一种测量地质水等水质中离子含量的装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及离子含量监测领域，具体公开了一种测量地质水等水质中离子含量的装置，其包括测量装置、控制装置以及定量泵装置，其特征在于，所述测量装置包括用于放置待测水样的水样容器，设置在水样容器两侧且相互对应的发射模块和接收模块，安装在水样容器底部设置有搅拌子和搅拌器；控制装置包括信号板，与信号板连接的主板，与主板连接的显示屏/按键、电源和输出控制板。本实用新型专利技术通过采用分光光度法识别颜色突变终点，自动滴定、测量，完全替代了手工滴定和人工判断终点，能够实时、准确地测量水质中的碳酸根、重碳酸根和氢氧根含量，保证了测量的精准度。保证了测量的精准度。保证了测量的精准度。

【技术实现步骤摘要】
一种测量地质水等水质中离子含量的装置


[0001]本技术涉及离子含量监测领域，具体涉及一种测量地质水等水质中离子含量的装置。

技术介绍

[0002]碳酸根和重碳酸根是地质勘探、采矿行业地质水中主要的阴离子，通过测定采矿过程中地层水的碳酸根和重碳酸根浓度，有助于确定地层水的硬度、种类和分离水中二氧化碳的量。
[0003]目前水质中的碳酸根/重碳酸根/氢氧根的测定采用酚酞和甲基橙作为指示剂，用已知浓度的标准盐酸进行实验室手工滴定，具体为：移取已知体积的样品(0.2mL～20mL，视样品碳酸根、碳酸氢根、氢氧根浓度而定)于250mL三角瓶中，加水使溶液体积为50ml～60mL，加入3滴酚酞指示剂，用已知浓度的HC1标准溶液(0.05mol/L～0.2mol/L，视样品碳酸根、碳酸氢根、氢氧根浓度而定)滴定至溶液由粉红色变为无色，则为第1终点，记下耗酸量，在试样中继续加入2滴甲基橙指示剂，再用HCI标准溶液滴定至溶液由黄色变为橙红色，则为第2终点，记下耗酸量，根据2个终点的耗酸量、样品体积、标准盐酸浓度即可计算待测样品碳酸根、碳酸氢根、氢氧根的浓度。由于第二终点为由黄色变为橙红色，存在不同人员判断终点不同的问题，容易造成盐酸溶液用量上的误差，导致计算碳酸根/重碳酸根/氢氧根的的含量存在误差。

技术实现思路

[0004]本技术的目的是为了解决现有技术存在的缺陷，提供一种测量地质水等水质中离子含量的装置及方法。
[0005]为了实现上述目的，本技术采用的技术方案如下：
[0006]一种测量地质水等水质中离子含量的装置，包括测量装置、控制装置以及定量泵装置，所述测量装置包括用于放置待测水样的水样容器，设置在水样容器两侧且相互对应的发射模块和接收模块，安装在水样容器底部设置有搅拌子和搅拌器；
[0007]控制装置包括信号板，与信号板连接的主板，与主板连接的显示屏/按键、电源和输出控制板；
[0008]所述定量泵装置包括第一定量泵、第二定量泵以及第三定量泵，第一定量泵通过管道连接标准盐酸溶液容器和水样容器，第二定量泵通过管道连接酚酞溶液容器和水样容器，第三定量泵通过管道连接甲基橙溶液容器和水样容器，第一定量泵、第二定量泵以及第三定量泵信号连接所述输出控制板，所述搅拌器信号连接输出控制板。
[0009]进一步，所述发射模块由能够发射出固定波长平行光的发光二极管光源和限流电阻组成。
[0010]进一步，所述接收模块由垂直放置的光电倍增管组成。
[0011]进一步，所述主板为EPC
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287I
‑
L
‑
T工控主板。
[0012]进一步，所述接收模块将经待测溶液吸收后的光强度转换为电信号，该电信号由信号板进行测量，信号板由放大电路、测量电路和单片机组成，能够测量所述接收模块的电信号，并通过内部CAN总线传输给主板，主板具有电阻触摸屏接口、CAN_bus通讯接口，通过内部CAN总线、串口通讯方式实现对显示屏/按键、信号板和输出控制板的通讯和控制。
[0013]测量地质水等水质中离子含量的方法，包括如下步骤：
[0014]步骤S1.将包含特定波长的发射模块和接收模块预热后，取待测水样0.2mL
‑
20mL，加入到洁净的水样容器内，记录待测水样体积为V，加入经煮沸的去离子水50mL，该特定波长的光经过待测水样，记录此时模块电压值为空白电压值A0；
[0015]步骤S2.向步骤S1的混合溶液中滴入酚酞试剂，该特定波长的光经过该混合溶液，记录此时模块电压值为初始电压值A1；
[0016]步骤S3.在进行所述步骤S2后，若加入酚酞后接收电压值无明显变化，说明加入酚酞后混合溶液为无色，则说明待测水样中不含有碳酸根，仅含有重碳酸根，此时向待测水样中滴入甲基橙指示剂，然后通过定量泵装置自动添加已知浓度的盐酸溶液，至待测水样的接收电压值至第二特征接收电压值，记录从开始滴定至第二特征接收电压值加入盐酸溶液的体积V2和盐酸的浓度c(HCl)，测量过程结束；
[0017]步骤S4.在进行所述步骤S2后，若加入酚酞后接收电压值明显降低，说明加入酚酞后混合溶液为粉红色，待测样水含碳酸根，则通过定量泵装置自动添加已知浓度的盐酸溶液，直至所述待测水样的接收电压值变化至第一特征接收电压值，记录从开始滴定至第一特征接收电压值加入盐酸溶液的体积V1和盐酸浓度c(HCl),继续进行步骤S5；
[0018]步骤S5.在进行所述步骤S4后，向所述步骤S4的混合溶液中滴入甲基橙指示剂，加入甲基橙指示剂后混合溶液为黄色，记录加入甲基橙溶液后混合溶液的接收电压值，然后继续通过定量泵装置自动加入已知浓度的盐酸溶液，直至测量所述待测水样的接收电压至第二特征接收电压值，记录从所述步骤S4的第一特征接收电压值到步骤S5第二特征接收电压值加入盐酸溶液的体积V2和盐酸浓度c(HCl)，测量过程结束。
[0019]进一步，待测水样中的碳酸根、重碳酸根以及氢氧根含量的计算方法为：
[0020]所述S3步骤中加酚酞指示剂后为无色的待测水样时：
[0021]待测水样中不含有碳酸根，仅含有重碳酸根，步骤S1中待测水样的体积记为V，步骤S3中加入盐酸标准溶液的体积记为V2，其浓度记为c(HCl)，计算公式如下所示：
[0022]ρ(HCO3‑
)＝V2×
M3×
c(HCl)/V
[0023]式中，ρ(HCO3‑
)——HCO3‑
的浓度，g/L；
[0024]V2—从步骤S3开始滴定至步骤S3第二特征接收电压值，加入盐酸溶液的体积，mL；
[0025]M3——HCO3‑
的摩尔质量，g/mol；
[0026]c(HCl)—步骤S3中加入盐酸标准溶液的浓度，mol/L；
[0027]V——步骤S1中加入待测水样的体积，mL。
[0028]进一步，待测水样中的碳酸根、重碳酸根以及氢氧根含量的计算方法为：
[0029]对于所述步骤S4中加入酚酞指示剂后为粉红色的待测水样，根据加入盐酸溶液的体积V1和所述的步骤S5中加入盐酸溶液的体积V2的大小，计算方法为：
[0030]①
当V1>V2时，溶液中OH
‑
和CO
32
‑
共存：
[0031]ρ(OH
‑
)＝(V1‑
V2)
×
M1×
c(HCl)/V
[0032]ρ(CO
32
‑
)＝V2×
M2×
c(HCl)/V
[0033]式中，ρ(OH
‑
)——OH
‑
的浓度，g/L；
[0034]ρ(CO32‑
)——CO
32
‑
的浓度，g/L；
[0035]V1—从步骤S4开始滴定本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种测量地质水等水质中离子含量的装置，包括测量装置、控制装置以及定量泵装置，其特征在于，所述测量装置包括用于放置待测水样的水样容器，设置在水样容器两侧且相互对应的发射模块和接收模块，安装在水样容器底部设置有搅拌子和搅拌器；控制装置包括信号板，与信号板连接的主板，与主板连接的显示屏/按键、电源和输出控制板；所述定量泵装置包括第一定量泵、第二定量泵以及第三定量泵，第一定量泵通过管道连接标准盐酸溶液容器和水样容器，第二定量泵通过管道连接酚酞溶液容器和水样容器，第三定量泵通过管道连接甲基橙溶液容器和水样容器，第一定量泵、第二定量泵以及第三定量泵信号连接所述输出控制板，所述搅拌器信号连接输出控制板。2.根据权利要求1所述的一种测量地质水等水质中离子含量的装置，其特征在于，所述发射模块由能够发射出固定波长平行光的发光二极管光源和限...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜志明，吕运昌，陈士恒，龚明明，陈云龙，边宝丽，朱鸿鑫，冯峰，王林涛，蔺博勇，王波，李甜，康超，
申请(专利权)人：中核矿业科技集团有限公司，
类型：新型
国别省市：