CN201402266Y - 一种新型全自动红外测油仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型全自动红外测油仪，仪器结构包括：进样装置、自动富集萃取装置、吸附装置、光学测量装置、数据测量装置。本实用新型解决了测油过程中存在的不能实现高倍数富集问题，能够自动测量环境监测领域地表水及污水中的油含量；在萃取过程中能够实现富集和稀释1～25倍，测量的技术指标符合国家要求。而且实现了动植物油和矿物油的分离，在一次水样的分析中，可以测量油的总浓度、矿物油的浓度和动植物油的浓度，提高了测量的准确度，保证了萃取效率；适用于环境监测领域对各类水中油含量的测量。

Description

一种新型全自动红外测油仪

技术领域

本实用新型涉及一种测油仪，主要应用于环境监测***测量水、土壤中的油含量，饮食行业中的油烟测试。

背景技术

目前国内外的红外测油仪都需要手动方法进行样品测量的前期处理，具体的测量过程如下：采集了水样以后，有两种方法进行样品的前期处理，①由实验室分析人员利用手动方法进行萃取，把采集来的水样和萃取剂加入分液漏斗中，水样和萃取剂的量根据需要确定，关紧分液漏斗的阀门，拧紧塞子，用手进行摇动、振荡，使水中的油充分溶解到萃取剂中，振荡完成后，把分液漏斗放置在铁架台上静止；因为萃取剂和水样是两种互不相容的液体，而且萃取剂是有机溶剂，密度比水的密度大，静止后溶液会分为上下两层，吸收了油的萃取剂在分液漏斗的下部，称之为萃取液；把萃取液移取到红外测油仪的样品池中，放入测油仪中进行测量，从而测得水中的油含量。②利用半自动萃取器把水中的油萃取出来，根据需要把水样和萃取剂加入到半自动萃取器中，由半自动萃取器通过机械的方法或液体流动的方法进行液体的振荡、萃取，不需要人工摇动萃取，完成萃取后把萃取液移取到红外测油仪的样品池中进行测量，实现水中油的测量。上述两种水中油的测量方法基本相同，第二种方法只是不用人工摇动了，其他的都是一样的，测量方法都是国家标准要求的红外光度法；这些测量方法都存在一些缺点和不足：①在样品的前期处理和测量中，都需要分析人员的参与工作，不能实现从取样到测量的全自动化。②由于人员的参与容易产生取样的不准和干扰，导致了测量结果的工作误差增大。③由于不同分析人员的工作习惯和方式不同，导致测量结果的重复性差。④对于低浓度的水样，在测量的过程中不能实现自动富集功能。⑤由于分析人员要参与整个测量过程，大大增加了和化学试剂的接触时间，使分析人员的身体健康受到危害。⑥在测油的过程中，测量的是油的总的浓度，不能自动测量动植物油的含量、矿物油的含量。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种可实现整个测油过程的全自动化，能够自动实现动植物油和矿物油的分离，一次分析可测量动植物油、矿物油和总油含量的新型全自动红外测油仪。

本实用新型是通过以下技术方案来实现的：由自动进样装置、自动富集萃取装置、Na₂SO₄吸附装置、MgSiO₃吸附装置、光学测量装置、数据处理装置组成新型全自动红外测油仪，进样装置包括水样进样装置和溶剂进样装置；其要点在于：水样进样装置中的水样计量泵的进液口通过连通器一端连接到进液电磁阀，另一端连接到进气电磁阀，水样计量泵出液口连接到搅拌池的右上端；溶剂进样装置中的溶剂计量泵的进液口连接到溶剂瓶上，溶剂瓶的通气口与电磁阀连接，溶剂计量泵的出液口连接到搅拌池的右上端；自动富集萃取装置的自动搅拌器中的搅拌池左上端的排液口连接到收集瓶的一个进液口，搅拌池下端的排液口通过电磁阀连接到收集瓶的另一个进液口；收集瓶的通气口连接到电磁阀上，收集瓶下部的废液排液口连接到电磁阀上；萃取液进液管伸入到收集瓶的底部，连接到吸附装置的进液嘴；Na₂SO₄吸附装置中的吸附装置的通气嘴与电磁阀连接；吸附装置下侧排液嘴通过电磁阀连接到MgSiO₃吸附装置的进液嘴；吸附装置下部排液嘴通过电磁阀连接到连通器上；MgSiO₃吸附装置中的吸附装置的进气嘴与电磁阀连接；吸附装置的下排液嘴与连通器连接。

其工作原理：如图1所示，由自动进样装置把萃取剂和样品送到自动富集萃取装置，经萃取后的液体送到Na₂SO₄吸附装置，溶液经过吸水和过滤后送到MgSiO₃吸附装置，经过Na₂SO₄吸附装置和MgSiO₃吸附装置吸附的萃取液分别送到测量装置；当包含2930cm^-1、2960cm^-1和3030cm^-1波数的红外光照射到测量装置的样品池中被测液体时，油中的CH2、CH3基团和苯环的分子振动吸收了一部分红外光，油的浓度越高吸收的红外光越多，被吸收以后剩余的红外光照射到专用红外传感器上，油的浓度和吸光度成正比关系。传感器把光信号转变成电信号，光信号的强弱表现为电信号电平的高低。电信号经过处理放大后送到模数转换电路，把模拟信号转变成数字信号，数字信号送单片机处理计算电路。根据朗伯一比尔定律，油的浓度和吸光度成正比，由单片机电路对数据进行计算和归一化处理，最后得到被测溶液中油的浓度，把结果送显示和打印。

附图说明

图1本实用新型工作原理示意框图。

图2本实用新型结构示意图。

图3为图2中自动搅拌器(2)剖视结构图。

图4为图2中Na₂SO₄吸附装置(9)剖视图。

图5为图2中MgSiO₃吸附装置(7)剖视图。

图6光学测量***结构示意图。

图7为图2电路接线图。

具体实施方式

如图1～图7所示，新型全自动红外测油仪，由进样装置、自动富集萃取装置、Na₂SO₄吸附装置、MgSiO₃吸附装置、光学测量装置、数据处理装置组成；进样装置包括水样进样装置和溶剂进样装置；水样进样装置由水样计量泵3，电磁阀13、21，连通器10，聚四氟管子组成，水样进样装置中的水样计量泵3的进液口通过连通器10一端连接到进液电磁阀21，另一端连接到进气电磁阀13，水样计量泵3出液口连接到搅拌池23的右上端。完成水样的自动进样和进气的自动切换功能。

溶剂进样装置由溶剂计量泵1，电磁阀15，溶剂瓶22，聚四氟管子组成。溶剂进样装置中的溶剂计量泵1的进液口连接到溶剂瓶22上，溶剂瓶22的通气口与电磁阀15连接，溶剂计量泵1的出液口连接到搅拌池23的右上端。完成溶剂的进样。

自动富集萃取装置由自动搅拌器2、电磁阀4、5、16，收集瓶6和聚四氟管子组成。自动搅拌器2由搅拌池23、磁子24、磁铁25和步进电机26组成，其结构图见3；搅拌池23是密闭的玻璃容器，磁子在搅拌池中，右上端的两个管口为水样和溶剂进样口，左上端为搅拌时的排液口；搅拌方式是立式搅拌，不同于一般的水平磁力搅拌。搅拌池23左上端的排液口连接到收集瓶6的一个进液口，搅拌池23下端的排液口通过电磁阀5连接到收集瓶6的另一个进液口；收集瓶6的通气口连接到电磁阀4上，收集瓶下部的废液排液口连接到电磁阀16上；萃取液进液管伸入到收集瓶6的底部，连接到吸附装置9的进液嘴。完成混合溶液的搅拌，溶液的收集，水和萃取液的分离，萃取液的输出和废液的排放，实现富集和萃取的功能。

Na₂SO₄吸附装置由吸附装置9电磁阀8、11、20、聚四氟管子组成。吸附装置9由吸附管上盖31、玻璃吸附管32、玻璃砂芯33、吸附管下盖34组成，Na₂SO₄吸附装置结构见图4。吸附装置9的通气嘴与电磁阀20连接；吸附装置9下侧排液嘴通过电磁阀8连接到MgSiO₃吸附装置7的进液嘴；吸附装置9下部排液嘴通过电磁阀11连接到连通器12上；完成对萃取液的吸附、过滤作用，由吸附管中的无水硫酸钠吸附萃取液中的微量水，过滤萃取液中的杂质，防止在萃取的过程中产生卤化，造成样品池中进入水和杂质，影响测量结果。

MgSiO₃吸附装置由吸附装置7、电磁阀17、连通器12和聚四氟管子组成。吸附装置7由吸附管上盖27、玻璃吸附管28、玻璃砂芯29、吸附管下盖30组成，结构见图5。吸附装置7的进气嘴与电磁阀17连接；吸附装置7的下排液嘴与连通器12连接。完成萃取液的吸附功能，把萃取液所含的动植物油通过MgSiO₃试剂吸附出来，由该吸附管中排出的溶液只含矿物油，不含动植物油。

光学测量装置14由前放装置35、光电转换器36、接受光程筒37、样品池座38、样品池39、发送光程筒40、光源41组成。光学测量装置结构图见图6。

光学测量装置完成的功能是：由光源41产生的特定波长的红外光经过光发射装置变为平行光通过发送光程筒40照射到样品池39上，经过萃取液中油的吸收后，由接受光程筒37输送到光电转换器36上，光电转换器把光信号转换成电信号送到前放装置35进行信号的处理，最后送到计算机进行处理。油的浓度的高低表现为电平值的高低。把模拟电信号转换成数字信号，由单片机对数字信号进行采集。

数据处理装置即电路部分，主要由前置放大电路、温度控制电路、数据采集及计算电路、控制电路等部分组成。前置放大电路主要是把传感器送来的电信号进行放大和滤波处理；温度控制电路的功能是控制仪器的温度；数据采集及计算电路的功能是对数据进行采集、模数转换、数据计算，把测量的信号转换成被测油的浓度；结果送显示器和打印机。控制电路的功能是控制仪器的泵、阀、开关等器件的动作。

本实用新型测量过程如下：仪器经过标定后开始自动测量，按下仪器的自动测量键后，打开电磁阀4、15、21，溶剂计量泵1和水样计量泵3开始转动，把溶剂从溶剂瓶22抽到搅拌器2中，同时水样通过电磁阀21经过连通器10由水样计量泵3送到搅拌器2中；随后搅拌器2中的磁子24开始高速转动，使溶剂和水样充分搅拌混合，能达到非常好的萃取效果；连续的送溶液和搅拌，当搅拌池23中的溶液达到一定高度时，溶液就会从搅拌器2左上侧的排液嘴流出，经过聚四氟管子流到收集瓶6中；当溶剂和水样抽取完成后，溶剂计量泵1和水样计量泵3停止转动，关闭电磁阀15、21，经过时间延迟后，搅拌器2中的磁子24停止转动，打开电磁阀5，搅拌池23中剩余的溶液由下部排液嘴通过电磁阀5流到收集瓶6中，完成后关闭电磁阀4、5；溶液在收集瓶6中静止分层，分为上下两层，水样在上层，含有油的萃取液在下层；分层完成后进行吸附***进液，打开电磁阀8、13、17，启动水样计量泵3，空气从电磁阀13进入，经过连通器10、计量泵3、搅拌器2进入到收集瓶6中，随着连续不断的送气，收集瓶6中的气压逐渐增大，当压力达到一定程度时，萃取液通过***收集瓶6底部的聚四氟管送到吸附装置9中，经过其中的Na₂SO₄吸附后，通过电磁阀8进入吸附装置7中，当吸附装置7中的萃取液达到要求时，关闭电磁阀8、17，打开电磁阀20，萃取液停止向吸附装置7中注液，开始向吸附装置9中注液，达到要求时停止注液，计量泵3停止转动，关闭电磁阀20；萃取液在吸附装置7、9中被MgSiO₃和Na₂SO₄吸附；打开电磁阀4、16，收集瓶6中的废液通过电磁阀16排出，废液排完后，关闭电磁阀4、16；萃取液在吸附装置7、9中吸附完成后开始向样品池39中注液，打开电磁阀11、19，启动计量泵3，空气进入吸附装置9中，把其中的萃取液排出，萃取液流经电磁阀11、连通器12，进入到样品池39中，进液完成后，计量泵3停止转动，关闭电磁阀11、19；仪器测量出样品池39里的萃取液中油的浓度，此测量结果是油的总浓度；测量完成后排掉样品池中的废液，打开电磁阀11、18，启动计量泵3，排掉样品池39中的废液，排液完成后，关闭电磁阀11、18；下一步测量吸附装置7中的萃取液，打开电磁阀8、19，启动计量泵3，吸附装置7中的萃取液通过连通器12流入样品池39中，注液完成后关闭电磁阀8、19，停止计量泵3；仪器测量出样品池39里的萃取液中油的浓度，此萃取液在吸附装置7中被MgSiO₃吸附过，其中的动植物油被吸掉，只含有矿物油，因此测量的油的浓度是矿物油浓度，油的总浓度减去矿物油的浓度得到动植物油的浓度；测量结果送显示器和打印机。测量完成后要排掉样品池39中的萃取液，打开电磁阀8、18，启动计量泵3把萃取液排掉，完成后停止计量泵3，关闭电磁阀8、18，整个自动测量过程完成。

采用本实用新型有益效果：

1.真正实现了测量水中油过程的全自动化，从进样、搅拌萃取、吸附、测量到排液，全部自动化，不用人工干预。

2.由于采用了特殊的搅拌萃取***，在萃取的过程中实现了1～25倍的富集，能够真正测量水中超低油含量的测量。

3.采用了连续进样和连续搅拌的方式，使不同比例的溶液能够充分混合，提高了萃取效率。

4.采用搅拌和收集分离的方式，可使用大体积的收集瓶，在测量的过程中可分析大体积的水样，一次分析水样体积可达1250毫升。

5.采用了MgSiO₃吸附装置，能够吸附萃取液中的动植物油，实现自动吸附动植物油的功能。

6.在一次测量过程中，能够同时测量水样中的动植物油、矿物油、和总油的含量。

Claims (1)

1、一种新型全自动红外测油仪，由进样装置、自动富集萃取装置、Na₂SO₄吸附装置、MgSiO₃吸附装置、光学测量装置、数据处理装置组成；进样装置包括水样进样装置和溶剂进样装置；其特征是：水样进样装置中的水样计量泵(3)的进液口通过连通器(10)一端连接到进液电磁阀(21)，另一端连接到进气电磁阀(13)，水样计量泵(3)出液口连接到搅拌池(23)的右上端；溶剂进样装置中的溶剂计量泵(1)的进液口连接到溶剂瓶(22)上，溶剂瓶(22)的通气口与电磁阀(15)连接，溶剂计量泵(1)的出液口连接到搅拌池(23)的右上端；自动富集萃取装置的自动搅拌器(2)中的搅拌池(23)左上端的排液口连接到收集瓶(6)的一个进液口，搅拌池(23)下端的排液口通过电磁阀(5)连接到收集瓶(6)的另一个进液口；收集瓶(6)的通气口连接到电磁阀(4)上，收集瓶(6)下部的废液排液口连接到电磁阀(16)上；萃取液进液管伸入到收集瓶(6)的底部，连接到吸附装置(9)的进液嘴；Na₂SO₄吸附装置中的吸附装置(9)的通气嘴与电磁阀(20)连接；吸附装置(9)下侧排液嘴通过电磁阀(8)连接到MgSiO₃吸附装置(7)的进液嘴；吸附装置(9)下部排液嘴通过电磁阀(11)连接到连通器(12)上；MgSiO₃吸附装置中的吸附装置(7)的进气嘴与电磁阀(17)连接，吸附装置(7)的下排液嘴与连通器(12)连接。

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