一种悬浊液自动检测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种悬浊液自动检测装置及方法，基于分光光度法和激光粒度测量法，新建了悬浊液可见光透射吸光度与波长、悬浮颗粒和介质性质参数之间的数学关系模型，采用蠕动泵、LED光源、多通道可见光传感器、单片机、操作终端系统等，通过工作电路设计和控制程序编程，研发了集进样、测量、计算、绘图一体化的悬浊液自动检测装置，并建立了检测操作方法，实现了对统计学意义上的颗粒粒度、粒数以及悬浮物质量、浊度的瞬时测量和动态测量，灵敏度高，检出限仅1mg/L，误差小于20％。与传统检测方法相比，该装置小巧轻便，操作简单，界面清晰直观，非专业人员也可随时随地使用，既可满足散样检测，也可进行实时、在线检测。

An automatic detection device and method for suspension

【技术实现步骤摘要】
一种悬浊液自动检测装置及方法
本专利技术涉及分析检测
，尤其涉及一种悬浊液自动检测装置及方法。
技术介绍
非均相体系中颗粒物物理特性的测定在各行各业均有重要应用。例如，在材料合成中，帮助实时监控晶体生长信息；在污染控制方面，可以帮助分析水处理中催化剂、吸附剂的工作状态；在细胞或微生物培养方面，可以帮助研究人员及时掌握细胞生长规律；在食品和环境检测方面，及时评价饮品安全性和环境质量等等。悬浊液作为一种非均相体系，不同于溶液，颗粒物粒度、形状、多少直接影响液体的光学性质。根据测定原理的不同，颗粒物的测量方法主要有：筛分法、显微镜法、沉降法、电感应法(库尔特法)、超声波法、光散射法以及重量法等。筛分法仅适用于不易团聚的干粉体的测定。显微镜法是通过光学成像实现对于颗粒粒径大小、形状及结构等因素的分析，无法测量悬浮物含量和粒数。沉降法是以Stokes沉降公式为基础，根据颗粒在液体中的最终沉降速度确定颗粒粒径大小，可以测量颗粒粒径分布。刘森等人采用经流变系数修正后的重力沉降法测定出油包水乳化液的粒径分布(刘森,杨强,卢浩等，重力沉降法测定水-柴油乳化液粒径分布.中国测试,2016,42(06):50-53.)。例如，丹东百特公司研制出的BT-1500离心沉降式粒度仪，该仪器可以利用重力沉降、离心沉降以及二者结合等多种沉降方式测定出颗粒的粒径分布，但是完成一次测量所需的时间较久。电感应法(库尔特法)以悬浮于电解液中的颗粒流过孔口时电阻的变化作为粒径测量的尺度，可以实现对于颗粒粒径、粒数的同时测定。例如，欧美克公司生产的RC-2100型颗粒计数器/粒度仪、济南微纳生产的winner602液体自动颗粒计数器均可以实现对于液体颗粒大小及粒数的测定。超声波法利用声衰减系数与粒径之间的关系，实现对于颗粒粒径的测定。吴健等人基于超声检测提出了一种同时测量纳米颗粒悬浊液粒度、密度和浓度的方法(吴健,苏明旭,蔡小舒，同时测量纳米颗粒悬浊液粒度、密度及浓度的方法研究.分析测试学报,2011,30(11):1246-1251)，可以实现纳米颗粒的加工和制备过程中对颗粒相的实时监测。侯怀书等人采用中低频超声波，通过测出超声波在纳米TiO2颗粒两相介质中传播时的声衰减谱测定出颗粒的平均粒径及粒径分布(侯怀书,张锁怀，基于中低频超声波的纳米颗粒粒径测量.机械工程材料,2011,35(05):80-82)。光散射法是使用最为广泛的一种颗粒测量方法，该方法以光散射原理为基础，通过测量与粒径密切相关的散射参数及其组合，可以得到颗粒的粒径分布以及浓度。基于光散射的粒子测量方法根据接收散射信号的不同可分为角散射单颗粒检测法、动态光散射法、衍射散射法以及全散射法等。利用光散射法实现对于颗粒物理化学性质的分析具有适用范围广、测量范围宽、准确性高、测试速度快以及可以实时在线测量等优点(叶超,孟睿,葛宝臻，基于光散射的粒子测量方法综述.激光与红外,2015,45(04):343-348)。目前，已开发的激光粒度仪种类较多，例如，英国马尔文公司生产的激光粒度仪(Mastersizer系列)、电位及纳米粒度分析仪(Zetasizer系列)，麦奇克公司生产的激光粒度分析仪，聚创环保公司研制的JC-SS-1Z悬浮物测定仪等，都可以实现对于颗粒粒度、悬浮物浓度的准确测定，但仪器体积庞大，须在室内由专业人员操作，且仪器价格昂贵。重量法(GB11901-89，水质悬浮物的测定—重量法)是最常用的悬浮物含量测定方法，悬浊液经过滤后残留于滤纸/滤膜上，在103～105℃烘干至质量恒定，称量即可得到悬浮物含量。重量法虽操作简单，但时间长、耗能大，无法实现在线快速测量。随着科学技术的发展，颗粒物测量方法得到不断改进，新型颗粒测量方法也不断涌现。当前，基于透射光测量的小型悬浮物测定仪也不断涌现，例如，科诺科仪公司开发的KN-SS10型悬浮物测定仪，盛奥华公司开发的6B-50SS型悬浮物测定仪等都可以快速测定水中悬浮物含量，但无法同时测量颗粒物大小、多少。
技术实现思路
本专利技术将基于透射光测量数据，建立透射光与分散质折光率、粒度、粒数以及分散介质折光率、密度等之间数学关系，开发悬浮物含量、粒度、粒数、浊度测量新方法，实现悬浊液的离线/在线、快速、实时多参数同时自动检测，仪器小巧轻便，操作非常简单，室内、现场、野外均可自由使用，普通人随时随地操作。一种悬浊液自动检测方法，包括如下步骤：S1,输入待检样品的性质参数，所述性质参数包括有介质折光率r0、密度ρ(g/L)、颗粒折光率r，以及稀释因子β和测量波长λ(nm)；S2,LED光源开启，传感器采集样品池中待测样品的透射光信息，转换为不同波长下的透射光强I；S3,通过所述不同波长下的透射光强I计算待测样品中悬浮物均粒径φ(μm)，悬浮颗粒数量N(p/L)，悬浮物含量c(mg/L)，浊度T(NTU)。较佳地，获取蒸馏水透射光强I0；通过公式A＝lg(I0/I)获取待测样品在所述不同波长下所对应的吸光度A；通过方程lgA＝mlgλ+n获取m、n值；通过φ＝γk24m-4获取待测样品中悬浮物均粒径φ(μm)，通过N＝1013+nβk1-1k2-16γ-5m16获取待测样品中悬浮颗粒数量N(p/L)，通过c＝0.524×101+nβρk1-1k2-4γ-2m4获取待测样品中悬浮物含量c(mg/L)，通过T＝βk3A650nm获取待测样品的浊度T(NTU)；其中，γ为待测样品的悬浮物相对折光率，γ＝r/r0；m、n分别为lgA～lgλ回归线性方程的斜率和截距；k1、k2、k3为测量200NTU福马肼标准浊度液所得到的模型校正系数，A650nm为待测样品在波长650nm下的吸光度。较佳地，还包括有动态测量方法，首先执行过程S1a,其次输入所述动态测量的起始时间、周期(min)和时长(h)；所述周期包含过程S1a-S2a，循环重复所述周期，直至达到所述时长。较佳地，所述不同波长包括有450nm、500nm、550nm、570nm、600nm、650nm六个波长。较佳地，以蒸馏水为待检样品，进行过程S2，获取所述蒸馏水射光强I0。较佳地，所述200NTU福马肼标准浊度液的配制方法为，将5.00mL的质量百分比为1.00％硫酸联氨溶液和5.00mL的质量百分比为10.00％六次甲基四胺溶液混合均匀，得到第一溶液，在25±3℃下静置反应24h；向所述第一溶液添加蒸馏水稀释，并混合均匀，得到第二溶液，所述第二溶液的总量为100mL；吸取所述第二溶液的50mL液体于100mL容量瓶中，添加蒸馏水稀释到100mL刻度；按S2获取蒸馏水的透射光强I0和200NTU福马肼标准浊度液的透射光强I；通过公式A＝lg(I0/I)获取200NTU福马肼标准浊度液在所述不同波长下所对应的吸光度A；通过方程lgA＝mlgλ+n获取m、n值；通过公式k1＝2.09×10(1+n)、k2＝-1.23m、k3＝200/A650nm分别计算k1、k2、k3。本专利技术还提供了一种悬浊液自动检测装置，应用于上述悬浊液自动检测方法，包括有仪器外壳和设本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种悬浊液自动检测方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：/nS1,输入待测样品的性质参数，所述性质参数包括有介质折光率r

【技术特征摘要】
1.一种悬浊液自动检测方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
S1,输入待测样品的性质参数，所述性质参数包括有介质折光率r0、密度ρ(g/L)、颗粒折光率r，以及稀释因子β和测量波长λ(nm)；
S2,LED光源开启，传感器采集样品池中待测样品的透射光信息，转换为不同波长下的透射光强I；
S3,通过所述不同波长下的透射光强I计算待测样品中悬浮物均粒径φ(μm)，悬浮颗粒数量N(p/L)，悬浮物含量c(mg/L)，浊度T(NTU)。


2.根据权利要求1所述的悬浊液自动检测方法，其特征在于，获取蒸馏水透射光强I0；
通过公式A＝lg(I0/I)获取待测样品在所述不同波长下所对应的吸光度A；
通过方程lgA＝mlgλ+n获取m、n值；
通过φ＝γk24m-4获取待测样品中悬浮物均粒径φ(μm)，通过N＝1013+nβk1-1k2-16γ-5m16获取待测样品中悬浮颗粒数量N(p/L)，通过c＝0.524×101+nβρk1-1k2-4γ-2m4获取待测样品中悬浮物含量c(mg/L)，通过T＝βk3A650nm获取待测样品的浊度T(NTU)；
其中，γ为待测样品的悬浮物相对折光率，γ＝r/r0；m、n分别为lgA～lgλ回归线性方程的斜率和截距；k1、k2、k3为测量200NTU福马肼标准浊度液所得到的模型校正系数，A650nm为待测样品在波长650nm下的吸光度。


3.根据权利要求2所述的悬浊液自动检测方法，其特征在于，还包括有动态测量方法，首先执行过程S1a,其次输入所述动态测量的起始时间、周期(min)和时长(h)；
所述周期包含过程S1a-S2a，循环重复所述周期，直至达到所述时长。


4.根据权利要求2所述的悬浊液自动检测方法，其特征在于，所述不同波长包括有450nm、500nm、550nm、570nm、600nm、650nm六个波长。


5.根据权利要求2或4所述的悬浊液自动检测方法，其特征在于，以蒸馏水为待检样品，进行过程S2，获取所述蒸馏水射光强I0。


6.根据权利要求2所述的悬浊液自动检测方法，其特征在于，所述200NTU福马肼标准浊度液的配制方法为，将5.00mL的质量百分比为1.00％硫酸联氨溶液和5.00mL的质量百分比为10.00％六次甲基四胺溶液混合均匀，得到第一溶液，在25±3℃下静置反应24h；
向所述第一溶液添加蒸馏水稀释，并混合均匀，得到第二溶液，所述第二溶液的总量为100mL；
吸取所述第二溶液的50mL液体于100mL容量瓶中，添加蒸馏水稀释到100mL刻度；
按S2获取蒸馏水的透射光强I0和200NTU福马肼标准浊度液的透射光强I；

【专利技术属性】
技术研发人员：郜洪文，刘升，沈洋，郜子蕙，
申请(专利权)人：上海绿帝环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31