在线联氨分析仪通常由以下核心部分组成:
一、进样与预处理系统
采样接口:通过管道或探头连接被测水样,确保连续稳定的样品输入。
过滤装置:采用微孔滤膜(如 0.45μm)或机械过滤器,去除水样中的悬浮物和颗粒杂质,避免堵塞流路或干扰检测。
压力 / 流量调节组件:通过减压阀、流量计或蠕动泵控制水样的压力和流速,确保测量条件稳定。
温度调节模块:部分仪器配备冷却器或加热器,将水样温度控制在适宜范围(如 10-30℃),避免温度波动影响化学反应或传感器性能。
脱气装置(可选):对于含溶解气体的水样,采用超声真空脱气或化学脱气法去除干扰物质(如溶解氧),确保检测准确性。
二、化学流路系统
试剂储存与输送:
试剂箱:存放显色剂(如对二甲氨基苯甲醛)、酸 / 碱调节剂、掩蔽剂等,通常采用耐腐蚀的塑料容器。
泵与阀门:使用高精度隔膜泵、蠕动泵或注射泵定量输送试剂和水样,通过电磁阀或旋转阀控制流路切换,实现进样、混合、清洗等操作。
反应单元:
反应器:提供水样与试剂充分混合和反应的空间,例如通过盘管式或微流控通道设计,确保显色反应全(如联氨与显色剂生成黄色络合物)。
反应时间控制:通过计时器或流量控制,确保反应时间稳定(如静置 14 分钟),避免因反应不充分导致测量误差。
三、检测与信号处理模块
检测单元:
分光光度法:
光源:采用单色冷光源(如 LED 或卤钨灯),发射特定波长的光束(如 460nm),穿透显色溶液。
比色皿:用于盛放反应后的溶液,通过测量透射光或吸光度计算联氨浓度,通常采用石英或光学玻璃材质以保证透光性。
光电传感器:将光信号转换为电信号,常见的有光电池、光电二极管或 CCD 阵列。
电化学法:
电极组件:包含工作电极(如铂阳极)、参比电极和对电极,通过施加极化电压(如 480mV)测量联氨氧化产生的电流,电流强度与联氨浓度成正比。
pH 调节模块:通过添加二乙胺等碱性试剂将水样 pH 调节至 10.2 以上,优化电极反应条件。
信号处理电路:
放大器:放大传感器输出的微弱电信号,提高信噪比。
模数转换器(ADC):将模拟信号转换为数字信号,便于微处理器处理。
温度补偿电路:根据温度传感器数据调整测量值,消除温度对化学反应或电极性能的影响。
四、控制系统与用户界面
微处理器与嵌入式系统:
核心控制单元:通过单片机或 PLC 实现对泵阀动作、反应时间、数据采集等过程的自动化控制,同时执行校准、清洗、报警等逻辑功能。
数据存储与处理:存储历史测量数据(如一个月内的记录)、校准曲线和操作日志,支持数据查询、导出或打印。
人机交互界面(HMI):
显示屏:采用液晶触摸屏或 LED 显示器,实时显示联氨浓度、测量状态、报警信息等,支持中文菜单和图形化操作。
输入设备:通过按键、旋钮或触摸屏输入参数(如量程、校准值、报警阈值),设置测量周期或手动触发测量。
五、校准与维护模块
自动校准功能:
零点校准:定期注入高纯水或空白溶液,消除背景噪声和光学系统漂移。
多点校准:使用标准联氨溶液建立校准曲线,通常采用两点或多点校准法,确保测量线性度和准确性。
清洗与维护:
自动清洗:测量结束后,通过清水或清洗剂冲洗流路,防止残留物质污染后续测量。
故障诊断:通过传感器监测泵阀状态、试剂余量、漏液情况等,实时报警并提示维护(如 “试剂不足"“管路堵塞")。
耗材更换提示:提醒用户定期更换滤芯、泵管、电极膜等易损件。
六、电源与通信模块
供电系统:支持 AC 220V 或 DC 24V 电源输入,部分仪器内置备用电池,确保断电时数据不丢失或维持短时间运行。
通信接口:
模拟输出:提供 4-20mA 电流信号或 0-5V 电压信号,连接 PLC、DCS 系统或记录仪。
数字通信:通过 RS485、RS232 或 Modbus 协议实现远程监控和数据传输,支持与上位机软件或云平台对接。
报警输出:通过继电器触点输出高低限报警信号,触发外部声光报警器或联锁设备。
七、机械与防护结构
外壳设计:采用耐腐蚀的金属或塑料材质,防护等级通常为 IP55 或 IP65,适用于工业现场的防尘、防水和抗冲击需求。
安装方式:支持壁挂式、机柜式或面板开孔安装,便于集成到现有水处理系统中。
散热与降噪:通过散热孔或风扇设计,确保内部电子元件在适宜温度下工作;采用低噪音泵和隔音材料降低运行噪声。
工作流程概述
采样与预处理:水样经过滤、温度调节后进入化学流路。
试剂混合与反应:水样与显色剂、酸 / 碱等试剂在反应器中混合,生成可检测的化合物。
检测与信号转换:通过分光光度或电化学方法测量反应产物的特征信号,转换为电信号。
数据处理与显示:微处理器对信号进行校准、温度补偿和浓度计算,结果显示在界面上并存储。
校准与清洗:定期自动执行零点和曲线校准,清洗流路以准备下一次测量。
通信与报警:将数据上传至控制系统,异常时触发报警并记录故障信息。
不同品牌和型号的在线联氨分析仪可能在具体组件配置(如是否集成脱气装置)或技术细节(如电极类型、光源稳定性)上有所差异,但上述模块构成了其核心功能框架。通过模块化设计和自动化控制,在线联氨分析仪可实现长期稳定运行,满足工业过程中对联氨含量的实时监测需求。