水中氨氮的检测系统及检测方法与流程

1.本发明属于水样检测技术领域，具体为水中氨氮检测技术，具体为水中氨氮的检测系统及检测方法。


背景技术：

2.水中氨氮含量是表征水质污染程度的重要指标，指被测水(汽)样中以铵根形式存在的氮，在各种水样的检测，尤其是环保废水检测中是一个重要的指标。
3.在实际应用中，氨氮的检测方法主要有：离子色谱法、纳氏试剂法以及苯酚法；离子色谱法主要用于检测纯水中氨氮的含量，但对于被污染的水样无法进行检测，适用的水样范围小，且离子色谱检测设备昂贵；苯酚法也主要用于检测水中氨氮含量，但由于其测量方法的适用性和准确性都较差，且苯酚有毒性及强腐蚀性，近些年已经很少被使用；纳氏试剂法主要用于检测废水或废气中氨氮的含量，但由于其需要用到制剂碘化汞是剧毒药剂，不适于大量推广应用，且纳氏试剂法测量氨含量大于0.2mg/l以上的水样准确度较高，但测量氨含量小于0.2mg/l的水样准确度较低，同时测量干扰大。因此，现有技术中用于检测水样的方法，其适用范围小，且在测量过程需要添加有毒药剂，对水体造成污染。


技术实现要素：

4.针对上述现有的用于检测水样的方法，其适用范围小，且在测量过程需要添加有毒药剂，对水体造成污染的问题，本发明提出了水中氨氮的检测系统及检测方法。
5.本发明的技术方案如下：
6.一种水中氨氮的检测系统，包括水质净化系统、膜交换系统、电导率检测器和工作站，所述膜交换系统上设置有第一通道和第二通道，第一通道和第二通道之间通过脱气膜间隔，所述第一通道内水样中的氨通过脱气膜交换至第二通道内；所述水质净化系统通过膜交换系统上的第二通道与电导率检测器连通，所述电导率检测器与工作站相连接；
7.所述电导率检测器：用于采集第二通道内交换完氨的水的电导率，并将采集的电导率传输给工作站；
8.所述工作站：用于接收电导率，并根据电导率进行模拟计算，计算出水中的氨氮含量。
9.进一步限定，所述水中氨氮的检测系统还包括第二泵，所述第二泵设置在水质净化系统的进水口处。
10.进一步限定，所述水中氨氮的检测系统还包括第一泵，所述第一泵与膜交换系统上的第一通道连通。
11.进一步限定，所述第一泵与膜交换系统之间设置有ph调节器；
12.所述ph调节器：用于调节进入膜交换系统上的第一通道内的水样的ph值，使水样的ph值大于12，使水中铵离子转变为氨的形式。
13.进一步限定，所述水中氨氮的检测系统还包括集水容器，所述集水容器与膜交换
系统上的第一通道和电导率检测器均连通。
14.进一步限定，所述水中氨氮的检测系统还包括盛水容器，所述盛水容器与第一泵和第二泵连通。
15.基于上述水中氨氮的检测系统实现水中氨氮的检测方法，包括以下步骤：
16.进入水质净化系统中的水样通过电除盐或离子交换原理去除水中的阴离子和阳离子，形成纯水，之后进入膜交换系统上的第二通道；第一通道内水样中的铵离子转变为氨并通过脱气膜流至第二通道内；第二通道内的水进入电导率检测器，在电导率检测器内对水的电导率进行采集，采集完电导率的水进行排放；电导率检测器将采集的电导率传输给工作站；工作站接收电导率，并根据采集的电导率进行模拟计算，求出水中的铵离子的浓度，从而计算得出水中氨氮含量。
17.进一步限定，进入ph调节器内的水样进行ph调节，将ph调节至大于12，之后进入膜交换系统上的第一通道，第一通道内水样中的氨经过脱气膜利用浓度差及流速差交换到第二通道内的纯水中，之后第一通道内的水样进行排放。
18.进一步限定，工作站计算第二通道内水样中铵离子浓度n的公式如下：
19.n＝(aκ5 bκ4 cκ3 dκ2 eκ)
×
10-3
mg/l
20.其中，κ表示非线性温度补充系统补偿到25℃时的电导率值，a、b、c、d和e均为模拟运算常数。
21.进一步限定，盛水容器内的水通过第一泵进入ph调节器；盛水容器内的水通过第二泵进入水质净化系统。
22.进一步限定，排放后的水通过集水容器进行收集。
23.与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
24.1、本发明一种水中氨氮的检测系统，其包括水质净化系统、膜交换系统、电导率检测器和工作站，膜交换系统用于进行气体交换，主要是将第一通道内的氨气交换至第二通道内，之后通过电导率检测器进行水的电导率采集，采集的电导率传输给工作站；工作站接收电导率，并根据电导率进行模拟计算，计算出水中的氨氮含量；本发明的检测系统适用范围非常广，能够适用0-1000mg/l水中氨氮含量的检测，且测量过程中不需要添加任何有毒有害的药剂，可实现在线或离线测定水样中的氨氮含量，节能环保，性能稳定，且操作方便。
25.2、本发明在第一泵与膜交换系统之间设置有ph调节器，通过ph调节器调节第一通道内水样的ph值，使得第一通道内水样中铵离子全部转化为氨，并充分与和第二通道内水中的氨能够更好的交换。
26.3、本发明还包括集水容器，通过集水容器能够对排放的水进行集中收集。
附图说明
27.图1为本发明一种水中氨氮的检测系统的示意图；
28.其中，1-盛水容器，2-第一泵，3-第二泵，4-ph调节器，5-水质净化系统，6-膜交换系统，61-脱气膜，7-电导率检测器，8-工作站，9-集水容器。
具体实施方式
29.下面结合附图及实施例对本发明的技术方案进行进一步地解释说明，但本发明并
不限于以下说明的实施方式。
30.需要说明的是，本发明中所使用的第一、第二仅仅是为了区分不同的设备，不代表任何顺序，也不涉及区别顺序。
31.本发明一种水中氨氮的检测系统，包括水质净化系统5、膜交换系统6、电导率检测器7和工作站8，膜交换系统6上设置有第一通道和第二通道，第一通道和第二通道之间通过脱气膜61间隔，第一通道内水样中的氨通过脱气膜61交换至第二通道内；水质净化系统5通过膜交换系统6上的第二通道与电导率检测器7连通，电导率检测器7与工作站8电连接；电导率检测器7：用于采集第二通道内交换完氨的水的电导率，并将采集的电导率传输给工作站8；工作站8：用于接收电导率，并根据电导率进行模拟计算，计算出水中的氨氮含量。水中氨氮的检测系统还包括第二泵3，第二泵3设置在水质净化系统5的进水口处。水中氨氮的检测系统还包括第一泵2，第一泵2与膜交换系统6上的第一通道连通。第一泵2与膜交换系统6之间设置有ph调节器4；ph调节器4：用于调节进入膜交换系统6上的第一通道内的水样的ph值，使水样的ph值大于12。水中氨氮的检测系统还包括集水容器9，集水容器9与膜交换系统6上的第一通道和电导率检测器7均连通。水中氨氮的检测系统还包括盛水容器1，盛水容器1与第一泵2和第二泵3连通。
32.本发明基于上述水中氨氮的检测系统实现水中氨氮的检测方法，包括以下步骤：
33.进入水质净化系统5中的水样通过电除盐或离子交换原理去除水中的阴离子和阳离子，形成纯水，之后进入膜交换系统6上的第二通道；第一通道内水样中的铵离子转变为氨并通过脱气膜61流至第二通道内；第二通道内的水进入电导率检测器7，在电导率检测器7内对水的电导率进行采集，采集完电导率的水进行排放；电导率检测器7将采集的电导率传输给工作站8；工作站8接收电导率，并根据采集的电导率进行模拟计算，求出水中的铵离子的浓度，从而计算得出水中氨氮含量。进入ph调节器4内的水样进行ph调节，将ph调节至大于12，之后进入膜交换系统6上的第一通道，第一通道内水样中的氨经过脱气膜61利用浓度差及流速差交换到第二通道内的纯水中，之后第一通道内的水样进行排放。
34.工作站8计算第二通道内水样中铵离子浓度n的公式如下：
35.n＝aκ5 bκ4 cκ3 dκ2 eκ
×
10-3
mg/l
36.其中，κ表示非线性温度补充系统补偿到25℃时的电导率值，a、b、c、d和e均为模拟运算常数。
37.盛水容器1内的水通过第一泵2进入ph调节器4；盛水容器1内的水通过第二泵3进入水质净化系统5。
38.实施例1
39.参见图1，本实施例一种水中氨氮的检测系统，其包括水质净化系统5、膜交换系统6、电导率检测器7和工作站8，水质净化系统5用于对待检测水样进行净化处理，去除水样中的杂质，膜交换系统6上设置有第一通道和第二通道，第一通道和第二通道均为沿膜交换系统6的轴向贯通的通孔，其中，第一通道设置在第二通道的上方，在第一通道与第二通道之间设置有脱气膜61，第一通道通过脱气膜61与第二通道隔离，脱气膜61用于将第一通道内水样中的氨交换至第二通道内；水质净化系统5的出水口与膜交换系统6上的第二通道的入水口连通，膜交换系统6上的第二通道的出水口与电导率检测器7的检测入口连通，从电导率检测器7的检测出口出来的水被排放；电导率检测器7与工作站8电连接；
40.电导率检测器7：用于采集第二通道内交换完氨的水的电导率，并将采集的电导率传输给工作站8；
41.工作站8：用于接收电导率，并根据电导率进行模拟计算，计算出水中的氨氮含量。
42.实施例2
43.本实施例一种水中氨氮的检测系统，在实施例1的基础上，其还包括盛水容器1、第一泵2、第二泵3、ph调节器4以及集水容器9，盛水容器1用于盛装水样，盛水容器1中的水通过第一泵2与膜交换系统6上的第一通道的入水口连通，从第一通道的出水口排出的水被排放；在第一泵2与膜交换系统6上的第一通道之间设置有ph调节器4，ph调节器4用于调节进入膜交换系统6上的第一通道内水的ph值，使水样的ph值大于12，使水中铵离子转变为氨的形式；盛水容器1中的水通过第二泵3与水质净化系统5的进水口连通；集水容器9与电导率检测器7和膜交换系统6上的第一通道连通，即被排放的水通过集水容器9进行集中收集。
44.优选的，本实施例的第一泵2和第二泵3均为蠕动泵。
45.实施例3
46.本实施例中水中氨氮的检测方法，其是基于实施例2中的一种水中氨氮的检测系统所形成的，其具体包括以下步骤：
47.盛水容器1中的水通过第二泵3进入水质净化系统5，在水质净化系统5中进行水质净化处理，去除水中的杂质，形成纯水，处理完成后的纯水进入膜交换系统6上的第二通道内；
48.盛水容器1中的水通过第一泵2进入ph调节器4，在ph调节器4内设置有ph调节剂，通过ph调节剂对从第一泵2出来的水样进行ph调节，将ph调节至大于12，使水样中的铵离子转换为氨，调节完ph的水样进入膜交换系统6上的第一通道内；
49.第一通道内水样中的氨通过脱气膜61交换至第二通道内，之后第二通道内的水进入电导率检测器7，在电导率检测器7内对水的电导率进行采集，采集完电导率的水进行排放；电导率检测器7将采集的电导率传输给工作站8，工作站8接收电导率信号，并根据采集的电导率进行模拟计算，根据数据模型计算出水中的氨氮含量；
50.从第一通道的出水口排出的水被排放；
51.排放后的水通过集水容器9进行集中收集。
52.其中，工作站8计算第二通道内水样中铵离子浓度n的公式如下：
53.n＝(aκ5 bκ4 cκ3 dκ2 eκ)
×
10-3
mg/l
54.其中，κ表示非线性温度补充系统补偿到25℃时的电导率值，a、b、c、d和e均为模拟运算常数。
55.计算出铵离子浓度，根据铵离子中的氨氮比例，计算出水中的氨氮含量。
56.例如：检测κ等于2.0μs/cm，模拟运算常数a、b、c、d和e分别等于0.017、0.045、1.605、52.065、12.980，从而计算出第二通道内水样中铵离子浓度n等于0.17mg/l。
57.表1:利用离子色谱法和本发明的检测方法分别测量的纯水中nh
4
含量的测量数据
[0058][0059]
表2：利用纳氏试剂分光光度测量电厂水汽中nh
4
含量的测量数据
[0060][0061]
表3：利用纳氏试剂法和本发明的检测方法分别测量循环水中nh
4
含量的测量数据；
[0062][0063]
从表1到表3可看出，无论测量纯水介质中nh4

含量还是测量循环水中氨氮含量，本发明的测量准确性都较高，与离子色谱法和纳氏试剂法的比对结果完全吻合，本发明的测量结果可准确反映水中氨含量。
[0064]
本发明彻底改变了常规水中氨的测量系统及流路，测量结果准确性更高，且可以离线测量也可以在线测量。
[0065]
本发明与常规水中氨氮的检测方法相比，具有以下技术优点：
[0066]
1)本发明不用加药剂，在常温下用膜交换系统脱除水中氨并准确计量水中氨氮，节能环保。
[0067]
2)纯水制备系统可有效去除水中阳离子和阴离子，制备出纯水，利用低功耗恒流源持续提供电源电解水产生h

和oh-再生树脂，不产生任何酸碱废液。
[0068]
3)水中氨氮的测量范围广，可同时用于测量纯水介质及污水介质中的氨氮。
[0069]
4)整个测量系统体积简小，易于安装，可作为在线仪表使用，也可作为便携式表计离线使用，可准确反映水中氨氮含量大小。