一种水质汞在线自动监测系统及其方法技术方案

本发明专利技术涉及一种水质汞在线自动监测系统及其方法。该水质汞在线自动监测系统包括控制单元和依次连接的进样单元、反应单元、检测单元，控制单元用于控制进样单元、反应单元和检测单元工作，进样单元用于向反应单元输入水样、消解液和还原剂，反应单元用于将水样中不同价态的汞转换为零价汞并富集，包括反应瓶、富集管和气泵，反应瓶通过三通阀分别与进样单元和富集管连接，富集管连接气泵，气泵通过三通阀分别与反应瓶和检测单元连接，检测单元用于检测反应单元富集的零价汞。该水质汞在线自动监测系统由控制单元控制，保证监测过程自动、连续，实现了水质汞在线自动监测要求。

An on-line automatic monitoring system for mercury in water quality and its method

The invention relates to an online automatic monitoring system for mercury in water quality and a method thereof. The on-line automatic monitoring system for mercury in water quality includes control unit and sequentially connected sampling unit, reaction unit and detection unit. The control unit is used to control the operation of sampling unit, reaction unit and detection unit. The sampling unit is used to input water sample, digestion solution and reductant to the reaction unit. The reaction unit is used to convert different valence mercury in water sample into zero valence mercury and enrich it. Reaction bottle, enrichment tube and gas pump are connected with injection unit and enrichment tube respectively through three-way valve, enrichment tube is connected with gas pump, and gas pump is connected with reaction bottle and detection unit respectively through three-way valve. Detection unit is used to detect zero-valent mercury enriched by reaction unit. The on-line automatic monitoring system for mercury in water quality is controlled by control unit, which ensures that the monitoring process is automatic and continuous, and realizes the requirement of on-line automatic monitoring for mercury in water quality.

【技术实现步骤摘要】
一种水质汞在线自动监测系统及其方法
本专利技术总地涉及水质监测
，具体涉及一种水质汞在线自动监测系统及其方法。
技术介绍
现有汞检测技术通常有两种：原子吸收法和原子荧光法。原子吸收法的主要原理为基于元素汞在室温下，不加热的条件下，就可挥发成汞蒸气，并对波长253.7nm的紫外线具有强烈的吸收作用，在一定的范围内，汞的浓度和吸收值成正比，符合比尔定律。原子荧光法是在原子吸收法的基础上发展起来的，是一种发射光谱法。汞灯发射光束经过由水样所含汞元素转化的汞蒸汽云时，汞原子吸收特定共振波的能量，使其由基态激发到高能态，而当被激发的原子回到基态时，将发出荧光，通过测定荧光强度的大小，即可测出水样中汞的含量。应用于水质汞检测目前较成熟的方法为实验室方法，在线自动监测设备基本没有。实验室国标方法为原子荧光法，其详细方法可参照HJ694-2014《水质汞、砷、硒、铋和锑的测定原子荧光法》。现有技术和方法不能满足现场自动在线监测需求，不能满足未来水质汞在线监测的环保要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决水质中汞浓度的自动监测问题。本专利技术提供了一种水质汞在线自动监测系统，包括控制单元和依次连接的进样单元、反应单元、检测单元，所述控制单元用于控制所述进样单元、所述反应单元和所述检测单元工作，所述进样单元用于向所述反应单元输入水样、消解液和还原剂，所述反应单元用于将所述水样中不同价态的汞转换为零价汞并富集，其包括反应瓶、富集管和气泵，所述反应瓶通过三通阀分别与所述进样单元和所述富集管连接，所述富集管连接所述气泵，所述气泵通过三通阀分别与所述反应瓶和所述检测单元连接，所述检测单元用于检测所述反应单元富集的零价汞。优选地，根据上述的系统，所述进样单元包括水样管路、消解液管路、还原剂管路和液体输送泵，所述水样管路、所述消解液管路和所述还原剂管路分别与所述液体输送泵连接，所述液体输送泵连接所述反应单元的反应瓶。更优选地，根据上述的系统，所述液体输送泵为计量蠕动泵或进样计量泵。或更优选地，根据上述的系统，所述水样管路和所述消解液管路通过三通阀连接所述液体输送泵。优选地，根据上述的系统，所述反应单元还包括排液阀，所述排液阀连接所述反应瓶。或优选地，根据上述的系统，还包括分析单元，用于对所述检测单元获得的检测数据进行分析以获得所述水样中的汞浓度。本专利技术还提供了一种采用上述系统进行监测的方法，包括：进样：通过所述进样单元定量抽取一定体积的水样；消解：连通所述进样单元和所述反应单元的反应瓶，使来自所述进样单元的水样和消解液进入所述反应瓶，将水样中不同价态的汞消解成二价汞；还原：连通所述进样单元和所述反应单元的反应瓶，使来自所述进样单元的还原剂进入所述反应瓶，将所述二价汞还原成零价汞；富集：连通所述反应单元的反应瓶、富集管和气泵形成闭环，使所述富集管富集所述零价汞；释放：连通所述反应单元的富集管和所述检测单元，加热所述富集管，使富集的零价汞释放出来进入所述检测单元；检测：所述检测单元检测来自所述富集管的零价汞。优选地，根据上述的方法，步骤“富集”为多次富集。或优选地，根据上述的方法，步骤“检测”为采用原子吸收法检测所述零价汞，得到汞浓度曲线。更优选地，根据上述的方法，步骤“检测”后还包括步骤“分析”，其包括：所述分析单元根据所述检测单元得到的汞浓度曲线进行计算得到所述零价汞的质量值，该质量值除以步骤“进样”中的所述水样体积，即可得到所述水样的汞浓度值。本专利技术的水质汞在线自动监测系统由控制单元控制，保证监测过程自动、连续，实现了水质汞在线自动监测要求。附图说明图1为本专利技术水质汞在线自动监测系统的一种实施例。具体实施方式以下结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式进行更加详细的说明，以便能够更好地理解本专利技术的方案以及其各个方面的优点。然而，以下描述的具体实施方式和实施例仅是说明的目的，而不是对本专利技术的限制。如非特别说明，文中三通阀和排液阀均为关闭状态。如图1所示，一种本专利技术的水质汞在线自动监测系统包括控制单元(图中未画出)、分析单元(图中未画出)和依次连接的进样单元1、反应单元2、检测单元3。控制单元用于控制进样单元1、反应单元2、检测单元3和分析单元工作，保证监测过程自动、连续，其具体可为PLC。进样单元1包括水样管路11、消解液管路12、清洗液管路13、还原剂管路14和液体输送泵15。水样管路11和消解液管路12通过三通阀(阀2)和三通阀(阀1)连接液体输送泵15。清洗液管路13和还原剂管路14通过三通阀(阀3)和三通阀(阀1)连接液体输送泵15。液体输送泵15具体可为计量蠕动泵或进样计量泵。反应单元2包括反应瓶21、富集管22、气泵23、零气管路24和排液阀(阀7)。反应瓶21通过三通阀(阀4)分别连接进样单元1的液体输送泵15和富集管22。富集管22通过三通阀(阀5)连接三通阀(阀4)和零气管路24。富集管22连接气泵23。气泵23通过三通阀(阀6)分别与反应瓶21和检测单元3连接。排液阀(阀7)连接反应瓶21。采用该系统对水质汞进行在线自动监测主要包括步骤：消解、清洗、还原、富集、检测、分析等。具体方法包括如下步骤：进样：控制单元控制开启阀2、阀1和液体输送泵15，通过液体输送泵的15定量功能定量抽取一定体积的水样。消解：控制单元控制开启阀2、阀1、液体输送泵15和阀4，使水样和消解液进入反应瓶21，通过液体输送泵15的定量功能获得适当消解液后关闭阀2，在反应瓶21中将水样中不同价态的汞消解成二价汞。清洗：控制单元控制开启阀3，使清洗液清洗管路中残留的水样。避免其对取样结果造成影响或干扰。还原：控制单元控制开启阀3，使还原剂进入反应瓶21，通过液体输送泵的定量功能获得过量还原剂后关闭阀3、阀1、液体输送泵15和阀4，将二价汞还原成零价汞，其中过量还原剂保证还原充分。富集：控制单元控制开启阀4、阀5和阀6，使反应瓶21、富集管22和气泵23形成闭环，富集管22多次富集来自反应瓶21的零价汞，保证富集完全。富集时间3～5min，关闭阀4。释放：控制单元控制开启阀5和阀6，使富集管22接收来自零气管路24的零气并连通检测单元3，加热富集管22，使富集的零价汞释放出来经气泵23进入检测单元3，待零价汞完全进入检测单元3后，关闭阀5和阀6。检测：控制单元控制检测单元3检测来自富集管22的零价汞。具体为对零价汞进行峰检测。具体可为解析后的汞随零气进入检测单元3，检测单元3发出的光信号遇到汞被部分吸收。检测单元3接收被部分吸收后的光信号，并转换成电信号。该电信号的变化对应汞浓度值的变化。汞在载气中浓度分布为前低中间高后低分布状态，检测单元3的汞浓度显示界面会形成一正弦波的峰信号(即电信号变化)，峰形图即为测量过程中汞的瞬时浓度值图形展示。分析：分析单元对检测过程的峰形图进行数据运算。其中，检测过程中零气流量为恒定已知值，对峰形图进行积分求和计算，参数包括：汞瞬时浓度值、零气流量、积分时间，三参数均为已知值，即积分求和三个参数的乘积，乘积的结果为该测量周期汞的质量值；用该质量值除以进样过程中水样体积值，即可得到该水样的汞浓度值。排液：当单个监测周期结束后，控制单元开启阀7，对反应瓶21进行放空排液。最后应说明的是：显然，上述实施例仅仅是为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水质汞在线自动监测系统，其特征在于，包括控制单元和依次连接的进样单元、反应单元、检测单元，所述控制单元用于控制所述进样单元、所述反应单元和所述检测单元工作，所述进样单元用于向所述反应单元输入水样、消解液和还原剂，所述反应单元用于将所述水样中不同价态的汞转换为零价汞并富集，包括反应瓶、富集管和气泵，所述反应瓶通过三通阀分别与所述进样单元和所述富集管连接，所述富集管连接所述气泵，所述气泵通过三通阀分别与所述反应瓶和所述检测单元连接，所述检测单元用于检测所述反应单元富集的零价汞。

【技术特征摘要】
1.一种水质汞在线自动监测系统，其特征在于，包括控制单元和依次连接的进样单元、反应单元、检测单元，所述控制单元用于控制所述进样单元、所述反应单元和所述检测单元工作，所述进样单元用于向所述反应单元输入水样、消解液和还原剂，所述反应单元用于将所述水样中不同价态的汞转换为零价汞并富集，包括反应瓶、富集管和气泵，所述反应瓶通过三通阀分别与所述进样单元和所述富集管连接，所述富集管连接所述气泵，所述气泵通过三通阀分别与所述反应瓶和所述检测单元连接，所述检测单元用于检测所述反应单元富集的零价汞。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述进样单元包括水样管路、消解液管路、还原剂管路和液体输送泵，所述水样管路、所述消解液管路和所述还原剂管路分别与所述液体输送泵连接，所述液体输送泵连接所述反应单元的反应瓶。3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述液体输送泵为计量蠕动泵或进样计量泵。4.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述水样管路和所述消解液管路通过三通阀连接所述液体输送泵。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述反应单元还包括排液阀，所述排液阀连接所述反应瓶。6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括分析单元，用于对...

【专利技术属性】
技术研发人员：敖小强，韩占恒，李红亮，平小凡，赵辉，
申请(专利权)人：北京雪迪龙科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11