在线水质分析仪器解析

下面以日本DKK 公司NPW 160H 总氮在线分析仪为例,简单介绍基于国标碱性过硫酸钾分光光度法的总氮在线分析仪的结构。仪器的内部结构如图11.1所示。其分析单元的关键结构包括以下几个部件。

图11.1　DKK 公司NPW160H 内部结构图

(1)检测器

NPW160H 总氮在线分析仪内置多波长检测器由光源、流通池、分光计组成,如图11.2所示。光源为多光源,包含一个重氢灯(D2 灯)和一个钨灯(W 灯)对齐排列在同一光轴上。流通池由石英玻璃制成,常用有两种规格:一种为10 mm 光程的流通池,适合检测高浓度总氮,如污水厂的出入口等;另一种为20 mm 光程流通池,适合检测低浓度总氮,如地表水和自来水等。分光计的受光部采用2 048 像素的线性阵列检测器,无须可移动部件可实现220～880 nm 的分光(其中700 nm 用于总磷的检测)。

图11.2　DKK 公司NPW160H 检测器结构图

(2)试剂泵

为了精确计量试剂,采用活塞泵计量试剂。通过凸轮的转动带动活塞注射器上下运动、抽取试剂。试剂计量由凸轮转动圈数决定。NPW160H 试剂泵泵单元结构如图11.3所示。

图11.3　NPW160H 试剂泵泵单元结构示意图(www.xing528.com)

需要注意的是,在仪器第一次运行前及维护作业后,为了排尽注射器内的空气,需要手动使活塞上下运动,直至试剂从注射器中排出,将注射器内的空气排出(图11.4)。

(3)加热槽

图11.5为加热分解槽的结构图,加入过硫酸钾溶液的试剂到加热管中,然后在加热槽内于120 ℃加热消解30 min,将氮化合物全部氧化为硝酸根离子。加热管盘绕于加热槽外围,加热时,水样均匀分布在加热槽外圈的加热管中。

总磷/总氮在线分析仪采用4～20 mA 模拟输出,数字通信采用RS-485 通信协议。此协议决定了每个控制器需要知道它们的设备地址,识别按地址发来的消息,决定要产生何种行动。如果需要回应,控制器将生成反馈信息按本协议发出。RS-485 采用平衡发送和差分接收,因此具有抑制共模干扰的能力。RS-485 采用半双工工作方式,任何时候只能有一点处于发送状态,因此,发送电路须由使能信号加以控制。RS-485 用于多点连接时非常方便,可以省掉许多信号线。应用RS-485 可以联网构成分布式系统,其允许最多并联32 台驱动器和32 台接收器。

图11.4　NPW160H 活塞泵排气示意图

图11.5　NPW160H 加热槽分解结构图

在开始测量前仪器需要记录测量的参考值,零点系数和量程系数。因此,必须进行零点校正和量程校正。分别使用纯水用于零点校正和硝酸钾溶液作为量程标准液。