CN105738359A - 一种水质硬度在线检测仪 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水质硬度在线检测仪，所述在线检测仪包括待测水样进料***、试剂进料***、废液排除***、PLC以及显色测量***。PLC通过控制上述各个***中的三通阀及隔膜泵将待测的水样及缓冲液、配位剂、指示剂泵入比色皿中反应，同时光源和颜色传感器配合工作采集比色皿中水样的颜色，并将颜色值以频率量传给测控***，测控***将频率量转换成RGB值，再转换成HSB值，最后以RS485信号输出。所述检测仪不仅能够在线监测水质硬度，而且具有高精确度、高灵敏度、量程大的特点，对水硬度的检测精度可以达到0.005mol/L。
Description
技术领域
本发明涉及一种水质硬度检测仪，特别是涉及一种水质硬度在线检测仪，可以在线监测水质硬度。
背景技术
水的硬度与我们的生活息息相关，人们也研发了各种测定水硬度的方法，通常有络合滴定法、分光光度法、原子吸收法、离子色谱法等，为了提高生产效率，研究者相继研发了各种各样的水硬度在线监测仪。所谓“在线”，体现在硬度监测仪的自动化，相对于传统的人工实验测定水硬度，硬度在线监测仪的产生，真正实现了无人看管智能运行。市场上售卖的硬度在线监测仪种类繁多，一般分为低量程硬度仪(测定范围0.5～10mg/L，以CaCO3计，下同)和高量程硬度仪(测定范围10～1000mg/L)。使用的测定硬度的方法一般为分光光度法。但是，目前这类水质硬度监测仪，其价格十分昂贵，制约了该类仪器的广泛应用。而且，由于分光光度法的局限性，当样品中含有某些特殊的物质时，在特定波长的光照射下不能得出准确的吸光度，这是限制该仪器应用的又一大重要因素。
发明内容
为了解决现有技术中水质硬度在线检测仪测量精度不高、测定范围小的不足，本发明的目的在于提供一种水质硬度在线检测仪。所述检测仪不仅能够实现在线监测水质硬度，而且具有高精确度、高灵敏度、量程大的特点，对水硬度的检测精度可以达到0.005mol/L。
为了实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：
一种水质硬度在线检测仪，其特征在于，所述在线检测仪包括待测水样进料***、进料***、废液排除***、PLC、以及显色测量***；
所述显色测量***包括隔膜泵、比色皿、光源、颜色传感器以及测控***，所述隔膜泵的出口通过管路与比色皿的进口连接，比色皿的出口通过管路与废液排除***连接，所述比色皿两侧相对设置两个透明孔，一个透明孔外侧设置光源，另一个透明孔的外侧设置颜色传感器，光源与颜色传感器通过信号线与测控***连接；所述待测水样进料***包括低硬度水缓冲罐和高硬度水缓冲罐，所述低硬度水缓冲罐和高硬度水缓冲罐上分别有设置电磁阀的进样管线，并分别通过管道连接至三通阀V1的两个入口，三通阀V1的出口通过管道连接至三通阀V2的一个入口；
所述的试剂进料***包括缓冲液罐、低浓度配位剂罐、高浓度配位剂罐、指示剂罐和一组三通阀，其中缓冲液罐通过管道连接至三通阀V2的另一入口，所述高浓度配位剂罐、低浓度配位剂罐分别通过管道连接至三通阀V4的两个入口，三通阀V2和三通阀V4的出口分别通过管道连接至三通阀V3的两个入口，三通阀V3的出口通过管道连接三通阀V5的一个入口，指示剂罐通过管道连接三通阀V5的另一个入口，所述三通阀V5的出口通过管道连接至隔膜泵的进口；
所述废液排除***包括蠕动泵、三通阀V6和废液罐；所述蠕动泵泵管的一端与比色皿的出口通过管路连接，蠕动泵泵管的另一端通过三通阀V6与废液罐连接；
所述PLC通过信号线与待测水样进料***、试剂进料***及显色测量***中的电磁阀、三通阀、隔膜泵以及蠕动泵连接。
所述低硬度水缓冲罐上设有管路连接三通阀V6。
所述低硬度水缓冲罐、高硬度水缓冲罐的底部各设有一个带有电磁阀的排放管路。
所述缓冲液罐中的缓冲液为pH＝10的NH3-NH4Cl；高浓度配位剂罐中的配位剂为浓度为0.04mol/L的EDTA,低浓度配位剂罐中的配位剂为浓度为0.002mol/L的EDTA；所述指示剂罐中的指示剂为铬黑T。
所述高硬度水缓冲罐中高硬度水的硬度为0.2-5mg/L，低硬度水缓冲罐中低硬度水的硬度为0.005-0.2mg/L。
本发明所述在线监测仪中测控***通过PLC控制三通阀V1、三通阀V2、三通阀V3、三通阀V4、三通阀V5及隔膜泵的闭合或者开关将所需的待测水样及对应的试剂(缓冲液、配位剂以及指示剂)泵入比色皿中反应，同时光源和颜色传感器配合工作采集比色皿中水样的颜色，并将颜色值以频率量输入测控***，测控***先将频率量转换成RGB值，再将RGB值转换成HSB值，以提高检测仪的精确度。因为，当比色皿中的反应达到滴定终点时，颜色(RGB值)依然在变化，但是，如果转换成HSB值后，HSB值在达到滴定终点后将保持不变。测控***再将HSB值转换为4-20mA电流以RS485信号输出，电流值可反映水的硬度。检测仪外壳上的显示屏和控制面板与测控***连接，使用者可以通过外壳上的显示屏和控制面板操作控制该水质硬度在线检测仪。
有益效果：本发明所述水质硬度检测仪不仅能够实现在线监测水质硬度，而且具有高精确度、高灵敏度、量程大的特点，对水硬度的检测精度可以达到0.005mol/L，且检测范围跨度大，检测上限可至5mol/L，而且操作简单、生产成本低。
附图说明
图1为一种水质硬度在线检测仪的结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明所述的技术方案给予进一步详细的说明，但有必要指出一下实施例只用于对发明内容的描述，并不构成对本发明保护范围的限制。
本发明所述的一种水质硬度在线检测仪，结构示意图如图1所示，其中1为电磁阀，2为电磁阀，3为低硬度水缓冲罐，4为高硬度水缓冲罐，5为三通阀V1，6为三通阀V2，7为三通阀V3，8为三通阀V4，9为三通阀V5，10为缓冲液罐，11为低浓度配位剂罐，12为高浓度配位剂罐，13为指示剂罐，14为PLC，15为隔膜泵，16为比色皿，17为光源，18为颜色传感器，19为测控***，20为蠕动泵，21为三通阀V6，22为废液罐，23为电磁阀，24为电磁阀。
一种水质硬度在线检测仪，所述在线检测仪上有一个控制面板、一个显示屏和一个电源接口，所述在线检测仪内部包括待测水样进料***、试剂进料***、废液排除***、PLC14、以及显色测量***；所述显色测量***包括隔膜泵15、比色皿16、光源17、颜色传感器18以及测控***19，所述隔膜泵15的出口通过管路与比色皿16的进口连接，比色皿16的出口通过管路与废液排除***连接，所述比色皿16两侧相对设置上两个透明孔，一个透明孔外侧设置光源17，另一个透明孔的外侧设置有颜色传感器18，另外，光源17与颜色传感器18通过信号线与测控***19连接。
所述待测水样进料***包括电磁阀1、2、低硬度水缓冲罐3(其中低硬度水的硬度为0.005-0.2mg/L)、高硬度水缓冲罐4(其中高硬度水的硬度为0.2-5mg/L)、三通阀V1、低硬度水进料管线、高硬度水进料管线；所述设置有电磁阀2的低硬度水进料管线与低硬度水缓冲罐3顶部的进口连接，低硬度水进料管线另一端连接需要检测的水样，所述低硬度水缓冲罐3顶部还设置有两条管路分别连接三通阀V6的c口、三通阀V1的a口。所述高硬度水进料管线上设置有电磁阀1并与高硬度水缓冲罐4顶部的进口连接，另一端连接需要检测的水样，所述高硬度水缓冲罐4上还设有管路连接三通阀V1的c口；所述低硬度水缓冲罐3、高硬度水缓冲罐4的底部各设有一个带有电磁阀23、24的管路，所述管路合流至一条总排放管路。
所述的试剂进料***包括缓冲液罐10(pH＝10的NH3-NH4Cl)、低浓度配位剂罐11(0.002mol/L的EDTA)、高浓度配位剂罐12(0.04mol/L的EDTA)、指示剂罐13(铬黑T)和一组三通阀V2、V3、V4、V5。所述三通阀V1的b口、缓冲液罐10的出口分别连接于三通阀V2的c口、a口；所述高浓度配位剂罐12、低浓度配位剂罐11分别与三通阀V4的a口、c口连接，所述三通阀V4的b口、三通阀V2的b口分别与三通阀V3的a口、c口连接；所述指示剂罐、三通阀V3的b口分别与三通阀V5的a口、c口连接，所述三通阀V5的b口通过管道连接隔膜泵15的进口。
所述废液排除***包括蠕动泵20、三通阀V6、废液罐22；所述蠕动泵20的进口与比色皿16的出口通过管路连接，蠕动泵20的另一端出口以及废液罐22的进口分别与三通阀V6的b口、a口连接。
所述PLC通过信号线与检测仪中所有电磁阀、所有三通阀、隔膜泵15以及蠕动泵21连接。
测控***19通过PLC14控制三通阀V1、三通阀V2、三通阀V3、三通阀V4、三通阀V5及隔膜泵15的闭合或者开关将所需的水样及对应的试剂(EDTA、铬黑T、NH3-NH4Cl缓冲溶液)泵入比色皿16中反应，同时光源17和颜色传感器18配合工作采集比色皿中水样的颜色，并将颜色值以频率量传给测控***19，测控***19先将频率量转换成RGB值，再将RGB值转换成HSB值；测控***19再将HSB值转换为4-20mA电流以RS485信号输出，电流值反映了水质的硬度。上述信号的转换方法及模块结构可采用现有技术实现。当比色皿16中的反应达到滴定终点时，颜色(RGB值)依然在变化，但是，如果转换成了HSB值后，HSB值在达到滴定终点后将保持不变。外壳上的显示屏和控制面板与测控***19连接，使用者可以通过外壳上的显示屏和控制面板操作控制该水质硬度在线检测仪。
Claims (5)
1.一种水质硬度在线检测仪，其特征在于，所述在线检测仪包括待测水样进料***、试剂进料***、废液排除***、PLC(14)以及显色测量***；
所述显色测量***包括隔膜泵(15)、比色皿(16)、光源(17)、颜色传感器(18)以及测控***(19)，所述隔膜泵(15)的出口通过管路与比色皿(16)的进口连接，比色皿(16)的出口通过管路与废液排除***连接，所述比色皿(16)两侧相对设置两个透明孔，一个透明孔外侧设置光源(17)，另一个透明孔的外侧设置有颜色传感器(18)，光源(17)与颜色传感器(18)通过信号线与测控***(19)连接；
所述待测水样进料***包括低硬度水缓冲罐(3)和高硬度水缓冲罐(4)，所述低硬度水缓冲罐(3)和高硬度水缓冲罐(4)上分别有设置电磁阀(1、2)的进样管线，并分别通过管道连接至三通阀V1(5)的两个入口，三通阀V1(5)的出口通过管道连接至三通阀V2(6)的一个入口；
所述的试剂进料***包括缓冲液罐(10)、低浓度配位剂罐(11)、高浓度配位剂罐(12)、指示剂罐(13)和一组三通阀，其中缓冲液罐(10)通过管道连接至三通阀V2(6)的另一入口，所述高浓度配位剂罐(12)、低浓度配位剂罐(11)分别通过管道连接至三通阀V4(8)的两个入口，三通阀V2(6)和三通阀V4(8)的出口分别通过管道连接至三通阀V3(7)的两个入口，三通阀V3(7)的出口通过管道连接三通阀V5(9)的一个入口，指示剂罐(13)通过管道连接三通阀V5(9)的另一个入口，所述三通阀V5(9)的出口通过管道连接至隔膜泵(15)的进口；
所述废液排除***包括蠕动泵(20)、三通阀V6(21)和废液罐(22)；所述蠕动泵(20)泵管的一端与比色皿(16)的出口通过管路连接，蠕动泵(20)泵管的另一端通过三通阀V6(21)与废液罐(22)连接；
所述PLC(14)通过信号线与待测水样进料***、试剂进料***及显色测量***中的电磁阀(1、2)、三通阀(5、6、7、8、9、21)、隔膜泵(15)以及蠕动泵(21)连接。
2.根据权利要求1所述的一种水质硬度在线检测仪，其特征在于，所述低硬度水缓冲罐(3)上设有管路连接三通阀V6(21)。
3.根据权利要求1所述的一种水质硬度在线检测仪，其特征在于，所述低硬度水缓冲罐(3)、高硬度水缓冲罐(4)的底部各设有一个带有电磁阀(23、24)的排放管路。
4.根据权利要求1所述的一种水质硬度在线检测仪，其特征在于，所述缓冲液罐(10)中的缓冲液为pH＝10的NH3-NH4Cl；高浓度配位剂罐(12)中的配位剂为浓度为0.04mol/L的EDTA,低浓度配位剂罐(11)中的配位剂为浓度为0.002mol/L的EDTA；所述指示剂罐(13)中的指示剂为铬黑T。
5.根据权利要求1所述的一种水质硬度在线检测仪，其特征在于，所述高硬度水缓冲罐(4)中高硬度水的硬度为0.2-5mg/L，低硬度水缓冲罐(3)中低硬度水的硬度为0.005-0.2mg/L。
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