一种水中多种重金属同时在线监测系统及其监测方法技术方案

本发明专利技术公开了一种水中多种重金属同时在线监测系统，包括用于定时采集样品并进行预处理的在线采样模块、用于连续在线热消解的在线消解模块、用于进行富集的在线富集模块、在线检测模块、用于将检测结果与相应的水质标准标准限值进行比较分析的数据处理/输出模块、用于控制各模块运行的系统控制模块；所述数据处理/输出模块与所述在线检测模块相连，所述系统控制模块分别与所述在线采样模块、在线消解模块、在线富集模块、在线检测模块相连。本发明专利技术提供的在线监测系统测量灵敏、准确度、精密度高，测量范围宽，多参数同时测量响应速度快，可实现水中重金属含量的实时和动态变化监控。

【技术实现步骤摘要】
一种水中多种重金属同时在线监测系统及其监测方法
本专利技术涉及环境监测
，尤其涉及一种水中多种重金属同时在线监测系统及其监测方法。
技术介绍
我国的水资源现状存在总量紧缺、人均占有量低、地区分布不均、水体污染日益加重、城市缺水情况凸显等问题。目前我国污水、废水日排放量达到1亿立方米。据近几年中国环境状况公报，我国地表水近1/3监测断面为IV类以下水质，我国地下水60％监测点水质较差和极差。重金属污染是危害最大的水污染问题之一，我国地表水重金属污染问题十分突出，江河湖库底质的污染率高达80.1％。水质监测数据表明，我国地表水和地下水除汞、镉、铬和铅污染较普遍外，铜、镍、锌、钼和锰等重金属在水体中超标现象严重。由于缺少对水体中重金属长期有效的连续监控和风险预警，重金属等毒害物质污染引起的地表水和饮用水污染事故的频发，水体重金属污染问题严重地危害群众健康，造成恶劣影响，引起高度关注。国家《水污染防治行动计划》要求加强水质在线、连续监测技术及设备的开发，提升水环境监测及环境风险防控技术支撑能力，保障监测数据准确和保护公众健康。国家《生态环境保护规划》中提升水环境质量、工业污染源全面达标排放、重点污染物(特别是重金属)的减排、风险防控和应急响应体系完善等计划实施，皆需先进环境监测仪器与智能化生态环境监测技术。为此，生态环境部发布了《2018年生态环境监测工作要点》，要求全面提高环境监测数据质量，大力推进监测新技术发展，确保环境监测数据“真、准、全”。目前国内外应用于水中重金属在线分析技术主要是比色法和电化学方法(阳极溶出伏安法)。2015年以来生态环保部发布的“铅、镉、砷、镍、铬、汞重金属水质在线监测仪技术要求及检测方法”标准主要依据上述两种技术方法。然而，比色法进行水质在线分析时，不同的重金属组分需要不同的显色剂，为了消除其它组分的干扰需要特殊的方式进行样品处理，单台仪器无法同时测定两种或多种重金属离子(当增多重金属监测参数时，仪器体积和成本皆大为增加)，同时该方法的重金属在线分析灵敏度较低、易受共存离子的干扰，较适用于高浓度水样和废水，无法满足在地表水、地下水、饮用水等重金属浓度较低的水环境中应用。电化学在线检测多采用阳极溶出伏安法，该方法的灵敏度较好，但在监测中重现性很差，易受水中有机物等的干扰，水样需要预处理，被测重金属要求为离子态；另外为延长电极使用寿命，除对电极维护技术人员要求较高外，该方法测量上限较低，测量范围不宽。由于污水和废水的大量排放，我国水体的水样成分复杂，重金属浓度差别较大(从微量到痕量)，目前对水中重金属的在线分析，除了要求分析速度快和灵敏度好之外，还要满足准确度高、稳定性好、检测限低、监测范围广、抗干扰能力强、可多元素同时测定、等要求。因此，具有较高准确度、良好稳定性和连续监测能力、运行工况良好的新型在线重金属检测技术是水中重金属污染监控、水体重金属污染治理、水环境安全保障的迫切需求。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种水中多种重金属同时在线监测系统及其监测方法，该监测系统可对重金属含量的准确、灵敏、稳定、宽范围、同时自动在线监测，能应用于各类地表水、地下水、工业废水中重金属在线、实时、监测。本专利技术是通过以下技术方案来实现的：一种水中多种重金属同时在线监测系统，包括用于定时采集样品并进行预处理的在线采样模块、用于连续在线热消解的在线消解模块、用于进行富集的在线富集模块、在线检测模块、用于将检测结果与相应的水质标准标准限值进行比较分析的数据处理/输出模块、用于控制各模块运行的系统控制模块；所述在线采样模块、在线消解模块、在线富集模块、在线检测模块顺次连接；所述在线消解模块消解后的样品溶液经过所述在线富集模块后接入所述在线检测模块，或者，所述在线消解模块消解后的样品溶液直接接入所述在线检测模块；所述数据处理/输出模块与所述在线检测模块相连，所述系统控制模块分别与所述在线采样模块、在线消解模块、在线富集模块、在线检测模块相连。所述在线采样模块包括通过耐腐蚀塑料软管依次连接的进水管滤网、水泵、沉降杯、两通电磁阀、筛网、第一直流电机蠕动泵、三通换向球阀和第一三通电磁阀；还包括第一Y形管和自来水罐；所述第一三通电磁阀与所述第一Y形管的第一端相连，所述三通换向球阀的自由端与所述第一Y形管的第二端相连，所述第一Y形管的第三端通过所述第一直流电机蠕动泵与所述自来水罐相连；所述在线消解模块包括通过耐酸耐高温塑料软管连接的消解试剂瓶、第一活塞泵、第二三通电磁阀、混合杯、隔膜泵、加热体、耐酸耐高温消解管、冷凝管和第二直流电机蠕动泵；所述消解试剂瓶、第一活塞泵分别通过所述第二三通电磁阀与所述混合杯相接；所述混合杯一端与所述第一三通电磁阀相连，其另一端通过隔膜泵与所述耐酸耐高温消解管端部的进样管相连；所述耐酸耐高温消解管以螺旋方式半嵌入所述加热体中，所述耐酸耐高温消解管另端部的出样管与所述冷凝管连接；所述冷凝管通过所述第二直流电机蠕动泵与所述自来水罐相连，并且所述冷凝管与所述自来水罐之间形成回路；所述在线富集模块包括通过耐酸塑料软管连接的第三三通电磁阀、第四三通电磁阀、第五三通电磁阀、第六三通电磁阀、第七三通电磁阀、pH调节溶液瓶、第三直流电机蠕动泵、第四直流电机蠕动泵、第二Y形管、调节杯、富集柱、第二活塞泵、洗脱液瓶和第一废液瓶；所述第二Y形管开口两端通过所述第三直流电机蠕动泵分别与第三三通电磁阀、pH调节溶液瓶相连，其后端与所述调节杯相连；所述富集柱一端通过第四三通电磁阀分别与调节杯和第七三通电磁阀连接，其另一端通过第六三通电磁阀分别与所述第一废液瓶和所述第二活塞泵连接；所述第六三通电磁阀与所述活塞泵之间连接有第五三通电磁阀，所述第五三通电磁阀与所述洗脱液瓶相连；所述第三三通电磁阀一端与所述冷凝管相连，其另一端通过所述第四直流电机蠕动泵后与所述第七三通电磁阀相连；所述调节杯通过所述第四直流电机蠕动泵后与所述第四三通电磁阀相连；所述在线检测模块包括通过耐酸软管连接的第五直流电机蠕动泵、发射光谱检测装置、供气装置和第二废液瓶；所述发射光谱检测装置通过进样管、第五直流电机蠕动泵与所述第七三通电磁阀连接，其另一端通过数据线与所述数据处理/输出模块连接；所述供气装置通过所述第五直流电机蠕动泵与所述发射光谱检测装置连接，所述发射光谱检测装置与所述第二废液瓶连接；所述数据处理/输出模块包括用于分析处理所述发射光谱检测装置信号信息并将结果显示出来的数据处理/显示系统、用于储存所述数据处理/显示系统处理结果的管理服务器、用于供用户的查看与远程监控的终端设备；所述终端设备包括第一终端设备和第二终端设备，所述第一终端设备和第二终端设备通过所述管理服务器与所述数据处理/显示系统相连；所述系统控制模块包括工控机系统、串口转换器和信号输入/输出接口；所述工控机系统包括总工控机、在线采样工控机、消解工控机和富集工控机；所述串口转换器包括第一串口转换器、第二串口转换器、第三串口转换器；所述在线采样工控机一端通过所述第一串口转换器、信号输入/输出接口与所述总工控机相接，其另一端分别与水泵、两通电磁阀、第一直流电机蠕动泵相连；所述消解工控机一端通过所述第二串口转换器、信号输入/输出接口与所述总工控机相接，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水中多种重金属同时在线监测系统，其特征在于：包括用于定时采集样品并进行预处理的在线采样模块、用于连续在线热消解的在线消解模块、用于进行富集的在线富集模块、在线检测模块、用于将检测结果与相应的水质标准标准限值进行比较分析的数据处理/输出模块、用于控制各模块运行的系统控制模块；所述在线采样模块、在线消解模块、在线富集模块、在线检测模块顺次连接；所述在线消解模块消解后的样品溶液经过所述在线富集模块后接入所述在线检测模块，或者，所述在线消解模块消解后的样品溶液直接接入所述在线检测模块；所述数据处理/输出模块与所述在线检测模块相连，所述系统控制模块分别与所述在线采样模块、在线消解模块、在线富集模块、在线检测模块相连。

【技术特征摘要】
1.一种水中多种重金属同时在线监测系统，其特征在于：包括用于定时采集样品并进行预处理的在线采样模块、用于连续在线热消解的在线消解模块、用于进行富集的在线富集模块、在线检测模块、用于将检测结果与相应的水质标准标准限值进行比较分析的数据处理/输出模块、用于控制各模块运行的系统控制模块；所述在线采样模块、在线消解模块、在线富集模块、在线检测模块顺次连接；所述在线消解模块消解后的样品溶液经过所述在线富集模块后接入所述在线检测模块，或者，所述在线消解模块消解后的样品溶液直接接入所述在线检测模块；所述数据处理/输出模块与所述在线检测模块相连，所述系统控制模块分别与所述在线采样模块、在线消解模块、在线富集模块、在线检测模块相连。2.根据权利要求1所述的水中多种重金属同时在线监测系统，其特征在于：所述在线采样模块包括通过耐腐蚀塑料软管依次连接的进水管滤网、水泵、沉降杯、两通电磁阀、筛网、第一直流电机蠕动泵、三通换向球阀和第一三通电磁阀；还包括第一Y形管和自来水罐；所述第一三通电磁阀与所述第一Y形管的第一端相连，所述三通换向球阀的自由端与所述第一Y形管的第二端相连，所述第一Y形管的第三端通过所述第一直流电机蠕动泵与所述自来水罐相连；所述在线消解模块包括通过耐酸耐高温塑料软管连接的消解试剂瓶、第一活塞泵、第二三通电磁阀、混合杯、隔膜泵、加热体、耐酸耐高温消解管、冷凝管和第二直流电机蠕动泵；所述消解试剂瓶、第一活塞泵分别通过所述第二三通电磁阀与所述混合杯相接；所述混合杯一端与所述第一三通电磁阀相连，其另一端通过隔膜泵与所述耐酸耐高温消解管端部的进样管相连；所述耐酸耐高温消解管以螺旋方式半嵌入所述加热体中，所述耐酸耐高温消解管另端部的出样管与所述冷凝管连接；所述冷凝管通过所述第二直流电机蠕动泵与所述自来水罐相连，并且所述冷凝管与所述自来水罐之间形成回路；所述在线富集模块包括通过耐酸塑料软管连接的第三三通电磁阀、第四三通电磁阀、第五三通电磁阀、第六三通电磁阀、第七三通电磁阀、pH调节溶液瓶、第三直流电机蠕动泵、第四直流电机蠕动泵、第二Y形管、调节杯、富集柱、第二活塞泵、洗脱液瓶和第一废液瓶；所述第二Y形管开口两端通过所述第三直流电机蠕动泵分别与第三三通电磁阀、pH调节溶液瓶相连，其后端与所述调节杯相连；所述富集柱一端通过第四三通电磁阀分别与调节杯和第七三通电磁阀连接，其另一端通过第六三通电磁阀分别与所述第一废液瓶和所述第二活塞泵连接；所述第六三通电磁阀与所述活塞泵之间连接有第五三通电磁阀，所述第五三通电磁阀与所述洗脱液瓶相连；所述第三三通电磁阀一端与所述冷凝管相连，其另一端通过所述第四直流电机蠕动泵后与所述第七三通电磁阀相连；所述调节杯通过所述第四直流电机蠕动泵后与所述第四三通电磁阀相连；所述在线检测模块包括通过耐酸软管连接的第五直流电机蠕动泵、发射光谱检测装置、供气装置和第二废液瓶；所述发射光谱检测装置通过进样管、第五直流电机蠕动泵与所述第七三通电磁阀连接，其另一端通过数据线与所述数据处理/输出模块连接；所述供气装置通过所述第五直流电机蠕动泵与所述发射光谱检测装置连接，所述发射光谱检测装置与所述第二废液瓶连接；所述数据处理/输出模块包括用于分析处理所述发射光谱检测装置信号信息并将结果显示出来的数据处理/显示系统、用于储存所述数据处理/显示系统处理结果的管理服务器、用于供用户的查看与远程监控的终端设备；所述终端设备包...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭鹏然，梁维新，雷永乾，潘佳钏，刘宁，
申请(专利权)人：广东省测试分析研究所中国广州分析测试中心，
类型：发明
国别省市：广东,44