一种基于电化学处理的痕量铁离子检测系统及方法与流程

1.本发明属于电站水样检测领域，涉及一种基于电化学处理的痕量铁离子检测系统及方法。


背景技术：

2.电站水汽中痕量铁离子采用分光光度法测量准确度达不到要求，水汽质量要求全铁小于3μg/l，光度法的测量精度及准确度都达不到要求；原子吸收测量全铁准确度虽可达标，但目前只有国外进口的石墨炉原子吸收能达到测量要求，价格昂贵、备品备件昂贵，随着贸易站及国外技术封锁，存在卡脖子技术风险。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种基于电化学处理的痕量铁离子检测系统及方法，该系统及方法能够实现痕量铁离子的准确检测。
4.为达到上述目的，本发明所述的基于电化学处理的痕量铁离子检测系统包括进样口、进样泵、吸附通道、阳极室、阴极室、加药泵、显色剂储罐、比色系统、阳离子交换膜以及排样口；所述进样口依次通过进样泵、吸附通道以及阳极室与排样口相贯通；所述吸附通道通过阳离子交换膜与阳极室和阴极室相贯通；所述显色剂储罐的出口依次通过加药泵以及阴极室与比色系统相贯通。
5.吸附通道中装填有离子交换树脂填料，水样通过吸附通道后铁离子被交换在离子交换树脂填料上，同时阳极电离的h

通过阳离子交换膜进入吸附通道中，将吸附通道中离子交换树脂填料上的铁置换下来，置换下来的铁离子在电迁移及电吸附作用下通过阳离子交换膜进入阴极室。
6.所述进样口通过进样管与进样泵相贯通。
7.本发明所述的基于电化学处理的痕量铁离子检测方法包括以下步骤：
8.1)待测水样通过进样泵进入吸附通道中，待测水样中的铁离子被吸附通道吸附后，出水经阳极室后排放；
9.2)吸附通道中所吸附的铁离子在阳极室电离出的h

的离子交换作用及阴极室负电荷的电迁移和电吸附的协同作用下进入阴极室中；
10.3)通过加药泵向阴极室中加入显色剂；
11.4)铁离子与显色剂在阴极室内混合形成反应液，同时通过阴极室电解出的oh-调节反应液的ph值，其中，阴极室电解出的oh-浓度通过施加在阴极室上的电流及加药泵的流速调节，在阴极室中一次完成铁离子的富集及完成显色反应；
12.5)将阴极室中的反应液输入比色系统8中进行比色检测，实现痕量铁离子的连续浓缩富集及测量。
13.步骤2)中，待测水样通过进样泵进入吸附通道中，再通过阳极室排放的流量为v1，显色剂通过加药泵进入阴极室中的流量为v2，所述富集及浓缩的倍率为v1/v2。
14.步骤4)中，痕量铁离子的检测下限可达到0.5μg/l以下。
15.步骤4)中，痕量铁离子的检测上限不超过100μg/l。
16.本发明具有以下有益效果：
17.本发明所述的基于电化学处理的痕量铁离子检测系统及方法在具体操作时，水样依次通过进样泵、吸附通道以及阳极室后通过排样口排出，显色剂依次通过加药泵以及阴极室进入到比色系统中，通过阴极室完成所有药剂的加入、ph调节及显色反应，简化加药系统结构，减少故障点；通过调节阴(阳)极的电流改变加入酸碱的浓度，调节待测水样的ph值，样水实时动态浓缩富集，随后通过高精度光学系统实现铁的测量，使铁的检测下限降低至0.5μg/l以下，可利用电化学处理实现(0-100)μg/l痕量铁的同时发色及富集，最终实现(0-100)μg/l痕量铁离子的准确连续测量。
附图说明
18.图1为本发明的结构示意图。
19.其中，1为进样口、2为进样泵、3为吸附通道、4为阳极室、5为阴极室、6为加药泵、7为显色剂储罐、8为比色系统、9为阳离子交换膜。
具体实施方式
20.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，不是全部的实施例，而并非要限制本发明公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要的混淆本发明公开的概念。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
21.在附图中示出了根据本发明公开实施例的结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
22.参考图1，本发明所述的基于电化学处理的痕量铁离子检测系统，包括进样口1、进样泵2、吸附通道3、阳极室4、阴极室5、加药泵6、显色剂储罐7、比色系统8、阳离子交换膜9以及排样口；进样口1依次通过进样泵2、吸附通道3以及阳极室4与排样口相贯通；吸附通道3通过阳离子交换膜9与阳极室4及阴极室5相贯通；显色剂储罐7的出口依次通过加药泵6以及阴极室5与比色系统8相贯通。
23.具体的，吸附通道3通过阳离子交换膜9与阳极室4及阴极室5相贯通。进样口1通过进样管与进样泵2相贯通。
24.吸附通道3中装填有树脂填料，水样通过吸附通道3后铁离子被交换在树脂填料上，同时阳极电离的h

通过阳离子交换膜9进入吸附通道3，将吸附通道3中树脂填料上的铁离子置换下来，置换下来的铁离子通过阳离子交换膜9进入阴极室5。
25.本发明所述基于电化学处理的痕量铁离子检测检测方法包括以下步骤：
26.1)待测水样通过进样泵2进入吸附通道3中，待测水样中的铁离子被吸附通道3吸附后，水样经阳极室4后排放；
27.2)阳极室4电离得到的h

离子通过阳离子交换膜9将吸附通道3中所吸附的铁离子从树脂填料上置换下来，在电吸附以及电迁移的协同作用下，洗脱下的铁离子通过阳离子交换膜9进入阴极室5；
28.3)显色剂储罐7通过加药泵6以设定流速向阴极室5加入显色剂；
29.4)铁离子与显色剂在阴极室5内混合形成反应液，同时阴极室5电解出的oh-用来调节反应液的ph值，其中，阴极室5电解出的oh-浓度通过施加在阴极室5上的电流及加药泵6的流速调节，一般电流控制在0-500ma；在阴极室5中完成铁离子的富集及完成显色反应；
30.5)此过程铁离子的富集及浓缩的方式为：待测水样进入吸附通道3中的流量为v1，显色剂7进入阴极室5的流量为v2，则富集及浓缩的倍率为v1/v2，根据调节v1及v2来动态调节浓缩及富集的倍率。
31.6)待步骤3)反应完成时，将阴极室5的反应液输入至比色系统8中进行比色检测，实现痕量铁离子的连续测量；步骤4)中痕量铁离子的检测下限不大于0.5μg/l；步骤4)中痕量铁离子的检测上限不超过100μg/l。
32.阴极室5中的药剂及样水中洗脱的铁离子混合，阴极电离产生的氢氧根实时调节待测液的ph值，使待测液在阴极室5中完成浓缩后离子的洗脱、显色剂的加入、ph调节及进行显色反应，最终实现(0-100)μg/l痕量铁离子的准确连续测量。本发明通过将样水实时动态浓缩富集，并在阴极室5中同时实现浓缩后离子的洗脱、显色剂的加入、ph调节及进行显色反应，随后在高精度光学系统实现铁的测量，使铁的检测下限降低至0.5μg/l以下，可利用电化学处理实现(0-100)μg/l痕量铁的同时发色及富集，最终实现(0-100)μg/l痕量铁离子的准确连续测量。