè)小時(shí)過(guò)去了，有大量的不合格水已經(jīng)進(jìn)入后續(xù)設(shè)備中。有鑒于上述的缺陷，本設(shè)計(jì)人積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè)一種在線二氧化硅分析儀及二氧化硅含量分析方法，使其更具有產(chǎn)業(yè)上的利用價(jià)值。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本專利技術(shù)的目的是提供一種結(jié)構(gòu)合理，利用了化學(xué)發(fā)光原理測(cè)量水樣中硅離子含量的在線二氧化硅分析儀及二氧化硅含量分析方法。本專利技術(shù)在線二氧化硅分析儀，包括：化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)、光電測(cè)量系統(tǒng)、中央控制和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；所述的化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)，包括用于存儲(chǔ)不同藥劑的若干藥箱、反應(yīng)池、采樣儲(chǔ)水箱，其中，所述藥箱至少包括用于存儲(chǔ)鉬酸銨試劑的第一藥箱以及用于存儲(chǔ)發(fā)光試劑的第二藥箱，各所述藥箱通過(guò)各自連接的藥液輸液管與所述反應(yīng)池連通，各所述的藥液輸液管上分別設(shè)有加藥泵；所述采樣儲(chǔ)水箱中設(shè)有液位計(jì)，所述采樣儲(chǔ)水箱通過(guò)若干路采樣輸入管路連通含有二氧化硅的水樣系統(tǒng)，所述的采樣輸入管路上設(shè)有第一電磁閥和調(diào)節(jié)閥；所述采樣儲(chǔ)水箱通過(guò)樣本輸液管與所述反應(yīng)池連通，所述樣本輸液管上設(shè)有第二電磁閥；光電測(cè)量系統(tǒng)設(shè)置在所述反應(yīng)池的側(cè)面，所述光電測(cè)量系統(tǒng)包括將所述的化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)中的二氧化硅的水樣、鉬酸銨試劑、發(fā)光試劑進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)發(fā)出的光輻射轉(zhuǎn)換為電信號(hào)光電倍增管；數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，分別與化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)的第一電磁閥、第二電磁閥、調(diào)節(jié)閥、加藥泵以及液位計(jì)相連，根據(jù)預(yù)定的程序控制第一電磁閥、第二電磁閥、調(diào)節(jié)閥、加藥泵、液位計(jì)的工作狀態(tài)。進(jìn)一步地，還包括與所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)連接的用于顯示光電測(cè)量系統(tǒng)輸出的電信號(hào)圖譜的液晶顯示屏。進(jìn)一步地，所述的藥液輸液管上設(shè)有加熱裝置，所述加熱裝置設(shè)置在藥箱與加藥泵之間，所述加熱裝置與所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)相連，接收所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的控制。進(jìn)一步地，所述樣本輸液管上設(shè)有加熱裝置，所述加熱裝置與所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)相連，接收所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的控制。進(jìn)一步地，所述反應(yīng)池內(nèi)設(shè)有磁力攪拌器，所述磁力攪拌器與所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)相連，接收所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的控制。進(jìn)一步地，所述藥箱還包括用于存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)試劑樣本的第三藥箱。進(jìn)一步地，所述的采樣儲(chǔ)水箱以及反應(yīng)池均連接有排泄閥，所述反應(yīng)池的排泄閥和反應(yīng)池之間還連接有排泄泵，所述的排泄閥排泄泵均與所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)相連，接收所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的控制。本專利技術(shù)水質(zhì)中二氧化硅含量分析方法，利用上述的在線二氧化硅分析儀采用如下步驟進(jìn)行分析，所述步驟具體包括：數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)按照預(yù)定的程序控制所述的采樣輸入管路上的第一電磁閥和調(diào)節(jié)閥的開啟度以調(diào)節(jié)二氧化硅的水樣系統(tǒng)的水樣以預(yù)定流速輸入采樣儲(chǔ)水箱，當(dāng)液位計(jì)測(cè)量到采樣儲(chǔ)水箱中的水位達(dá)到預(yù)定水位時(shí)，停止向采樣儲(chǔ)水箱中輸入水樣；數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)通過(guò)控制第二電磁閥的開度將采樣儲(chǔ)水箱中的水樣輸入反應(yīng)池中，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)控制加藥泵的工作狀態(tài)以使鉬酸銨試劑注入反應(yīng)池，控制磁力攪拌裝置進(jìn)行攪拌，樣水與鉬酸銨試劑充分反應(yīng)生成鉬酸黃溶液；發(fā)光試劑進(jìn)入反應(yīng)池中與鉬酸黃溶液進(jìn)行反應(yīng)產(chǎn)生化學(xué)發(fā)光，所述光電測(cè)量系統(tǒng)采集所述化學(xué)發(fā)光產(chǎn)生的光輻射，并將光輻射轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)根據(jù)所述電信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、分析測(cè)量出水樣中的硅離子含量。進(jìn)一步地，還包括采用加熱裝置對(duì)水樣、鉬酸銨試劑以及發(fā)光試劑進(jìn)行加熱的步驟。進(jìn)一步地，還包括將第三藥箱中的標(biāo)準(zhǔn)試劑與水樣進(jìn)行反應(yīng)生成鉬酸黃溶液，發(fā)光試劑與鉬酸黃溶液進(jìn)行反應(yīng)產(chǎn)生化學(xué)發(fā)光，所述光電測(cè)量系統(tǒng)采集所述化學(xué)發(fā)光產(chǎn)生的光輻射，并將光輻射轉(zhuǎn)換為電信號(hào)輸出至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，根據(jù)該電信號(hào)對(duì)所述的在線二氧化硅分析儀進(jìn)行校準(zhǔn)的步驟。借由上述方案，本專利技術(shù)在線二氧化硅分析儀及二氧化硅含量分析方法至少具有以下優(yōu)點(diǎn)：采用了化學(xué)發(fā)光原理，即水樣中的硅生成雜多酸后氧化發(fā)光劑發(fā)光，發(fā)光強(qiáng)度與硅含量成對(duì)應(yīng)關(guān)系，用光電元件測(cè)出發(fā)光強(qiáng)度并與儀器內(nèi)存的標(biāo)準(zhǔn)曲線加以對(duì)照，顯示打印出硅酸根含量。本專利技術(shù)在長(zhǎng)期使用中不需專業(yè)維護(hù)檢修，專用軟件已設(shè)計(jì)在異常情況下都能及時(shí)報(bào)警，避免故障擴(kuò)大，只要按要求使用，可以長(zhǎng)期正常工作。上述說(shuō)明僅是本專利技術(shù)技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本專利技術(shù)的技術(shù)手段，并可依照說(shuō)明書的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本專利技術(shù)的較佳實(shí)施例并配合附圖詳細(xì)說(shuō)明如后。附圖說(shuō)明圖1是本專利技術(shù)在線二氧化硅分析儀的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本專利技術(shù)的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說(shuō)明本專利技術(shù)，但不用來(lái)限制本專利技術(shù)的范圍?；瘜W(xué)發(fā)光不是由光、熱或電能而是由化學(xué)反應(yīng)激發(fā)物質(zhì)所產(chǎn)生的光輻射，具有靈敏度高、分析速度快、線性范圍寬的優(yōu)點(diǎn)，它是基于化學(xué)反應(yīng)所提供的足夠的能量，使其中的一種反應(yīng)產(chǎn)物的分子被激發(fā)，形成激發(fā)態(tài)分子，當(dāng)它們從激發(fā)態(tài)躍回基態(tài)時(shí)，就發(fā)出一定波長(zhǎng)的光，這一過(guò)程可用反應(yīng)式表示如下：A+B-C*+DC*-C+hv產(chǎn)生化學(xué)發(fā)光的反應(yīng)，應(yīng)具備下述條件：(1)化學(xué)必須能放出足夠的能量，以引起電子激發(fā)，通常只有那些反應(yīng)速度相當(dāng)快的放熱反應(yīng)，其△H介于170-300kJ·mol-1之間，才能在可見光范圍內(nèi)觀察到化學(xué)發(fā)光現(xiàn)象，許多氧化還原反應(yīng)所提供的能量與此相當(dāng)，因此大多數(shù)化學(xué)發(fā)光反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)。(2)要有有利的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程，以使所產(chǎn)生的能量用于不斷地產(chǎn)生激發(fā)態(tài)分子。(3)激發(fā)態(tài)分子躍回基態(tài)時(shí)，要能釋放出光子，而不是以熱的形式消耗能量.化學(xué)發(fā)光反應(yīng)的發(fā)光強(qiáng)度，以單位時(shí)間內(nèi)發(fā)射的光子數(shù)表示，在發(fā)光分析中，被分析物的濃度與發(fā)光試劑相比要小得多，故發(fā)光試劑濃度可認(rèn)為是一常數(shù)，因此發(fā)光反應(yīng)可視為擬一級(jí)反應(yīng)。本專利技術(shù)自動(dòng)采取水樣，水樣中的硅在酸性環(huán)境下與鉬酸銨反應(yīng)，生成二元雜多酸(硅鉬酸)，該雜多酸與發(fā)光劑混合時(shí)氧化發(fā)光劑產(chǎn)生化學(xué)發(fā)光.其發(fā)光強(qiáng)度隨時(shí)間變化而不同，混合后很快就會(huì)得到較強(qiáng)的發(fā)光(峰值)，隨著反應(yīng)物的消耗，光強(qiáng)逐漸減少，最后趨近于零，符合一級(jí)反應(yīng)規(guī)律，在合適的反應(yīng)條件下，上述峰值與被分析物(硅酸根)含量成線性關(guān)系.使用光電元件將上述發(fā)光全過(guò)程轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的變化，并由控制器進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，換算成相應(yīng)的硅酸根含量，進(jìn)行顯示和打印。本儀器分析時(shí)間大大縮短，反應(yīng)時(shí)間僅為50秒，分析全過(guò)程僅為一分鐘。本專利技術(shù)由化學(xué)本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種在線二氧化硅分析儀，其特征在于，包括：化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)、光電測(cè)量系統(tǒng)、中央控制和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；所述的化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)，包括用于存儲(chǔ)不同藥劑的若干藥箱、反應(yīng)池、采樣儲(chǔ)水箱，其中，所述藥箱至少包括用于存儲(chǔ)鉬酸銨試劑的第一藥箱以及用于存儲(chǔ)發(fā)光試劑的第二藥箱，各所述藥箱通過(guò)各自連接的藥液輸液管與所述反應(yīng)池連通，各所述的藥液輸液管上分別設(shè)有加藥泵；所述采樣儲(chǔ)水箱中設(shè)有液位計(jì)，所述采樣儲(chǔ)水箱通過(guò)若干路采樣輸入管路連通含有二氧化硅的水樣系統(tǒng)，所述的采樣輸入管路上設(shè)有第一電磁閥和調(diào)節(jié)閥；所述采樣儲(chǔ)水箱通過(guò)樣本輸液管與所述反應(yīng)池連通，所述樣本輸液管上設(shè)有第二電磁閥；光電測(cè)量系統(tǒng)設(shè)置在所述反應(yīng)池的側(cè)面，所述光電測(cè)量系統(tǒng)包括將所述的化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)中的二氧化硅的水樣、鉬酸銨試劑、發(fā)光試劑進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)發(fā)出的光輻射轉(zhuǎn)換為電信號(hào)光電倍增管；數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，分別與化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)的第一電磁閥、第二電磁閥、調(diào)節(jié)閥、加藥泵以及液位計(jì)相連，根據(jù)預(yù)定的程序控制第一電磁閥、第二電磁閥、調(diào)節(jié)閥、加藥泵、液位計(jì)的工作狀態(tài)。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種在線二氧化硅分析儀，其特征在于，包括：化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)、光電測(cè)量系統(tǒng)、中央控制和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)；所述的化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)，包括用于存儲(chǔ)不同藥劑的若干藥箱、反應(yīng)池、采樣儲(chǔ)水箱，其中，所述藥箱至少包括用于存儲(chǔ)鉬酸銨試劑的第一藥箱以及用于存儲(chǔ)發(fā)光試劑的第二藥箱，各所述藥箱通過(guò)各自連接的藥液輸液管與所述反應(yīng)池連通，各所述的藥液輸液管上分別設(shè)有加藥泵；所述采樣儲(chǔ)水箱中設(shè)有液位計(jì)，所述采樣儲(chǔ)水箱通過(guò)若干路采樣輸入管路連通含有二氧化硅的水樣系統(tǒng)，所述的采樣輸入管路上設(shè)有第一電磁閥和調(diào)節(jié)閥；所述采樣儲(chǔ)水箱通過(guò)樣本輸液管與所述反應(yīng)池連通，所述樣本輸液管上設(shè)有第二電磁閥；光電測(cè)量系統(tǒng)設(shè)置在所述反應(yīng)池的側(cè)面，所述光電測(cè)量系統(tǒng)包括將所述的化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)中的二氧化硅的水樣、鉬酸銨試劑、發(fā)光試劑進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)發(fā)出的光輻射轉(zhuǎn)換為電信號(hào)光電倍增管；數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，分別與化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)的第一電磁閥、第二電磁閥、調(diào)節(jié)閥、加藥泵以及液位計(jì)相連，根據(jù)預(yù)定的程序控制第一電磁閥、第二電磁閥、調(diào)節(jié)閥、加藥泵、液位計(jì)的工作狀態(tài)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在線二氧化硅分析儀，其特征在于，還包括與所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)連接的用于顯示光電測(cè)量系統(tǒng)輸出的電信號(hào)圖譜的液晶顯示屏。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在線二氧化硅分析儀，其特征在于，所述的藥液輸液管上設(shè)有加熱裝置，所述加熱裝置設(shè)置在藥箱與加藥泵之間，所述加熱裝置與所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)相連，接收所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的控制。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在線二氧化硅分析儀，其特征在于，所述樣本輸液管上設(shè)有加熱裝置，所述加熱裝置與所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)相連，接收所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的控制。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在線二氧化硅分析儀，其特征在于，所述反應(yīng)池內(nèi)設(shè)有磁力攪拌器，所述磁力攪拌器與所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)相連，接收所述數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的控制。...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：張寶軍，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：大唐東北電力試驗(yàn)研究所有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：吉林;22