一種懸濁液自動檢測裝置及方法制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種懸濁液自動檢測裝置及方法，基于分光光度法和激光粒度測量法，新建了懸濁液可見光透射吸光度與波長、懸浮顆粒和介質性質參數之間的數學關系模型，采用蠕動泵、LED光源、多通道可見光傳感器、單片機、操作終端系統等，通過工作電路設計和控制程序編程，研發了集進樣、測量、計算、繪圖一體化的懸濁液自動檢測裝置，并建立了檢測操作方法，實現了對統計學意義上的顆粒粒度、粒數以及懸浮物質量、濁度的瞬時測量和動態測量，靈敏度高，檢出限僅1mg/L，誤差小于20％。與傳統檢測方法相比，該裝置小巧輕便，操作簡單，界面清晰直觀，非專業人員也可隨時隨地使用，既可滿足散樣檢測，也可進行實時、在線檢測。

An automatic detection device and method for suspension

【技術實現步驟摘要】
一種懸濁液自動檢測裝置及方法
本專利技術涉及分析檢測
，尤其涉及一種懸濁液自動檢測裝置及方法。
技術介紹
非均相體系中顆粒物物理特性的測定在各行各業均有重要應用。例如，在材料合成中，幫助實時監控晶體生長信息；在污染控制方面，可以幫助分析水處理中催化劑、吸附劑的工作狀態；在細胞或微生物培養方面，可以幫助研究人員及時掌握細胞生長規律；在食品和環境檢測方面，及時評價飲品安全性和環境質量等等。懸濁液作為一種非均相體系，不同于溶液，顆粒物粒度、形狀、多少直接影響液體的光學性質。根據測定原理的不同，顆粒物的測量方法主要有：篩分法、顯微鏡法、沉降法、電感應法(庫爾特法)、超聲波法、光散射法以及重量法等。篩分法僅適用于不易團聚的干粉體的測定。顯微鏡法是通過光學成像實現對于顆粒粒徑大小、形狀及結構等因素的分析，無法測量懸浮物含量和粒數。沉降法是以Stokes沉降公式為基礎，根據顆粒在液體中的最終沉降速度確定顆粒粒徑大小，可以測量顆粒粒徑分布。劉森等人采用經流變系數修正后的重力沉降法測定出油包水乳化液的粒徑分布(劉森,楊強,盧浩等，重力沉降法測定水-柴油乳化液粒徑分布.中國測試,2016,42(06):50-53.)。例如，丹東百特公司研制出的BT-1500離心沉降式粒度儀，該儀器可以利用重力沉降、離心沉降以及二者結合等多種沉降方式測定出顆粒的粒徑分布，但是完成一次測量所需的時間較久。電感應法(庫爾特法)以懸浮于電解液中的顆粒流過孔口時電阻的變化作為粒徑測量的尺度，可以實現對于顆粒粒徑、粒數的同時測定。例如，歐美克公司生產的RC-2100型顆粒計數器/粒度儀、濟南微納生產的winner602液體自動顆粒計數器均可以實現對于液體顆粒大小及粒數的測定。超聲波法利用聲衰減系數與粒徑之間的關系，實現對于顆粒粒徑的測定。吳健等人基于超聲檢測提出了一種同時測量納米顆粒懸濁液粒度、密度和濃度的方法(吳健,蘇明旭,蔡小舒，同時測量納米顆粒懸濁液粒度、密度及濃度的方法研究.分析測試學報,2011,30(11):1246-1251)，可以實現納米顆粒的加工和制備過程中對顆粒相的實時監測。侯懷書等人采用中低頻超聲波，通過測出超聲波在納米TiO2顆粒兩相介質中傳播時的聲衰減譜測定出顆粒的平均粒徑及粒徑分布(侯懷書,張鎖懷，基于中低頻超聲波的納米顆粒粒徑測量.機械工程材料,2011,35(05):80-82)。光散射法是使用最為廣泛的一種顆粒測量方法，該方法以光散射原理為基礎，通過測量與粒徑密切相關的散射參數及其組合，可以得到顆粒的粒徑分布以及濃度?；诠馍⑸涞牧Ｗ訙y量方法根據接收散射信號的不同可分為角散射單顆粒檢測法、動態光散射法、衍射散射法以及全散射法等。利用光散射法實現對于顆粒物理化學性質的分析具有適用范圍廣、測量范圍寬、準確性高、測試速度快以及可以實時在線測量等優點(葉超,孟睿,葛寶臻，基于光散射的粒子測量方法綜述.激光與紅外,2015,45(04):343-348)。目前，已開發的激光粒度儀種類較多，例如，英國馬爾文公司生產的激光粒度儀(Mastersizer系列)、電位及納米粒度分析儀(Zetasizer系列)，麥奇克公司生產的激光粒度分析儀，聚創環保公司研制的JC-SS-1Z懸浮物測定儀等，都可以實現對于顆粒粒度、懸浮物濃度的準確測定，但儀器體積龐大，須在室內由專業人員操作，且儀器價格昂貴。重量法(GB11901-89，水質懸浮物的測定—重量法)是最常用的懸浮物含量測定方法，懸濁液經過濾后殘留于濾紙/濾膜上，在103～105℃烘干至質量恒定，稱量即可得到懸浮物含量。重量法雖操作簡單，但時間長、耗能大，無法實現在線快速測量。隨著科學技術的發展，顆粒物測量方法得到不斷改進，新型顆粒測量方法也不斷涌現。當前，基于透射光測量的小型懸浮物測定儀也不斷涌現，例如，科諾科儀公司開發的KN-SS10型懸浮物測定儀，盛奧華公司開發的6B-50SS型懸浮物測定儀等都可以快速測定水中懸浮物含量，但無法同時測量顆粒物大小、多少。
技術實現思路
本專利技術將基于透射光測量數據，建立透射光與分散質折光率、粒度、粒數以及分散介質折光率、密度等之間數學關系，開發懸浮物含量、粒度、粒數、濁度測量新方法，實現懸濁液的離線/在線、快速、實時多參數同時自動檢測，儀器小巧輕便，操作非常簡單，室內、現場、野外均可自由使用，普通人隨時隨地操作。一種懸濁液自動檢測方法，包括如下步驟：S1,輸入待檢樣品的性質參數，所述性質參數包括有介質折光率r0、密度ρ(g/L)、顆粒折光率r，以及稀釋因子β和測量波長λ(nm)；S2,LED光源開啟，傳感器采集樣品池中待測樣品的透射光信息，轉換為不同波長下的透射光強I；S3,通過所述不同波長下的透射光強I計算待測樣品中懸浮物均粒徑φ(μm)，懸浮顆粒數量N(p/L)，懸浮物含量c(mg/L)，濁度T(NTU)。較佳地，獲取蒸餾水透射光強I0；通過公式A＝lg(I0/I)獲取待測樣品在所述不同波長下所對應的吸光度A；通過方程lgA＝mlgλ+n獲取m、n值；通過φ＝γk24m-4獲取待測樣品中懸浮物均粒徑φ(μm)，通過N＝1013+nβk1-1k2-16γ-5m16獲取待測樣品中懸浮顆粒數量N(p/L)，通過c＝0.524×101+nβρk1-1k2-4γ-2m4獲取待測樣品中懸浮物含量c(mg/L)，通過T＝βk3A650nm獲取待測樣品的濁度T(NTU)；其中，γ為待測樣品的懸浮物相對折光率，γ＝r/r0；m、n分別為lgA～lgλ回歸線性方程的斜率和截距；k1、k2、k3為測量200NTU福馬肼標準濁度液所得到的模型校正系數，A650nm為待測樣品在波長650nm下的吸光度。較佳地，還包括有動態測量方法，首先執行過程S1a,其次輸入所述動態測量的起始時間、周期(min)和時長(h)；所述周期包含過程S1a-S2a，循環重復所述周期，直至達到所述時長。較佳地，所述不同波長包括有450nm、500nm、550nm、570nm、600nm、650nm六個波長。較佳地，以蒸餾水為待檢樣品，進行過程S2，獲取所述蒸餾水射光強I0。較佳地，所述200NTU福馬肼標準濁度液的配制方法為，將5.00mL的質量百分比為1.00％硫酸聯氨溶液和5.00mL的質量百分比為10.00％六次甲基四胺溶液混合均勻，得到第一溶液，在25±3℃下靜置反應24h；向所述第一溶液添加蒸餾水稀釋，并混合均勻，得到第二溶液，所述第二溶液的總量為100mL；吸取所述第二溶液的50mL液體于100mL容量瓶中，添加蒸餾水稀釋到100mL刻度；按S2獲取蒸餾水的透射光強I0和200NTU福馬肼標準濁度液的透射光強I；通過公式A＝lg(I0/I)獲取200NTU福馬肼標準濁度液在所述不同波長下所對應的吸光度A；通過方程lgA＝mlgλ+n獲取m、n值；通過公式k1＝2.09×10(1+n)、k2＝-1.23m、k3＝200/A650nm分別計算k1、k2、k3。本專利技術還提供了一種懸濁液自動檢測裝置，應用于上述懸濁液自動檢測方法，包括有儀器外殼和設本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種懸濁液自動檢測方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：/nS1,輸入待測樣品的性質參數，所述性質參數包括有介質折光率r

【技術特征摘要】
1.一種懸濁液自動檢測方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：
S1,輸入待測樣品的性質參數，所述性質參數包括有介質折光率r0、密度ρ(g/L)、顆粒折光率r，以及稀釋因子β和測量波長λ(nm)；
S2,LED光源開啟，傳感器采集樣品池中待測樣品的透射光信息，轉換為不同波長下的透射光強I；
S3,通過所述不同波長下的透射光強I計算待測樣品中懸浮物均粒徑φ(μm)，懸浮顆粒數量N(p/L)，懸浮物含量c(mg/L)，濁度T(NTU)。


2.根據權利要求1所述的懸濁液自動檢測方法，其特征在于，獲取蒸餾水透射光強I0；
通過公式A＝lg(I0/I)獲取待測樣品在所述不同波長下所對應的吸光度A；
通過方程lgA＝mlgλ+n獲取m、n值；
通過φ＝γk24m-4獲取待測樣品中懸浮物均粒徑φ(μm)，通過N＝1013+nβk1-1k2-16γ-5m16獲取待測樣品中懸浮顆粒數量N(p/L)，通過c＝0.524×101+nβρk1-1k2-4γ-2m4獲取待測樣品中懸浮物含量c(mg/L)，通過T＝βk3A650nm獲取待測樣品的濁度T(NTU)；
其中，γ為待測樣品的懸浮物相對折光率，γ＝r/r0；m、n分別為lgA～lgλ回歸線性方程的斜率和截距；k1、k2、k3為測量200NTU福馬肼標準濁度液所得到的模型校正系數，A650nm為待測樣品在波長650nm下的吸光度。


3.根據權利要求2所述的懸濁液自動檢測方法，其特征在于，還包括有動態測量方法，首先執行過程S1a,其次輸入所述動態測量的起始時間、周期(min)和時長(h)；
所述周期包含過程S1a-S2a，循環重復所述周期，直至達到所述時長。


4.根據權利要求2所述的懸濁液自動檢測方法，其特征在于，所述不同波長包括有450nm、500nm、550nm、570nm、600nm、650nm六個波長。


5.根據權利要求2或4所述的懸濁液自動檢測方法，其特征在于，以蒸餾水為待檢樣品，進行過程S2，獲取所述蒸餾水射光強I0。


6.根據權利要求2所述的懸濁液自動檢測方法，其特征在于，所述200NTU福馬肼標準濁度液的配制方法為，將5.00mL的質量百分比為1.00％硫酸聯氨溶液和5.00mL的質量百分比為10.00％六次甲基四胺溶液混合均勻，得到第一溶液，在25±3℃下靜置反應24h；
向所述第一溶液添加蒸餾水稀釋，并混合均勻，得到第二溶液，所述第二溶液的總量為100mL；
吸取所述第二溶液的50mL液體于100mL容量瓶中，添加蒸餾水稀釋到100mL刻度；
按S2獲取蒸餾水的透射光強I0和200NTU福馬肼標準濁度液的透射光強I；

【專利技術屬性】
技術研發人員：郜洪文，劉升，沈洋，郜子蕙，
申請(專利權)人：上海綠帝環?？萍加邢薰?/a>，
類型：發明
國別省市：上海;31