CN2062846U - 钠离子浓度检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种连续测量化学水处理工艺过程中钠离子浓度所用检测装置，该装置由发送器和高阻转换器组成。其中发送器内设有特定水样碱化渠道，使水样在渠道流动过程中吸收碱试剂蒸汽提高其pH值；高阻转换器采用离子选择性PNa、pH双电极测量及其双重显示，并配有待测水样碱化后pH值自动跟踪调节系统，满足钠离子测量所需的必要条件。本装置中碱化器与检测池相隔离，增加了仪器抗干扰能力，提高了测量精度，弥补了一般公知钠离子浓度检测装置不足。

Description

本实用新型涉及一种连续测量化学处理工艺过程中离子交换器出口水质钠离子浓度所用检测装置，该装置能够根据测试条件自动跟踪并调节水样PH值，并保证被测水样PH值满足钠离子浓度所需条件。

众所周知，化学水处理工艺过程中，离子交换器出口水质钠离子浓度需要跟踪进行检测，但是由于水样中氢离子对钠离子选择性电极检测钠离子浓度有一定干扰，在测量水样钠离子浓度时，必须降低水样中氢离子浓度，并使其浓度低于钠离子浓度三个数量级，才能有效抑制氢离子干扰，保证检测结果准确可靠，否则水样中氢离子将对钠离子检测产生严重干扰。所以，现有常规检测方法中，均需要采用一定技术手段，首先对水样进行碱化处理，以调整水样PH值，达到准确检测钠离子浓度目的。

现有公知的技术检测手段大多采用钠离子浓度检测装置，尽管其对水样碱化处理方式各不同，但是不同程度均有一定问题存在，例如美国奥立龙公司（orion’s）生产的sled  1800型及1811型，钠离子浓度检测装置，采用渗透管碱化处理方式，通过离子渗透使碱试剂进入管内水样之中，降低氢离子浓度，提高水样PH值。由于实际检测过程中，随着时间推移渗透管的渗透能力逐渐降低，加之渗透管易受杂质污染等因素影响，导致水样碱化PH值逐步下降，影响了水样钠离子浓度检测结果的准确性和可靠性。又如瑞士玻利梅特龙（polymetron）制造的8873型钠离子浓度检测装置，碱试剂采用蠕动泵直接添加法进行水样碱化处理，该种检测装置机构复杂、现场运行维护量大、并且需要一套搅拌装置进行混均，另外对碱试剂纯度要求极高，以避免其中所含杂质污染水样。国内上海雷磁仪表厂生产的DWG－205型工业钠度计采用抽气法进行碱化处理，存在着PH值不均匀造成检测结果不准确等问题。

值得提示一点，上述各检测装置在检测水样钠离子浓度过程中，除碱化处理方式各自存有缺点以外，所采用的检测仪器自身均无法检知碱化后的水样中氢离子浓度大小－－PH值，也无法根据检测要求随机调整水样PH值，更无法提供调节PH值所需要的依据，而只能通过定期更换渗透管或采用人工辅助化验等措施，保证检测结果的准确性和可靠性，但是这样做相应增加了检测费用和劳动强度。

本实用新型的目的在于提供一种能够自动调节水样PH值大小的钠离子浓度检测装置，以代替现有公知的钠离子浓度检测装置，弥补公知检测装置存在的不足，提高钠离子浓度测量精度及可靠性和稳定性，降低检测费用、减轻劳动强度。

兹将本实用新型结构特点，配合附图分述如下：

本实用新型系由发送器和高阻转换器两部分组成。

a.其中发送器是用于完成被测水样的碱化，以及从碱化水样中取得所需检测信号，该部分包括碱化器1和检测器11两大机构。

（1）碱化器1系由碱试剂箱14、碱化盒2、电加热器3及其它附件所组成，其中碱试剂箱14上部设有试剂添加孔及其密封压帽4，该箱的箱体内装有碱化盒2和电加热器3，碱化盒2用于被测水样碱化处理，电加热器3用于调节碱试剂溶液温度。上述碱化盒2内设置有水样碱化渠道17，该渠道首尾端有入水孔15和出水孔18，该盒水平固定在碱试剂箱14的箱内上部，入水恒流管5将水样由入水孔15引进碱化渠道17中，碱试剂箱14中产生的碱试剂蒸气被渠道17里的待测水样吸收使其碱化，碱化水样由碱化器出水孔16经滴落管8流出，供给检测池11检测钠离子浓度使用。为了节省碱试剂，不使水样过碱化，可在碱化盒2上部设置一透气孔板19并兼做碱化盒顶盖，该孔板的孔眼28位于水样渠道17的上方，设置在盒内的碱化渠道17长度及透气孔板19的孔眼数量与大小应尽可能从获得最佳碱化效果加以考虑，理想的碱化渠道17结构形式可采用蛇状曲回渠道17（详见图3B），使被测水样在蛇状渠道17内与碱试剂蒸气充分接触进行均匀碱化，保证被测水样碱化效果，并将碱化后的水样用滴落管8直接送入检测池11内进行检测。为保证水样碱化效果，应首先保证被测水样压力稳定，为此本发明选用稳压盒6达到稳定被测水样压力之目的。该稳压盒6由两块高度不同的中间板24、25将盒的内腔分隔为三部分一既溢流室x、稳压室y和排水室z，各室底部有一出水口21、22、23，中间板24底部附近设有通孔27沟通溢流室x和稳压室y。当外部非稳压水流由入水口20进入稳压盒6后，由稳压室y出水口22通过恒流管5引出的水流便会具有稳定压力。被测水流量大小可由装配在恒流管5上的压轮7进行调节，通过改变恒流管5内截面积调整被测水样流量，上述压轮7结构类似于医用吊瓶滴流调控装置。当然稳定被测水样压力和水样恒流的方法有许多，如稳压恒流阀等。很明显，上述稳压盒6及其流量控制压轮7，只有外部供水处于非稳定情况下，才有必要专门设置。另外，设计透气孔板19时，应考虑孔板19的透气孔28大小及其数量，使其具有足够的透气面积并位于水样渠道17的上方，保持碱化水样PH值达到PH10.5左右为易，避免水样过碱化。上述电加热器3装配位置没有特殊要求，使其能够直接加热碱化试剂溶液。上述稳压盒6由悬挂板26固定在检测装置壳体上。

（2）其中检测池11系由测量室9、多个电极插孔10以及与电极插孔10配套装配的多个电极10、排水管12和排污塞13所组成，检测池2与碱化器1相互独立。经过碱化处理后的水样通过滴落管8进入检测池11中的测量室9内，并由相应电极10进行检测。检测池11的排污塞13设在测量室底部。用于排除该室内沉集的污物；检测池11的排水管12设在与电极插孔10相连通的空腔12′的底部，用于排出测后水样。PNa电极、PH电极，参比电极、温度补偿电极及接地电极装在各自的插孔10内，组成PNa和PH测量电池，分别测量碱化水样的钠离子浓度，氢离子浓度所对应的电势值及水样温度。上述电加热器3的加热功率由PH值检测结果自动控制。

由上述可以清楚看到，出水滴落管8将碱化水样滴进测量室9内，由相互匹配的电极10组成测量电池组，测量相应离子浓度的电动势值，并通过高阻导线将电动势值送入高阻转换器做相应处理。上述发送器及其组成部件的具体结构可参见图1至图9。

（b）其中高阻转换器包括测量电路单元A、PH调节电路单元C及稳压电源单元D构成。

（1）其中测量电路单元A包括PNa测量单元A₁和PH测量单元A₂两部分、两者检测信号的处理过程相同，既由发送器B中的PNa电极和PH电极测出代表钠离子浓度和氢离子浓度的电势信号，并分别输入高阻抗电路A₁₁、A₂₁中，经阻抗变换后送至差动电压放大级A₁₂、A₂₂中变成单一的电压信号，再将该信号送至电压负反馈放大级A₁₃、A₂₃放大后，由电压电流转换电路将信号转换成电流信号、分别输出给各自的显示表计A₁₄、A₂₄。上述功能电路采用串接形式。

（2）PH值调节电路C由反向器C₁串接功率输出级C₂相组成，该单元将上述PH测量电路A₂输出的电流值转换成为电压信号送至反相器C₁提供给功率输出级C₂，控制电加热器3加热功率，调节碱试剂溶液温度，改变碱试剂蒸气压，达到调节水样PH值目的。

（3）稳压电源D₁、D₂、D₃、D₄、为普通整流虑波稳压单元，其中：D₁、D₃供给PNa测量电路线单元A₁；D₂供给PH测量电路单元A₂；D₄供给PH调节单元C。上述各单元相互关系及其电路图详见图6、图7。

本发明采用被测水样在碱化渠道中流动吸收碱蒸气方式，进行水样碱化处理，提高了水样PH值，杜绝了直接添加法因试剂纯度不够或因其他因素使纯度降低所造成的对被测水样的污染，影响对钠离子浓度的检测；同时，本装置又消除了采用渗透管碱化时，需要定期更换渗透管及维护等不利情况，降低了检测费用。

采用离子选择性PNa、PH双电极测量，PNa、PH双重指示，并配有待测水样碱化后的PH值自动跟踪系统，克服了过去因不知碱化效果是否满足检测要求而盲目测量钠离子浓度之不足。而且本发明中PH值信号同时又反馈给碱试剂溶液温度控制单元，利用温度与蒸气压成正比关系，维持最佳碱化效果所需要的碱试剂蒸气压，进而稳定水样中的PH值，做到PH值的自动调节，保证钠离子浓度测量的准确性及可靠性，充分节省碱试剂用量、延长试剂更换周期。

采用水样碱化器与水样测量池相隔离方式，前者集溢流、稳压、恒流、碱化于一体；后者集PNa、PH测量电极、参比电极、温度电极、接地电极组成的多电极多因素测量系统，对钠离子浓度和PH值进行测量，一改过去单一测试方式，二者隔离完全把影响测量的各种干扰因素一并消除，降低了检测装置维护工作量。

以下为本实用新型附图说明：

图1是本实用新型整体构造示意图。（正视图）

图2A、图2B是发送器中碱化器正、俯视图。

图3A、图3B是上述碱化器中碱化盒正、俯视局部剖示图。

图4A、图4B是发送器中稳压盒正、俯视图。

图5A、图5B是发送器检测池正、俯视图。

图6是本实用新型高阻转换器及发送器框图。

图7是上述高阻转换器电路图。

结合以上附图介绍本实用新型一个实施例及其工作过程。

本实施例中，被测水源取样后引入发送器B内的稳压盒6中，依次进入溢流室x、稳定室y、排水室z的水样由稳压室y下部取出经恒流管5送入碱化器1内，恒流管5将稳压盒6与碱化盒2连通成一体，稳压盒6水平布置在碱化器1的上方、恒流管5装有调整恒流大小的压轮7。恒流一次调好后一般不再调节，除非需要调节流量时再调动压轮7，水样流量一般选择在15－－20ml／min为易。水样由恒流管5通过入水孔15引入碱化盒2，并沿迂回状排布的碱化渠道17流动，吸收通过碱化盒2上部透气孔板19进入盒内的碱试剂蒸气，提高被测水样PH值。碱化后的水样由水滴落管18引入检测池11的测量室9内，由并排插入斜置插孔10的PH测量电极与对应插入插孔的参比电极组成PH测量电池，将测得的氢离子浓度所对应的电动势由高阻接线端子29、30接入高阻抗输入级A₂₁，该单元由高阻抗、高精度、低温漂的运算放大器31、32组成，采用电压跟踪器接法进行阻抗变换，然后将信号送入由运算放大器33、34及电阻元件35～43组成的差动电压放大级A₂₂中变成单一的电压信号，再将该信号由运算放大器44。同相输入跟踪器45和元件46～54组成的电压负压反馈放大级A₂₃放大，最后经电压电流转换电路转换成电流信号输出给显示表计A₂₄。表计A₂₄可指示出碱化水样中氢离子浓度测量结果一PH值电阻元件54做氢离子测量温度补偿之用。调节电位器42可进行氢离子测量单元A₂的零点调整和定位，调节电位器53可进行PH值测量单元A₂量程调节。钠离子浓度信号处理过程与上述氢离子浓度信号处理过程相同。PNa、PH测量单元A₁A₂的输入电路具有二个特点：一、双高阻输入电路A₁₁、A₂₁有利于防止参比电极极化，有利于抑制仪器的温漂；二是模块化有利于高输入阻抗的稳定，抗恶劣环境影响能力强。同时，本装置测量单元采用串联同相输入跟随器33、45大大改善了后两级的温漂性能。

PH调节电路单元C含有电阻元件51～54、反向器C₁和功率输出级C₂。功率输出级C₂由功率管59，加热器元件3，电阻元件58、60、61所组成，PH测量输出电流经电阻元件51～54转换为电压信号送至反相器C₁控制功率输出级C₂的电流变化，加热器3的加热功率也随之改变，调整碱试剂蒸气压，改变流动水样所吸收的碱蒸气量，完成PH调节功能。该单元具体工作过程如下：当碱化水样碱性高于所要求的PH值时，PH测量单元A₂输出电流增加，功率管59基极电位降低输出电流自动减少，加热器3的加热功率降低、碱试剂溶液温度下降、蒸气压减小，则碱化盒2的透气孔板19的透气量减少。被测水样吸收碱性气体量也随之减少。驱使水样PH值降低，反之亦然，元件57用于指示电加热功率。

一般在常温常压下，当碱试剂气压能够满足碱化要求时，电加热器3工作在预加热状态；只有当常温常压下碱蒸压不能满足碱化要求时，电加热器3才开始工作处于加热状态，强迫提高碱性蒸气压满足碱化要求直至碱试剂最终失效。本装置不仅能够保证PH值的稳定性，给钠离子测量提供最佳条件，又最大限度利用了碱试剂，节约药品。

稳压电源单元D采用公知稳压电源即可。

Claims (6)

1、一种可自动调节水样PH值的钠离子浓度检测装置，由发送器B和高阻转换器组成，其中发送器B包括水样碱化器1和水样检测池11，高阻转换器包括测量电路单元A、PH调节电路单元C及稳压电源单元D，测量电路单元A由输入高阻抗电路A₁₁、A₂₁，差动电压放大级A₁₂、A₂₂，负反馈电压放大级A₁₃、A₂₃及显示表计A₁₄、A₂₄串接构成PN_a测量单元A₁和PH测量单元A₂，本发明特征在于：

上述碱化器1的碱试剂箱14内装有碱化盒2及电加热器3，其中内部设有碱化渠道17的碱化盒2水平固定在碱试剂箱14箱内上部，渠道17的首尾端设有入水孔15和出水孔18，

所说的检测池11设置有测量室9，多个电极插孔10以及与各插孔套装在一起的电极10、排水管12和排污塞13分别设在电极插孔10连通的空腔12和测量室的底部，

所说的高阻转换器包含有PH测量单元A₂及PH调节电路单元C，其中PH测量单元A₂由输入高阻抗电路A₂₁、差动电压放大级A₂₂、电压负反馈放大级A₂₃及显示表计A₂₄串接组成，PH调节电路单元C由反相器C₁串接功率输出级C₂组成。

2、根据权利要求1所述的检测装置，其特征是所说碱化盒2的盒体上部设置有透气孔板19，该孔板的孔眼位28于碱化渠道17上方。

3、根据权利要求1或2所述的检测装置，其特征是所说碱化盒2中设置的碱化渠道17呈迂回排布结构。

4、根据权利要求1或2所述的检测装置，其特征是所说碱化器1中设有稳压盒6、该盒内腔设有高度不同的中间板24、25将腔体分为溢流室x、稳压室y和排水室z，各室底部有出水口21、22、23，中间板24底部设有通孔27。

5、根据权利要求4所述的检测装置，其特征是所说的稳压盒6的稳压室y与碱化盒2的出、入水孔22、15之间是恒流管5。

6、根据权利要求5所述的检测装置，其特征是所说恒流管5装有调节流量大小用的压轮7。

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