一种滴定法水质在线自动监测系统及方法技术方案

本发明专利技术实施例公开了一种滴定法水质在线自动监测系统及方法，所述系统包括可编程控制器、模拟量扩展模块、数字量输出扩展模块、抽液蠕动泵、液体计量器、多位阀、滴定池、柱塞泵、两位三通阀以及滴定终点判断光学系统，基于可编程控制器对整个系统进行控制，可实现滴定过程的全自动化，使得滴定法水质在线监测系统具有测量结果重复性好、误差小等优点。

An on-line automatic monitoring system and method for water quality by titration

【技术实现步骤摘要】
一种滴定法水质在线自动监测系统及方法
本专利技术实施例涉及水质监测
，具体涉及一种滴定法水质在线自动监测系统及方法。
技术介绍
滴定分析法，是化学分析法的一种，将一种已知其准确浓度的试剂溶液(称为标准溶液)滴加到被测物质的溶液中，直到化学反应完全时为止，然后根据所用试剂溶液的浓度和体积可以求得被测组分的含量，这种方法称为滴定分析法。水是人类在生活和生产活动中必不可少的资源，而水质的优劣与人类的健康密切相关，对水质的监测也至关重要。滴定法是水质测量的一种国家标准方法，广泛的应用于测量水中的碱度、硬度和高锰酸盐指数等。目前滴定法测量主要是采用人工手动操作，由于受人为主观因素影响，会造成测量误差大，重复性差。
技术实现思路
为此，本专利技术实施例提供一种滴定法水质在线自动监测系统及方法，以解决现有的滴定分析法采用人工手动操作，受人为主观因素影响大，造成测量误差大，重复性差的问题。为了实现上述目的，本专利技术实施例提供如下技术方案：根据本专利技术实施例的第一方面，提出了一种滴定法水质在线自动监测系统，所述系统包括可编程控制器、模拟量扩展模块、数字量输出扩展模块、抽液蠕动泵、液体计量器、多位阀、滴定池、柱塞泵、两位三通阀以及滴定终点判断光学系统；所述模拟量扩展模块和数字量输出扩展模块均连接至所述可编程控制器；所述可编程控制器的数字量输出端通过第一步进电机驱动器连接至抽液蠕动泵的步进电机，所述抽液蠕动泵连接液体计量器的上口，所述液体计量器的不同液位处分别设置有液位传感器，所述液位传感器连接至可编程控制器的数字量输入端，所述液体计量器的下口连接多位阀，所述多位阀包括多个进液阀口和出液阀口，所述进液阀口用于加入滴定反应用的多种试剂以及待测水样或标准样品，所述出液阀口连接滴定池，所述进液阀口和出液阀口上均设置有电磁阀，所述电磁阀连接的继电器的输入端分别连接可编程控制器的数字量输出端和数字量输出扩展模块的数字量输出端；所述可编程控制器的数字量输出端通过第二步进电机驱动器连接柱塞泵的步进电机，所述柱塞泵连接两位三通阀的公共口，所述两位三通阀的常开口连接滴定池，所述两位三通阀的常闭口连接滴定反应用的滴定液存储瓶，所述两位三通阀与数字量输出扩展模块的数字量输出端电连接；所述滴定终点判断光学系统包括相对设置在滴定池两侧的光电源和光电池，所述光电源连接数字量输出扩展模块的数字量输出端，所述光电池连接模拟量扩展模块的模拟量输入端。进一步地，所述系统还包括分配器，所述分配器连接第一步进电机驱动器的输出端，所述数字量输出扩展模块的数字量输出端连接分配器。进一步地，所述系统还包括磁力搅拌器，所述磁力搅拌器设置在滴定池的下方，所述滴定池内设置有搅拌磁子，所述磁力搅拌器连接所述分配器。进一步地，所述系统还包括排液蠕动泵，所述排液蠕动泵的步进电机连接所述分配器，所述排液蠕动泵连接滴定池的下排液口。进一步地，所述柱塞泵的缸体底部设置有限位传感器，所述限位传感器连接可编程控制器的数字量输入端。进一步地，所述第一步进电机驱动器和第二步进电机驱动器均包括脉冲输入端、使能输入端和方向输入端，所述第一步进电机驱动器和第二步进电机的脉冲输入端、使能输入端和方向输入端分别连接可编程控制器的不同数字量输出端。进一步地，所述系统还包括用于待测水样取样用的溢流取样器，所述溢流取样器连接所述多位阀的进液阀口。进一步地，所述系统还包括触摸屏，所述触摸屏连接可编程控制器的通信接口。根据本专利技术实施例的第二方面，提出了一种滴定法水质在线自动监测系统的监测方法，所述方法包括：可编程控制器通过控制第一步进电机驱动器驱动抽液蠕动泵顺时针转动，同时控制多位阀上的相应进液阀口打开，将滴定反应用的试剂或样品抽取至液体取样器中，根据预先设定的试剂或样品用量，当液体取样器相应液位上的液体传感器检测到液体信号时，控制抽液蠕动泵停止转动，同时控制相应的进液阀口关闭完成试剂的取样，然后控制多位阀上的出液阀口打开，同时控制抽液蠕动泵逆时针转动，将液体取样器中抽取的试剂或样品排出至滴定池中；依次控制多位阀上的不同进液阀口，将滴定反应用的多种试剂以及待测水样或标准样品依次加入至滴定池中；通过控制两位三通阀使柱塞泵与滴定反应用的滴定液存储瓶连通，并通过第二步进电机驱动器驱动柱塞泵的柱塞向上运动抽取一定量的滴定液，然后通过控制两位三通阀使柱塞泵与滴定池连通，启动滴定池的搅拌，驱动柱塞泵的柱塞向下运动将抽取的滴定液滴加至滴定池中开始滴定；控制启动滴定终点判断光学系统中的光电源发出光照，并获取光电池的光电压信号，根据滴定前后的光电压值计算出溶液的吸光度，当溶液的吸光度达到预设吸光度值时，判定达到滴定反应的终点，驱动柱塞泵停止滴定。进一步地，所述方法还包括：可编程控制器在通过第二步进电机驱动器驱动柱塞泵开始滴定的同时按照预设脉冲频率向第二步进电机驱动器发出脉冲信号；对预先配置的不同浓度C的标准样品进行滴定，统计不同浓度的标准样品在滴定开始至到达滴定终点时可编程控制器向第二步进电机驱动器发出的脉冲数N，获取样品浓度C与滴定终点脉冲数N之间的线性关系式；对待测水样进行滴定，统计待测水样在滴定开始至到达滴定终点时可编程控制器向第二步进电机驱动器发出的脉冲数Nx，将脉冲数Nx代入样品浓度C与滴定终点脉冲数N之间的线性关系式，获得待测水样中被测成分浓度。本专利技术实施例具有如下优点：本专利技术实施例提出的一种滴定法水质在线自动监测系统及方法，所述系统包括可编程控制器、模拟量扩展模块、数字量输出扩展模块、抽液蠕动泵、液体计量器、多位阀、滴定池、柱塞泵、两位三通阀以及滴定终点判断光学系统，基于可编程控制器对整个系统进行控制，可实现滴定过程的全自动化，使得滴定法水质在线监测系统具有测量结果重复性好、误差小等优点。附图说明为了更清楚地说明本专利技术的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本专利技术可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
得能涵盖的范围内。图1为本专利技术实施例1提供的一种滴定法水质在线自动监测系统的结构示意图。具体实施方式以下由特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种滴定法水质在线自动监测系统，其特征在于，所述系统包括可编程控制器、模拟量扩展模块、数字量输出扩展模块、抽液蠕动泵、液体计量器、多位阀、滴定池、柱塞泵、两位三通阀以及滴定终点判断光学系统；/n所述模拟量扩展模块和数字量输出扩展模块均连接至所述可编程控制器；/n所述可编程控制器的数字量输出端通过第一步进电机驱动器连接至抽液蠕动泵的步进电机，所述抽液蠕动泵连接液体计量器的上口，所述液体计量器的不同液位处分别设置有液位传感器，所述液位传感器连接至可编程控制器的数字量输入端，所述液体计量器的下口连接多位阀，所述多位阀包括多个进液阀口和出液阀口，所述进液阀口用于加入滴定反应用的多种试剂以及待测水样或标准样品，所述出液阀口连接滴定池，所述进液阀口和出液阀口上均设置有电磁阀，所述电磁阀连接的继电器的输入端分别连接可编程控制器的数字量输出端和数字量输出扩展模块的数字量输出端；/n所述可编程控制器的数字量输出端通过第二步进电机驱动器连接柱塞泵的步进电机，所述柱塞泵连接两位三通阀的公共口，所述两位三通阀的常开口连接滴定池，所述两位三通阀的常闭口连接滴定反应用的滴定液存储瓶，所述两位三通阀与数字量输出扩展模块的数字量输出端电连接；/n所述滴定终点判断光学系统包括相对设置在滴定池两侧的光电源和光电池，所述光电源连接数字量输出扩展模块的数字量输出端，所述光电池连接模拟量扩展模块的模拟量输入端。/n...

【技术特征摘要】
1.一种滴定法水质在线自动监测系统，其特征在于，所述系统包括可编程控制器、模拟量扩展模块、数字量输出扩展模块、抽液蠕动泵、液体计量器、多位阀、滴定池、柱塞泵、两位三通阀以及滴定终点判断光学系统；
所述模拟量扩展模块和数字量输出扩展模块均连接至所述可编程控制器；
所述可编程控制器的数字量输出端通过第一步进电机驱动器连接至抽液蠕动泵的步进电机，所述抽液蠕动泵连接液体计量器的上口，所述液体计量器的不同液位处分别设置有液位传感器，所述液位传感器连接至可编程控制器的数字量输入端，所述液体计量器的下口连接多位阀，所述多位阀包括多个进液阀口和出液阀口，所述进液阀口用于加入滴定反应用的多种试剂以及待测水样或标准样品，所述出液阀口连接滴定池，所述进液阀口和出液阀口上均设置有电磁阀，所述电磁阀连接的继电器的输入端分别连接可编程控制器的数字量输出端和数字量输出扩展模块的数字量输出端；
所述可编程控制器的数字量输出端通过第二步进电机驱动器连接柱塞泵的步进电机，所述柱塞泵连接两位三通阀的公共口，所述两位三通阀的常开口连接滴定池，所述两位三通阀的常闭口连接滴定反应用的滴定液存储瓶，所述两位三通阀与数字量输出扩展模块的数字量输出端电连接；
所述滴定终点判断光学系统包括相对设置在滴定池两侧的光电源和光电池，所述光电源连接数字量输出扩展模块的数字量输出端，所述光电池连接模拟量扩展模块的模拟量输入端。


2.根据权利要求1所述的一种滴定法水质在线自动监测系统，其特征在于，所述系统还包括分配器，所述分配器连接第一步进电机驱动器的输出端，所述数字量输出扩展模块的数字量输出端连接分配器。


3.根据权利要求2所述的一种滴定法水质在线自动监测系统，其特征在于，所述系统还包括磁力搅拌器，所述磁力搅拌器设置在滴定池的下方，所述滴定池内设置有搅拌磁子，所述磁力搅拌器连接所述分配器。


4.根据权利要求2所述的一种滴定法水质在线自动监测系统，其特征在于，所述系统还包括排液蠕动泵，所述排液蠕动泵的步进电机连接所述分配器，所述排液蠕动泵连接滴定池的下排液口。


5.根据权利要求1所述的一种滴定法水质在线自动监测系统，其特征在于，所述柱塞泵的缸体底部设置有限位传感器，所述限位传感器连接可编程控制器的数字量输入端。


6.根据权利要求1所述的一种滴定法水质在线自动监测系统，其特征在于，所述第一步进电机驱动器和第二步进电机驱动器均包括脉冲输入端、使能输入端和方向输入端，所述第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：时迎国，杜明娟，任万彬，米俊锋，
申请(专利权)人：南京力创环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32