用于水污染物测试的设备、系统和方法技术方案

一种用于检测和定量液体中的分析物的系统包括小瓶(802)，所述小瓶(802)包含布置在小瓶(802)中的一种或更多种预先计量的试剂(806)。小瓶(802)被配置成容纳一定体积的包含分析物(810)的液体(808)。一种或更多种预先计量的试剂在该体积的液体(808)中是可溶解的以形成包含发色团或荧光团的样品液体溶液。分析物(810)和一种或更多种预先计量的试剂反应以产生发色团或荧光团。该系统还包括检测装置(804)，所述检测装置包括腔室(824)，所述腔室被配置成保持小瓶(802)，检测装置被配置成定量样品液体溶液中的分析物(810)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于水污染物测试的设备、系统和方法相关申请的交叉引用本申请要求于2015年8月3日提交的美国临时申请第62/200,484号(案卷号3538.2.1p)的权益，该临时申请通过引用以其整体并入。背景检测液体中的分析物(例如废水中的污染物)具有许多有用的应用。例如，当水质对所制造的材料具有直接影响时并且当水排放被监测用于许可合规(permitcompliance)时，制造中的污染物监测是重要的。在农业中，先前针对通过注射处理的水可以容易地被监测作物灌溉的适合性。具有迅速检测并且监测具有饮食重要性的主要的巨量矿物质(macromineral)和微量矿物质(micromineral)的能力，集中动物喂养操作(ConcentratedAnimalFeedingOperation)(“CAFO”)程序可以被密切地监测以确保具有最少废物的最优生产。水和废水管理对于涉及能源生产和提取的工业和监管机构也是重要的。另外，水力压裂和水平钻井方法的革命已经使得以前不可行的石油和天然气在商业上是有利可图的。这些方法取决于大量的水的使用和管理。迅速且精确地确定水质的能力对现代钻井、压裂和废物流(wastestream)的油田加工是至关重要的。具体地，需要确定水中的成分，原因如下：1.在任何钻井活动发生之前，需要确定围绕在可能的钻井区周围的天然含水层中的基线水质并且在整个钻井和生产过程中监测以确保水资源的交叉污染未曾发生。2.金属(和其他无机离子)和有机成分必须与钻井泥浆化学是相容的，以优化钻井进度表，降低维护或仪器成本，并在钻井穿过含水层时满足环境标准。3.盐、金属离子、阴离子(特别是硼酸根)和有机物必须被监测，以优化用于压裂操作的凝胶化学。(由未管理的水质造成的不良压裂阶段(stage)可能在井的寿命中花费数百万美元)。4.取决于地质构造(geologicalformation)，每桶石油回收3桶至11桶的水-此废水必须被适当地收集，储存和处理或最优地重复利用。通常遇到的金属、阴离子、微生物以及有机成分(通常来自地质构造)的精确确定对于混合废物流、减少由于结垢引起的维护以及防止油田生产的腐蚀和废物储存和运输资金是至关重要的。5.对于EOR(提高的油田回收率)来说，监测水成分是至关重要的以使烃回收率最大化并且防止对地层(formation)的损害(特别是当利用产生的和回流的废水(flowbackwastewater)时)。重要的水监测通常通过用于操作和废水管理的认证的实验室测试(用于初始油田化学品开发和环境认证)和现场测试的混合来完成。油田的现场化学测试通常依赖于起初开发用于市政和井水应用的试剂盒和仪器，并且遭受以下问题：1.大多数试剂盒遭受有限的动态范围，这需要耗时的稀释和产生的精确度的降低。2.许多试剂盒是滴定的，并且需要不同程度的培训和经验来产生可靠的结果。(即使在技术人员开发技能以进行测定之后，由于所采用的计滴法(dropcountingmethod)造成的可变性，测试也遭受准确度问题。)3.在准确的场外测试(off-sitetesting)所需的时间期间，交叉污染可能大体上影响淡水源。4.化学测试试剂盒还消耗相当大量的时间-稀释，进行测试并在测定之间的清理通常消耗重要的时间(特别是在压裂操作期间当分析速度可以防止失败的压裂阶段时)。5.为饮用水含水层开发的方法可能遭受油田水中存在的干扰(由于不精确的水测试结果或不存在水测试结果，导致损失的收益和差的压裂阶段以及阻塞构造和油田资金的问题)。为监测pH开发的方法遭受当电导率极其低或适度高时使得这些方法不精确的问题。6.使用仪器的化学测试试剂盒需要专门的培训和耗时的试剂处理和校准步骤用于合适的功能。迅速、敏感和现场的水监测对于确保废水排放满足农业、市政和工业径流(runoff)要求的契约限制或环境限制以及废水管理中的关键步骤也是至关重要的。概述已经响应于现有技术状态并且特别是响应于尚未完全由目前可用的技术解决的测试液体以定量分析物的缺点而开发了本申请的主题。根据一个实施方案，一种用于检测和定量液体中的分析物的系统包括小瓶(vial)，所述小瓶包含布置在小瓶中的一种或更多种预先计量的试剂。小瓶被配置成容纳(hold)一定体积的包含分析物的液体。一种或更多种预先计量的试剂在该体积的液体中是可溶解的以形成包含发色团或荧光团的样品液体溶液。分析物和一种或更多种预先计量的试剂反应以产生发色团或荧光团。该系统还包括检测装置，所述检测装置包括腔室，所述腔室被配置成保持小瓶，检测装置被配置成定量样品液体溶液中的分析物。根据一个实施方案，预先计量的试剂包括冷冻干燥的固体试剂。在某些实施方案中，定量分析物包括定量样品液体溶液中的发色团或荧光团。根据一个实施方案，检测装置包括多种光源，每种光源被配置成朝向小瓶中的样品液体溶液发射光。在某些实施方式中，检测装置包括第一光敏检测器，所述第一光敏检测器被定位在腔室中与多种光源中的至少一种相对。根据一个实施方案，第一光敏检测器检测穿过样品液体溶液的光的透射率。根据某些实施方式，检测装置包括第二光敏检测器，所述第二光敏检测器以与来自多种光源的直射光偏离的角度被定位。根据一个实施方案，第二光敏检测器检测来自样品液体溶液的光的荧光。在某些实施方式中，多种光源各自以固定的频率被调制。根据一个实施方案，第一光敏检测器包括：光电传感器，所述光电传感器被配置成将来自多种光源的光信号转换成电压信号；放大器，所述放大器被配置成将电压信号放大；以及解调器，所述解调器被配置成将电压信号转换成直流信号。根据某些实施方式，检测装置还包括控制系统，所述控制系统包括模数转换器(analogtodigitalconverter)以测量直流信号。在某些实施方式中，检测装置被配置成检测穿过样品液体溶液的光信号，并将检测到的光信号转换成数字信号以定量样品液体溶液中的发色团或荧光团。根据一个实施方案，一种用于检测和定量液体中的分析物的检测装置包括腔室，所述腔室被配置成接收和保持小瓶，所述小瓶包含布置在小瓶内的一种或更多种预先计量的试剂。小瓶被配置成接收和容纳一定体积的包含分析物的液体，并且一种或更多种预先计量的试剂在该体积的液体中是可溶解的以形成包含发色团或荧光团的样品液体溶液。分析物和一种或更多种预先计量的试剂反应以产生发色团或荧光团。该装置包括多种光源，每种光源被配置成朝向小瓶中的样品液体溶液发射光，第一光敏检测器被定位在腔室中与多种光源中的至少一种光源相对，并且第二光敏检测器以与来自多种光源的直射光偏离的角度被定位。在某些实施方式中，第一光敏检测器包括：光电传感器，所述光电传感器被配置成将来自多种光源的光信号转换成电压信号；放大器，所述放大器被配置成将电压信号放大；以及解调器，所述解调器被配置成将电压信号转换成直流信号。根据一个实施方案，一种用于检测和定量液体中的分析物的方法包括通过将一定体积的包含分析物的液体插入到具有在该体积的液体中可溶解的一种或更多种预先计量的试剂的小瓶中以形成包含发色团或荧光团的样品液体溶液来形成样品液体溶液。分析物和一种或更多种预先计量的试剂反应以产生发色团或荧光团。该方法包括通过定量样品液体溶液中的发色团或荧光团来定量样品液体溶液中的分析物。在某本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于检测和定量液体中的分析物的系统，所述系统包括：小瓶，所述小瓶包含布置在所述小瓶内的一种或更多种预先计量的试剂，其中所述小瓶被配置成接收并容纳一定体积的包含分析物的液体，其中所述一种或更多种预先计量的试剂在该体积的所述液体中是可溶解的以形成包含发色团或荧光团的样品液体溶液，其中所述分析物和所述一种或更多种预先计量的试剂反应以产生所述发色团或荧光团；以及检测装置，所述检测装置包括被配置成保持所述小瓶的腔室，所述检测装置被配置成定量所述样品液体溶液中的所述分析物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.08.03 US 62/200,4841.一种用于检测和定量液体中的分析物的系统，所述系统包括：小瓶，所述小瓶包含布置在所述小瓶内的一种或更多种预先计量的试剂，其中所述小瓶被配置成接收并容纳一定体积的包含分析物的液体，其中所述一种或更多种预先计量的试剂在该体积的所述液体中是可溶解的以形成包含发色团或荧光团的样品液体溶液，其中所述分析物和所述一种或更多种预先计量的试剂反应以产生所述发色团或荧光团；以及检测装置，所述检测装置包括被配置成保持所述小瓶的腔室，所述检测装置被配置成定量所述样品液体溶液中的所述分析物。2.如权利要求1所述的系统，其中所述预先计量的试剂包括冷冻干燥的固体试剂。3.如权利要求1所述的系统，其中定量所述分析物包括定量所述样品液体溶液中的所述发色团或荧光团。4.如权利要求3所述的系统，其中所述检测装置还包括多种光源，每种光源被配置成朝向所述小瓶中的所述样品液体溶液发射光。5.如权利要求4所述的系统，其中所述检测装置还包括第一光敏检测器，所述第一光敏检测器被定位在所述腔室中与所述多种光源中的至少一种相对。6.如权利要求5所述的系统，其中所述检测装置还包括第二光敏检测器，所述第二光敏检测器以与来自多种光源的直射光偏离的角度被定位。7.如权利要求6所述的系统，其中所述多种光源以固定的频率被调制。8.如权利要求6所述的系统，其中所述第一光敏检测器包括：光电传感器，所述光电传感器被配置成将来自所述多种光源的光信号转换成电压信号；放大器，所述放大器被配置成将所述电压信号放大；以及解调器，所述解调器被配置成将所述电压信号转换成直流信号。9.如权利要求8所述的系统，其中所述检测装置还包括控制系统，所述控制系统包括模数转换器以测量所述直流信号。10.如权利要求6所述的系统，其中所述第一光敏检测器检测穿过所述样品液体溶液的光的透射率。11.如权利要求6所述的系统，其中所述第二光敏检测器检测来自所述样品液体溶液的光的荧光。12.如权利要求3所述的系统，其中所述检测装置还被配置成检测穿过所述样品液体溶液的光信号，并将所检测到的光信号转换成数字信号以定量所述样品液体溶液中的所述发色团或荧光团。13.一种用于检测和定量液体...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯多佛·劳埃德，安德鲁·邓肯，
申请(专利权)人：菲尔德水检测有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US