專利名稱：臭氧紫外協同氧化消解檢測總氮總磷的在線檢測裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于水質在線檢測總氮總磷的檢測裝置，尤其是一種臭氧紫外協同氧化消解檢測總氮總磷的在線檢測裝置。
背景技術：
湖泊、水庫水體富營養化日趨嚴重，與水體中氮、磷的含量密切相關。水體中氮、磷的含量過高，會引起各種水生植物的異常繁殖和生長，太湖、巢湖等地都曾發生過大規模藍藻爆發事件。目前對水樣中氮磷等物質含量的檢測，主要采用模擬實驗室人工分析的方法首先選用某種氧化消解方法，把有機物消解，并把水樣中各種價態的待檢測元素氧化成統一的最高價態形式，然后利用各種元素離子對紫外吸收光譜特性的不同，用紫外分光光度計檢測出待測物質含量。其中對水樣的氧化消解方法，目前主要有以下方法
I、添加氧化劑方法
(I)添加過硫酸鉀法對于水樣中總氮的測定，國家標準(GB 11894-89)《水質總氮的測定堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法》(GB 11894-89)中規定，在12(Tl24°C的堿性介質條件下，用過硫酸鉀作氧化劑，不僅可將水樣中的氨氮和亞硝酸鹽氮氧化為硝酸鹽，同時將水樣中大部分有機氮化合物氧化為硝酸鹽。這種方法需要在加溫加堿的條件下消耗過硫酸鉀試劑，需要經常更換試劑，操作復雜，效率低下。(2)添加臭氧法臭氧是一種強氧化劑，氧化電勢為2. 07V,與有機物反應速度快。臭氧通過曝氣或射流的方法與水樣混合，能與水中各種形態存在的污染物質起反應，將復雜的有機物轉化成為簡單化合物，并逐步將低價態離子氧化到高價態形式。臭氧在水中的溶解度較低，對有機物質有選擇性，難以充分發揮氧化消解作用。(3)添加過氧化氫法過氧化氫是一種無色黏稠的液體，它的水溶液俗稱雙氧水，也是水處理中常用的強氧化劑，氧化電勢為I. 77V，能氧化水中的無機和有機污染物。過氧化氫化學性質不穩定，一般以30%或60%的水溶液形式存放，過氧化氫的儲藏和使用過程都不容易控制，難以適用于現場檢測。2、電解氧化方法
廢水電解處理法是廢水化學處理法之一種。應用電解的基本原理，使水樣中有害物質通過電解轉化成為無害物質以實現凈化的方法。廢水電解處理包括電極表面電化學作用、間接氧化和間接還原，以及電絮凝等過程，分別以不同的作用去除廢水中的污染物。缺點在于在處理大量廢水時電耗和電極金屬的消耗量較大，分離的沉淀物不易處理利用。同時還會在溶液中產生金屬陽離子干擾，難以適用于水質檢測。
3、臭氧、紫外光協同消解法
臭氧與紫外光協同是一種高級氧化技術，能生成羥基自由基，具有氧化性強，反應條件溫和，速率快，不需要催化劑等特點。專利200710016757就是根據該原理提出的利用臭氧發生器產生穩定濃度的臭氧并與蒸餾水混合生成臭氧溶液，臭氧溶液經紫外燈照射后，部分分解產生羥基自由基，再與水樣在流動非動態平衡條件下發生氧化消解反應。此專利的 缺點在于臭氧不易溶解于水，因此臭氧溶液中的臭氧及其經紫外光照射下分解生成的羥 基自由基的含量可能不足以完全氧化水樣；其次由于羥基自由基是最活潑的活性物質，不 能穩定存在，在臭氧溶液平衡管內經紫外燈照射產生部分羥基自由基后，再采用流動注射 方式，與水樣在蛇形盤管反應器中混合，該過程可能已經失去了部分羥基自由基。此外連續 流動的方式也不能保證水樣有充足的時間進行氧化消解反應，導致氧化效率不高。

發明內容
本發明的目的是克服現有技術中存在的不足，提供一種臭氧紫外協同氧化消解檢 測總氮總磷的在線檢測裝置，采用臭氧與水樣共同混合后共同照射紫外燈進行氧化消解以 產生羥基自由基的構造，解決了現有技術當中臭氧及其羥基自由基采用流動注射方式與水 樣在反應器中混合，造成部分輕基自由基失去的情況。本發明的另一目的是采用曝氣方式將臭氧送入反應管中，以解決現有技術當中臭 氧不易溶解于水，羥基自由基含量不足以完全氧化水樣的問題。按照本發明提供的技術方案，所述臭氧紫外協同氧化消解檢測總氮總磷的在線檢 測裝置，包括玻璃反應管，在玻璃反應管的外部兩側分別懸掛第一紫外燈和第二紫外燈；特 征是在所述玻璃反應管的上端設置水樣進口和尾氣排出口，所述水樣進口與水樣儲罐連 接；在所述玻璃反應管的底部設有排出口，該排出口分別連接兩條并聯設置的管路；第一 條管路與電解法臭氧發生器連接，在電解法臭氧發生器的氣體輸出端設置針型噴嘴和單向 閥；第二條管路與檢測池的第一進口端連接，檢測池第二進口端與總磷顯色劑供應罐連接； 所述檢測池的第一出口端與分光光度計和第三注射泵連接，檢測池的第二出口端與廢液桶 連接。所述分光光度計只輸出220nm、275nm和700nm波長的吸光值。在所述檢測池的第二出口端與廢液桶之間設置第二電磁閥。在所述玻璃反應管的水樣進口和水樣儲罐之間設置第一注射泵。在所述檢測池的第一進口端設置第一電磁閥。在所述檢測池的第二進口端與總磷顯色劑供應罐之間設置第二注射泵。所述臭氧紫外協同氧化消解檢測總氮總磷的在線檢測方法，采用在線檢測裝置按 下述步驟進行
(1)將IOml待測水樣由水樣進口送入玻璃反應管中；
(2)電解法臭氧發生器產生質量濃度為If20%的臭氧氣體，臭氧氣體由單向閥和針型 噴嘴以曝氣方式進入玻璃反應管中，曝氣量為63(T770mg/h ;在玻璃反應管的外側設置紫 外燈，臭氧氣體和待測水樣在紫外燈的照射下進行氧化消解得到消解后的待測水樣，時間 為25 30分鐘；
(3)氧化消解完成后，消解后的待測水樣排入檢測池中；
(4)測試總氮含量由注射泵抽取5ml消解后的待測水樣進入分光光度計，剩余的待測 水樣排入廢液桶中；分光光度計測試消解后的待測水樣在220nm和275nm波長處的吸光度 值，計算得到總氮含量；
(5)總氮檢測完畢后，注射泵再將分光光度計中的水樣打回檢測池中，向檢測池中加入0.2ml抗壞血酸溶液，30秒后加入0. 4ml鑰酸鹽溶液；在檢測池中顯色l(T20min后，再次將 消解水樣送入分光光度計中，分光光度計檢測顯色后的水樣在700nm波長處的吸光度值， 計算得到總磷含量。本發明適用于環境水質在線連續檢測系統中的水樣氧化消解處理，擺脫了實驗室 傳統分析方法的缺點，無需消耗化學氧化劑，操作方便，設備簡單小巧，工藝流程簡化，成本 低，實現了在線氧化消解，并及時檢測、顯示出水樣中的總氮總磷含量，特別適用于環境水 質總磷總氮在線檢測系統。本發明采用臭氧與水樣在反應器中混合后共同照射紫外燈進行 氧化消解以產生羥基自由基的構造，避免了臭氧及其羥基自由基采用流動注射方式與水樣 在反應器中混合，造成部分羥基自由基失去的情況。本發明采用曝氣方式將臭氧注入反應 管中，解決了臭氧不易溶解于水，羥基自由基含量不足以完全氧化水樣的問題。


圖1為本發明的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合具體附圖對本發明作進一步說明。如圖1所示臭氧紫外協同氧化消解檢測總氮總磷的在線檢測裝置包括水樣儲罐
1、第一注射泵2、玻璃反應管3、尾氣排出口4、第一紫外燈5、第二紫外燈6、針型噴嘴7、單 向閥8、電解法臭氧發生器9、第一電磁閥10、總磷顯色劑供應罐11、第二注射泵12、檢測池 13、第三注射泵14、分光光度計15、第二電磁閥16、廢液桶17等。本發明包括進行氧化消解的玻璃反應管3，該玻璃反應管3采用直管型石英玻璃 管，玻璃反應管3內徑為8mm,外徑為10mm,長為550mm ;在所述玻璃反應管3的外部兩側分 別懸掛第一紫外燈5和第二紫外燈6，所述第一紫外燈5、第二紫外燈6可以采用14W單端 直型紫外燈，波長為254nm ;在所述玻璃反應管3的上端設置水樣進口和尾氣排出口 4，所述 水樣進口通過硅膠軟管與水樣儲罐1連接，在水樣進口和水樣儲罐1之間設置第一注射泵 2 ;在所述玻璃反應管3的底部設有排出口，該排出口分別連接兩條并聯設置的管路；第一 條管路與電解法臭氧發生器9連接，在電解法臭氧發生器9的氣體輸出端設置用于曝氣的 針型噴嘴7和單向閥8 ;第二條管路與檢測池13的第一進口端連接，在檢測池13的第一進 口端上設置第一電磁閥10，檢測池13第二進口端與總磷顯色劑供應罐11連接，在檢測池 13的第二進口端與總磷顯色劑供應罐11之間設置第二注射泵12 ;所述檢測池13的第一出 口端與分光光度計15和第三注射泵14連接，檢測池13的第二出口端與廢液桶17連接；
在所述檢測池13的第二出口端與廢液桶17之間設置第二電磁閥16 ；
所述分光光度計15采用微型光譜儀，只輸出220 nm、275nm和700nm波長的吸光值。本發明所述的臭氧紫外協同氧化消解檢測總氮總磷的在線檢測方法，采用在線檢 測裝置按下述步驟進行
(1)將10ml待測水樣從水樣儲罐1中經由第一注射泵2注入玻璃反應管3中； (2)電解法臭氧發生器9產生質量濃度為18 20%的臭氧氣體，電解法臭氧發生器9采 用電解去離子水，臭氧產量為700±10%mg/h;臭氧氣體由單向閥8和針型噴嘴7以曝氣方 式進入玻璃反應管3的底部，曝氣量為63(T770mg/h，小氣泡沿著玻璃反應管3的管道緩慢上升，與玻璃反應管3中的待測水樣充分接觸后，從玻璃反應管3頂部的尾氣排出口 4排出 尾氣；在玻璃反應管3的外側設置紫外燈，臭氧氣體和待測水樣在紫外燈的照射下進行氧 化消解得到消解后的待測水樣，時間為25 30分鐘；
(3)氧化消解完成后，消解后的待測水樣排入檢測池中；
(4)測試總氮含量首先由第三注射泵14抽取5ml消解后的待測水樣進入分光光度計 15中，剩余的待測水樣通過第二電磁閥16排入廢液桶17中；分光光度計15測試消解后的 待測水樣在220nm和275nm波長處的吸光度值，計算得到總氮含量；
(5)總氮檢測完畢后，第三注射泵14再將分光光度計15中的水樣打回檢測池13中，向 檢測池13中加入0. 2ml抗壞血酸溶液，30秒后再加入0. 4ml鑰酸鹽溶液(此處所使用的抗 壞血酸溶液和鑰酸鹽溶液均采用GBl 1893-89水質總磷的測定-鑰酸銨分光光度法中所提 及的抗壞血酸溶液和鑰酸鹽溶液)；在檢測池中顯色IOlOmin (最好的顯色時間是15min) 后，再次將消解水樣送入分光光度計15中，分光光度計15檢測顯色后的水樣在700nm波長 處的吸光度值，計算得到總磷含量。 本發明采用臭氧與水樣共同在反應器中混合后共同照射紫外燈進行氧化消解以 產生羥基自由基的構造，避免了臭氧及其羥基自由基采用流動注射方式與水樣在反應器中 混合，造成部分羥基自由基失去的情況。本發明采用曝氣方式將臭氧注入反應管中，解決了 臭氧不易溶解于水，羥基自由基含量不足以完全氧化水樣的問題。
權利要求
1.一種臭氧紫外協同氧化消解檢測總氮總磷的在線檢測裝置，包括玻璃反應管(3)，在玻璃反應管(3)的外部兩側分別懸掛第一紫外燈(5)和第二紫外燈(6);其特征是在所述玻璃反應管(3 )的上端設置水樣進口和尾氣排出口( 4 )，所述水樣進口與水樣儲罐(I)連接；在所述玻璃反應管(3)的底部設有排出口，該排出口分別連接兩條并聯設置的管路;第一條管路與電解法臭氧發生器(9)連接，在電解法臭氧發生器(9)的氣體輸出端設置針型噴嘴(7)和單向閥(8);第二條管路與檢測池(13)的第一進口端連接，檢測池(13)第二進口端與總磷顯色劑供應罐(11)連接；所述檢測池(13)的第一出口端與分光光度計(15)和第三注射泵(14)連接，檢測池(13 )的第二出口端與廢液桶(17 )連接。
2.如權利要求I所述的臭氧紫外協同氧化消解檢測總氮總磷的在線檢測裝置，其特征是所述分光光度計(15)只輸出220nm、275nm和700nm波長的吸光值。
3.如權利要求I所述的臭氧紫外協同氧化消解檢測總氮總磷的在線檢測裝置，其特征是在所述檢測池(13)的第二出口端與廢液桶(17)之間設置第二電磁閥(16)。
4.如權利要求I所述的臭氧紫外協同氧化消解檢測總氮總磷的在線檢測裝置，其特征是在所述玻璃反應管(3)的水樣進口和水樣儲罐(I)之間設置第一注射泵(2)。
5.如權利要求I所述的臭氧紫外協同氧化消解檢測總氮總磷的在線檢測裝置，其特征是在所述檢測池(13)的第一進口端設置第一電磁閥(10)。
6.如權利要求I所述的臭氧紫外協同氧化消解檢測總氮總磷的在線檢測裝置，其特征是在所述檢測池(13)的第二進口端與總磷顯色劑供應罐(11)之間設置第二注射泵(12)。
7.一種臭氧紫外協同氧化消解檢測總氮總磷的在線檢測方法，其特征是，所述方法采用在線檢測裝置按下述步驟進行 (1)將IOml待測水樣由水樣進口送入玻璃反應管中； (2)電解法臭氧發生器產生質量濃度為If20%的臭氧氣體，臭氧氣體由單向閥和針型噴嘴以曝氣方式進入玻璃反應管中，曝氣量為63(T770mg/h ;在玻璃反應管的外側設置紫外燈，臭氧氣體和待測水樣在紫外燈的照射下進行氧化消解得到消解后的待測水樣，時間為25 30分鐘； (3)氧化消解完成后，消解后的待測水樣排入檢測池中； (4)測試總氮含量由注射泵抽取5ml消解后的待測水樣進入分光光度計，剩余的待測水樣排入廢液桶中；分光光度計測試消解后的待測水樣在220nm和275nm波長處的吸光度值，計算得到總氮含量； (5)總氮檢測完畢后，注射泵再將分光光度計中的水樣打回檢測池中，向檢測池中加入.0.2ml抗壞血酸溶液，30秒后加入0. 4ml鑰酸鹽溶液；在檢測池中顯色l(T20min后，再次將消解水樣送入分光光度計中，分光光度計檢測顯色后的水樣在700nm波長處的吸光度值，計算得到總磷含量。
全文摘要
本發明涉及一種臭氧紫外協同氧化消解檢測總氮總磷的在線檢測裝置，包括玻璃反應管，在玻璃反應管外部懸掛紫外燈；特征是在所述玻璃反應管的上端設置水樣進口和尾氣排出口，所述水樣進口與水樣儲罐連接；在所述玻璃反應管的底部設有排出口，該排出口分別連接兩條并聯設置的管路；第一條管路與電解法臭氧發生器連接，在電解法臭氧發生器的氣體輸出端設置針型噴嘴和單向閥；第二條管路與檢測池的第一進口端連接，檢測池第二進口端與總磷顯色劑供應罐連接；所述檢測池的第一出口端與分光光度計和第三注射泵連接，檢測池的第二出口端與廢液桶連接。本發明將臭氧與水樣共同照射紫外燈進行氧化消解產生羥基自由基，避免部分羥基自由基失去的情況。
文檔編號G01N21/31GK102636446SQ201210141570
公開日2012年8月15日 申請日期2012年5月9日 優先權日2012年5月9日
發明者張龍, 李影, 楊慧中, 王遠, 胡惠新, 陳剛 申請人:江南大學