CN105486572A - 一体化智能cod消解仪 - Google Patents
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Abstract
一种一体化智能COD消解仪,它包括有加热装置、冷凝回流装置,它还包括有:温控装置、氮气流量控制装置、显示装置和自动清洗装置。加热装置采用多个独立的加热单元;冷凝回流装置包含冷凝装置和回流装置;温控装置主要由温度传感器、控制电路板、加热控制按键、功能调节按键、液晶模块组成;氮气流量控制装置主要由质量流量控制器、A/D(D/A)模块、控制电路板、功能调节按键、液晶模块组成;自动清洗装置由多个独立的清洗单元构成,每个清洗单元包含独立的真空泵、电磁阀、清洗管。本发明采用将加热、消解、回流、吸收一体化设计,操作简单、方便实用,节约了水资源,提高了工作效率,同时实现了氮气流量自动调节和自动清洗。
Description
技术领域
本发明涉及一种消解实验用预处理装置,属于高氯废水化学需氧量(COD)测定的技术领域。
背景技术
《水质化学需氧量的测定重络酸盐法》(GB11914-89)规定,该标准不适用于含氯离子浓度大于1000ml/L(稀释后)的含盐水。当氯离子含量超过1000ml/L时,COD的最低允许限值为250ml/L,低于此值的准确度就不可靠。因此,GB11914-89不适用于高氯离子废水,如油田废水中的COD测定,特别是经净化处理达标排放的采油废水(COD<150ml/L)。《高氯废水化学需氧量的测定氯气校正法》(HJ/T-2001)消除了高氯离子含量对COD测定的干扰,作为高氯废水中COD测定方法之一。
传统的消解装置虽然可行,但还存在以下缺点:
1、传统的高氯消解装置由加热、消解、回流、吸收四部分组成,安装繁琐,占用空间大,操作不方便。
2、加热装置为电炉丝直接加热三角消解瓶,极易造成三角消解瓶炸裂,从而导致短路、漏电,危及操作人员的人身安全。
3、冷凝回流装置,需要自来水冷却但不能循环使用,造成水资源的浪费。
4、不能同时消解多个样品,只能单炉单样品消解。
5、在消解过程中由于温度不可控制,受热不均匀易爆沸。
6、消解终点无法自动停止,必须要专人看守,工作效率低。
7、消解过程,氮气的流量不易调节且流量不稳定;消解完成后必须要操作员调节加大氮气流量,并计时通氮气的时间。
8、实验完成后,高氯消解装置需要人工清洗,插管三角消解瓶及管路不容易清洗。
发明内容
本发明根据实验室高氯废水COD的消解操作规程,在传统高氯消解装置基础上,结合实际中存在的诸多问题,研制了适用氯气校正法,集加热、消解、回流、吸收于一体的新型一体化智能COD消解仪,它可以实现单炉自动消解、恒温加热、冷却水自动循环、氮气流量自动调节,当消解完成后自动停止加热,自动清洗,操作简单方便。
本发明的技术方案如下:
一种一体化智能COD消解仪,它包括有加热装置、冷凝回流装置,其特征在于:它还包括有:温控装置、氮气流量控制装置、显示装置和自动清洗装置;各部分具体结构如下:
加热装置:采用多个独立的加热单元,每个加热单元包括陶瓷电热器、三角消解瓶、加热控制按键、状态指示灯、控制电路板;陶瓷电热器固定在壳体的前面,上面罩有灶架,三角消解瓶置于陶瓷电热器上;控制台上设有状态指示灯、功能调节按键和液晶模块及多个加热控制按键,加热控制按键控制所对应的状态指示灯亮红色,同时控制对应的陶瓷电热器启动加热消解;
冷凝回流装置:它包含冷凝装置和回流装置;
冷凝装置主要由水箱、球形冷凝瓶和风冷设备组成;水箱为不锈钢材质,设有液位计,仪器的壳体设有液位窗,可以观察水箱内的液位;球形冷凝瓶的结构包括进汽口、出气口、球形冷凝管、进水口、出水口;冷凝瓶用万用夹固定,万用夹用螺丝固定在横梁的固定孔内,横梁固定在壳体上;风冷设备由冷凝器和轴流风机组成,循环水经过冷凝器的铜管时,风机把循环水的热量快速散发到仪器外空气中,有效地降低了循环水的温度;冷却循环水从水箱经冷凝瓶的进水口到出水口,再经过风冷***,最后回到水箱;
回流装置主要由三角消解瓶、吹气管、球形冷凝瓶、中空的密封塞、吸收瓶及部分管路组成;球形冷凝瓶的进汽口与三角消解瓶上瓶口密封连通,球形冷凝瓶的出气口与中空的密封塞连通,密封塞上部通过管路与吸收瓶密封连通;三角消解瓶侧瓶口与吹气管密封连通,经过硅胶管连接质量流量控制器连通,质量流量控制器的另一侧通过硅胶管与氮气接口连通。消解回流过程中,将水样中未络合而被氧化的那部分氯离子所生成的氯气导出;
温控装置:主要由温度传感器、控制电路板、加热控制按键、功能调节按键、液晶模块组成;温度传感器固定在陶瓷电热器的内部,通过信号线与控制电路板连接,将陶瓷电热器实时温度传给控制电路板,再由单片机将检测温度显示在液晶模块上;通过控制台上的加热控制按键,控制各加热炉的工作状态;通过功能调节按键设置加热灶口的设定温度、设定时间;
氮气流量控制装置:主要由质量流量控制器、A/D(D/A)模块、控制电路板、功能调节按键、液晶模块组成;质量流量控制器固定在箱体内部,通过信号线与A/D(D/A)模块、控制电路板连接;通过A/D(D/A)模块转换,由单片机反馈给质量流量控制器一个模拟信号,调节氮气的流量并显示在液晶模块上;通过功能调节按键设定氮气的流量及时间;
显示装置:主要由液晶模块,控制电路板组成;液晶模块通过排线与控制电路板连接;加热温度、设定温度、加热时间、设定时间、当前流量、设定流量通过液晶模块显示,以便操作员根据实际情况调节设定温度、设定流量和设定时间;
自动清洗装置:它由多个独立的清洗单元构成,清洗单元数量与加热单元数量一致,每个清洗单元包含真空泵、电磁阀、三角消解瓶、清洗管、球形冷凝瓶、中空的密封塞、吸收瓶、真空泵控制按键、状态指示灯、控制电路板及管路组成;真空泵固定在壳体内部,真空泵通过硅胶管与电磁阀连接,电磁阀连接清洗管,清洗管管头与三角消解瓶侧瓶口密封连通,三角消解瓶上瓶口与球形冷凝瓶底部进汽口密封连通,出气口与中空的密封塞密封连通,密封塞上的管口通过管路与吸收瓶密封连通。当按下真空泵控制按键时,状态指示灯亮绿色,电磁阀导通,真空泵工作,通过清洗管抽出三角消解瓶内空气产生负压,负压将吸收瓶内提前注入的蒸馏水吸出,通过管路、密封塞、环形冷凝管注入三角消解瓶,完成整个装置的清洗工作后弹起控制按键。
本发明的主要优点如下:
1、一体化设计:将加热、消解、回流、吸收四部分设计为一体,操作简单、方便实用。
2、安全性能好:在发热的状态下,陶瓷电热器不受水珠影响,表面的水会蒸发,不会影响寿命。即使在蒸馏过程中有蒸馏瓶炸裂的现象,也不会发生短路、漏电等事故。
2、冷凝回流装置:用内部循环水冷凝代替自来水冷凝,既能满足消解的冷凝效果,又节约了宝贵的水资源,提高了工作效率。
3、各加热炉可独立加热:仪器设有多个加热灶口,并且在控制面板上有与之对应的加热控制按钮,可以根据试样的情况同时消解多个试样,也可消解单个样品;由于每个灶口都有独立的加热控制***,可以实现单炉的自动控温。
4、恒温控制:在消解过程中,加热的温度通过温度传感器将信号传送至控制电路,由控制电路上的A/D转换芯片将模拟量转换成数字量并传送给单片机;单片机内部程序采用自动控制方式中的比例积分微分(简称PID)调节,响应快,跟踪性能好,能有效抑制加热曲线振荡。根据加热温度与设定温度的差值改变加热电流大小,从而使测量温度趋向于设定温度值,实现恒温控制。
5、氮气流量自动调节:采用质量流量控制器控制氮气的流量,精度高、响应快、稳定性好。在消解过程中,氮气的流量需要控制在5-10ml/min;消解完成后,需要氮气流量在30-40ml/min;通过A/D模块将模拟量转换成数字量传给控制电路,控制电路将设定流量与当前的流量的差值,通过D/A模块将数字量转换成模拟量精确控制氮气流量。实验中氮气流量稳定,而且不同的流量可以自动切换,无需人工调节。
6、自动清洗:连接好自动清洗装置,吸收瓶内加入适量蒸馏水,打开真空自吸泵的控制按键,瞬间三角瓶内气压下降,三角瓶内部与外界大气压形成气压差,吸收瓶内的蒸馏水在气压差作用下通过管路流进三角消解瓶中,关闭真空泵的控制开关,完成整个装置的清洗工作。
7、消解完成自动停止功能:控制芯片内部程序设有时间控制单元,无需人工进行计时,设定消解时间到达后自动停止加热。
一体化智能COD消解仪(氯气校正法)可广泛适用于油田、沿海炼油厂、油库、氯碱厂、废水深海排放等废水中COD的测定。
附图说明
图1为本发明主视图。
图2为图1的左剖面图。
图3为图1的右剖面图。
图4为图1的右视图。
图5为球形冷凝瓶的结构示意图。
图6为三角消解瓶的结构示意图。
图7为本发明的原理图。
1、密封塞2、球形冷凝瓶2.1、出气口2.2、出水口2.3、球形冷凝管2.4、进水口2.5、进汽口3、液位窗4、吹气管5、三角消解瓶5.1、上瓶口5.2、侧瓶口6、加热控制按键7、真空泵控制按键8、状态指示灯9、液晶模块10、功能调节按键11、控制台12、吸收瓶13、壳体14、清洗管15、温度传感器16、陶瓷电热器17、灶架18、水箱19、真空泵20、电磁阀21、质量流量控制器22、冷凝器23、轴流风机24、控制电路板25、A/D(D/A)模块26、控制开关27、氮气接口。
具体实施方式
实施例1
如图1、2、3、4、5、6、7所示,该一体化智能COD消解仪,它包括加热装置、冷凝回流装置、温控装置、氮气流量控制装置、显示装置、自动清洗装置。各部分结构如下:
加热装置:
加热装置的陶瓷电热器固定在壳体13的前面,上面固定有灶架17。对应四个陶瓷电热器16可以放四个三角消解瓶5,各陶瓷电热器16与控制电路24连接,控制台11上面与控制电路板24连接的四个加热控制按键6控制是否加热,实现单点单控功能,通过状态指示灯8指示加热状态。通过控制台11上的功能调节按键10可自行设定陶瓷电热器的温度、时间,设定界面可以通过控制台11上的液晶模块9显示,操作方便、简单。
冷凝回流装置:它包含冷凝装置和回流装置;
冷凝装置主要由水箱18、球形冷凝瓶2和风冷设备组成;水箱为不锈钢材质,设有液位计,仪器的壳体13设有液位窗3,可以观察水箱内的液位;球形冷凝瓶的结构包括进汽口2.5、出气口2.1、球形冷凝管2.3、进水口2.4、出水口2.2;冷凝瓶用万用夹固定,万用夹用螺丝固定在横梁的固定孔内,横梁固定在壳体13上;风冷设备由冷凝器22和轴流风机23组成,循环水经过冷凝器的铜管时,风机把循环水的热量快速散发到仪器外空气中,有效地降低了循环水的温度;球形冷凝瓶2上设有进水口2.4、出水口2.2,用于冷却水循环。四个球形冷凝瓶串联在一起,第一个球形冷凝瓶的进水口与水箱18连通,出水口与第二个球形冷凝瓶的进水口连通,第二个球形冷凝瓶的出水口与第三个球形冷凝瓶的进水口连通,第三个球形冷凝瓶的出水口与第四个球形冷凝瓶的进水口连通,第四个球形冷凝瓶的出水口与冷凝器22连通,最后回到水箱。仪器壳体13上设有液位窗3便于观察水箱18的液位,以便观察水箱的液位及时补充冷却水。
回流装置主要由三角消解瓶5、吹气管4、球形冷凝瓶2、中空的密封塞1、吸收瓶12及部分管路组成;球形冷凝瓶的进汽口2.5与三角消解瓶上瓶口5.1密封连通,球形冷凝瓶的出气口2.1与中空的密封塞1连通,密封塞上部通过管路与吸收瓶12密封连通;三角消解瓶5侧瓶口5.2与吹气管4密封连通,经过硅胶管连接质量流量控制器21连通,质量流量控制器的另一侧通过硅胶管与氮气接口27连通。消解回流过程中,将水样中未络合而被氧化的那部分氯离子所生成的氯气导出。
温控装置:主要由温度传感器15、控制电路板24、加热控制按键6、功能调节按键10、液晶模块9组成;温度传感器15固定在陶瓷电热器的内部,通过信号线与控制电路板24连接,将陶瓷电热器实时温度传给控制电路板,再由单片机将检测温度显示在液晶模块9上;通过控制台11上的加热控制按键6,控制各加热炉的工作状态;通过功能调节按键10设置加热灶口的设定温度、设定时间。
氮气流量控制装置:主要由质量流量控制器21、A/D(D/A)模块25、控制电路板24、功能调节按键10、液晶模块9组成;质量流量控制器固定在箱体内部,通过信号线与A/D(D/A)模块、控制电路板连接;通过A/D(D/A)模块转换,由单片机反馈给质量流量控制器一个模拟信号,调节氮气的流量并显示在液晶模块上;通过功能调节按键10设定氮气的流量及时间。
显示装置:主要由液晶模块9,控制电路板24组成;液晶模块9通过排线与控制电路板24连接;加热温度、设定温度、加热时间、设定时间、当前流量、设定流量通过液晶模块9显示,以便操作员根据实际情况调节设定温度、设定流量和设定时间。
自动清洗装置:它由四个独立的清洗单元构成,每个清洗单元包含真空泵19、电磁阀20、三角消解瓶5、清洗管14、球形冷凝瓶2、中空的密封塞1、吸收瓶12、真空泵控制按键7、状态指示灯8、控制电路板24及管路组成;真空泵固定在壳体内部,真空泵通过硅胶管、电磁阀连接清洗管14,清洗管管头与三角消解瓶侧瓶口5.2密封连通,三角消解瓶上瓶口5.1与冷凝瓶底部进汽口2.5密封连通,冷凝瓶的出气口2.1与中空的密封塞1密封连通,密封塞上面管口通过管路与吸收瓶12密封连通。
实验结束后,清洗前先将吹气管从三角消解瓶侧瓶口中取出并***清洗管管头,清洗吸收瓶并注入适量蒸馏水。连接好自动清洗装置,球形冷凝瓶2底部的进汽口2.5与三角消解瓶3的上瓶口5.1密封连通,经过球形冷凝瓶2内部的球形冷凝管2.3在冷凝瓶顶部设有出气口2.1,出气口与中空的密封塞1密封连通,经过硅胶管与右侧的吸收瓶12密封连通。三角消解瓶5侧瓶口5.2与清洗管14密封连通,清洗管经过电磁阀20与真空自吸泵19连通,打开真空泵的控制按键,同时电磁阀导通。三角瓶内部形成负压,吸收瓶内的蒸馏水在负压差作用下通过管路、密封塞、球形冷凝管流进三角消解瓶中,完成整个装置的清洗工作。
Claims (1)
1.一种一体化智能COD消解仪,它包括有加热装置、冷凝回流装置,其特征在于:它还包括有:温控装置、氮气流量控制装置、显示装置和自动清洗装置;各部分具体结构如下:
加热装置:采用多个独立的加热单元,每个加热单元包括陶瓷电热器(16)、三角消解瓶(5)、加热控制按键(6)、状态指示灯(8)、控制电路板(24);陶瓷电热器固定在壳体(13)的前面,上面罩有灶架(17),三角消解瓶置于陶瓷电热器上;控制台(11)上设有状态指示灯(8)、功能调节按键(10)和液晶模块(9)及多个加热控制按键(6),加热控制按键控制所对应的状态指示灯,同时控制对应的陶瓷电热器;
冷凝回流装置:它包含冷凝装置和回流装置;
冷凝装置主要由水箱(18)、球形冷凝瓶(2)和风冷设备组成;水箱为不锈钢材质,设有液位计,仪器的壳体(13)设有液位窗(3),可以观察水箱内的液位;球形冷凝瓶的结构包括进汽口(2.5)、出气口(2.1)、球形冷凝管(2.3)、进水口(2.4)、出水口(2.2);冷凝瓶用万用夹固定,万用夹用螺丝固定在横梁的固定孔内,横梁固定在壳体(13)上;风冷设备由冷凝器(22)和轴流风机(23)组成,冷却循环水从水箱经冷凝瓶的进水口到出水口,再经过风冷***,最后回到水箱;
回流装置主要由三角消解瓶(5)、吹气管(4)、球形冷凝瓶(2)、中空的密封塞(1)、吸收瓶(12)及部分管路组成;球形冷凝瓶的进汽口(2.5)与三角消解瓶上瓶口(5.1)密封连通,球形冷凝瓶的出气口(2.1)与中空的密封塞(1)连通,密封塞上部通过管路与吸收瓶(12)密封连通;三角消解瓶(5)的侧瓶口(5.2)与吹气管(4)密封连通,经过硅胶管连接质量流量控制器(21)连通,质量流量控制器的另一侧通过硅胶管与氮气接口(27)连通;
温控装置:主要由温度传感器(15)、控制电路板(24)、加热控制按键(6)、功能调节按键(10)、液晶模块(9)组成;温度传感器(15)固定在陶瓷电热器的内部,通过信号线与控制电路板(24)连接,将陶瓷电热器实时温度传给控制电路板,再由单片机将检测温度显示在液晶模块(9)上;通过控制台(11)上的加热控制按键(6),控制各加热炉的工作状态;通过功能调节按键(10)设置加热灶口的设定温度、设定时间;
氮气流量控制装置:主要由质量流量控制器(21)、A/D(D/A)模块(25)、控制电路板(24)、功能调节按键(10)、液晶模块(9)组成;质量流量控制器固定在箱体内部,通过信号线与A/D(D/A)模块、控制电路板连接;通过A/D(D/A)模块转换,由单片机反馈给质量流量控制器一个模拟信号,调节氮气的流量并显示在液晶模块上;通过功能调节按键(10)设定氮气的流量及时间;
显示装置:主要由液晶模块(9),控制电路板(24)组成;液晶模块(9)通过排线与控制电路板(24)连接;加热温度、设定温度、加热时间、设定时间、当前流量、设定流量通过液晶模块(9)显示;
自动清洗装置:它由多个独立的清洗单元构成,每个清洗单元包含真空泵(19)、电磁阀(20)、三角消解瓶(5)、清洗管(14)、球形冷凝瓶(2)、中空的密封塞(1)、吸收瓶(12)、真空泵控制按键(7)、状态指示灯(8)、控制电路板(24)及管路组成;真空泵固定在壳体内部,真空泵通过硅胶管与电磁阀连接,电磁阀连接清洗管(14),清洗管管头与三角消解瓶侧瓶口(5.2)密封连通,三角消解瓶上瓶口(5.1)与球形冷凝瓶底部进汽口(2.5)密封连通,球形冷凝瓶的出气口(2.1)与中空的密封塞(1)密封连通,密封塞上的管口通过管路与吸收瓶(12)密封连通。
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PB01 | Publication | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
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