在線聯(lián)氨分析儀通常由以下核心部分組成:
一、進(jìn)樣與預(yù)處理系統(tǒng)
采樣接口:通過管道或探頭連接被測水樣,確保連續(xù)穩(wěn)定的樣品輸入。
過濾裝置:采用微孔濾膜(如 0.45μm)或機械過濾器,去除水樣中的懸浮物和顆粒雜質(zhì),避免堵塞流路或干擾檢測。
壓力 / 流量調(diào)節(jié)組件:通過減壓閥、流量計或蠕動泵控制水樣的壓力和流速,確保測量條件穩(wěn)定。
溫度調(diào)節(jié)模塊:部分儀器配備冷卻器或加熱器,將水樣溫度控制在適宜范圍(如 10-30℃),避免溫度波動影響化學(xué)反應(yīng)或傳感器性能。
脫氣裝置(可選):對于含溶解氣體的水樣,采用超聲真空脫氣或化學(xué)脫氣法去除干擾物質(zhì)(如溶解氧),確保檢測準(zhǔn)確性。
二、化學(xué)流路系統(tǒng)
試劑儲存與輸送:
試劑箱:存放顯色劑(如對二甲氨基苯甲醛)、酸 / 堿調(diào)節(jié)劑、掩蔽劑等,通常采用耐腐蝕的塑料容器。
泵與閥門:使用高精度隔膜泵、蠕動泵或注射泵定量輸送試劑和水樣,通過電磁閥或旋轉(zhuǎn)閥控制流路切換,實現(xiàn)進(jìn)樣、混合、清洗等操作。
反應(yīng)單元:
反應(yīng)器:提供水樣與試劑充分混合和反應(yīng)的空間,例如通過盤管式或微流控通道設(shè)計,確保顯色反應(yīng)全(如聯(lián)氨與顯色劑生成黃色絡(luò)合物)。
反應(yīng)時間控制:通過計時器或流量控制,確保反應(yīng)時間穩(wěn)定(如靜置 14 分鐘),避免因反應(yīng)不充分導(dǎo)致測量誤差。
三、檢測與信號處理模塊
檢測單元:
分光光度法:
光源:采用單色冷光源(如 LED 或鹵鎢燈),發(fā)射特定波長的光束(如 460nm),穿透顯色溶液。
比色皿:用于盛放反應(yīng)后的溶液,通過測量透射光或吸光度計算聯(lián)氨濃度,通常采用石英或光學(xué)玻璃材質(zhì)以保證透光性。
光電傳感器:將光信號轉(zhuǎn)換為電信號,常見的有光電池、光電二極管或 CCD 陣列。
電化學(xué)法:
電極組件:包含工作電極(如鉑陽極)、參比電極和對電極,通過施加極化電壓(如 480mV)測量聯(lián)氨氧化產(chǎn)生的電流,電流強度與聯(lián)氨濃度成正比。
pH 調(diào)節(jié)模塊:通過添加二乙胺等堿性試劑將水樣 pH 調(diào)節(jié)至 10.2 以上,優(yōu)化電極反應(yīng)條件。
信號處理電路:
放大器:放大傳感器輸出的微弱電信號,提高信噪比。
模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC):將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號,便于微處理器處理。
溫度補償電路:根據(jù)溫度傳感器數(shù)據(jù)調(diào)整測量值,消除溫度對化學(xué)反應(yīng)或電極性能的影響。
四、控制系統(tǒng)與用戶界面
微處理器與嵌入式系統(tǒng):
核心控制單元:通過單片機或 PLC 實現(xiàn)對泵閥動作、反應(yīng)時間、數(shù)據(jù)采集等過程的自動化控制,同時執(zhí)行校準(zhǔn)、清洗、報警等邏輯功能。
數(shù)據(jù)存儲與處理:存儲歷史測量數(shù)據(jù)(如一個月內(nèi)的記錄)、校準(zhǔn)曲線和操作日志,支持?jǐn)?shù)據(jù)查詢、導(dǎo)出或打印。
人機交互界面(HMI):
顯示屏:采用液晶觸摸屏或 LED 顯示器,實時顯示聯(lián)氨濃度、測量狀態(tài)、報警信息等,支持中文菜單和圖形化操作。
輸入設(shè)備:通過按鍵、旋鈕或觸摸屏輸入?yún)?shù)(如量程、校準(zhǔn)值、報警閾值),設(shè)置測量周期或手動觸發(fā)測量。
五、校準(zhǔn)與維護(hù)模塊
自動校準(zhǔn)功能:
零點校準(zhǔn):定期注入高純水或空白溶液,消除背景噪聲和光學(xué)系統(tǒng)漂移。
多點校準(zhǔn):使用標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)氨溶液建立校準(zhǔn)曲線,通常采用兩點或多點校準(zhǔn)法,確保測量線性度和準(zhǔn)確性。
清洗與維護(hù):
自動清洗:測量結(jié)束后,通過清水或清洗劑沖洗流路,防止殘留物質(zhì)污染后續(xù)測量。
故障診斷:通過傳感器監(jiān)測泵閥狀態(tài)、試劑余量、漏液情況等,實時報警并提示維護(hù)(如 “試劑不足"“管路堵塞")。
耗材更換提示:提醒用戶定期更換濾芯、泵管、電極膜等易損件。
六、電源與通信模塊
供電系統(tǒng):支持 AC 220V 或 DC 24V 電源輸入,部分儀器內(nèi)置備用電池,確保斷電時數(shù)據(jù)不丟失或維持短時間運行。
通信接口:
模擬輸出:提供 4-20mA 電流信號或 0-5V 電壓信號,連接 PLC、DCS 系統(tǒng)或記錄儀。
數(shù)字通信:通過 RS485、RS232 或 Modbus 協(xié)議實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和數(shù)據(jù)傳輸,支持與上位機軟件或云平臺對接。
報警輸出:通過繼電器觸點輸出高低限報警信號,觸發(fā)外部聲光報警器或聯(lián)鎖設(shè)備。
七、機械與防護(hù)結(jié)構(gòu)
外殼設(shè)計:采用耐腐蝕的金屬或塑料材質(zhì),防護(hù)等級通常為 IP55 或 IP65,適用于工業(yè)現(xiàn)場的防塵、防水和抗沖擊需求。
安裝方式:支持壁掛式、機柜式或面板開孔安裝,便于集成到現(xiàn)有水處理系統(tǒng)中。
散熱與降噪:通過散熱孔或風(fēng)扇設(shè)計,確保內(nèi)部電子元件在適宜溫度下工作;采用低噪音泵和隔音材料降低運行噪聲。
工作流程概述
采樣與預(yù)處理:水樣經(jīng)過濾、溫度調(diào)節(jié)后進(jìn)入化學(xué)流路。
試劑混合與反應(yīng):水樣與顯色劑、酸 / 堿等試劑在反應(yīng)器中混合,生成可檢測的化合物。
檢測與信號轉(zhuǎn)換:通過分光光度或電化學(xué)方法測量反應(yīng)產(chǎn)物的特征信號,轉(zhuǎn)換為電信號。
數(shù)據(jù)處理與顯示:微處理器對信號進(jìn)行校準(zhǔn)、溫度補償和濃度計算,結(jié)果顯示在界面上并存儲。
校準(zhǔn)與清洗:定期自動執(zhí)行零點和曲線校準(zhǔn),清洗流路以準(zhǔn)備下一次測量。
通信與報警:將數(shù)據(jù)上傳至控制系統(tǒng),異常時觸發(fā)報警并記錄故障信息。
不同品牌和型號的在線聯(lián)氨分析儀可能在具體組件配置(如是否集成脫氣裝置)或技術(shù)細(xì)節(jié)(如電極類型、光源穩(wěn)定性)上有所差異,但上述模塊構(gòu)成了其核心功能框架。通過模塊化設(shè)計和自動化控制,在線聯(lián)氨分析儀可實現(xiàn)長期穩(wěn)定運行,滿足工業(yè)過程中對聯(lián)氨含量的實時監(jiān)測需求。