申请日2013.11.07
公开(公告)日2014.01.29
IPC分类号G01N1/14
摘要
本发明公开了一种用于水处理吸附实验的自动取样装置及取样方法，装置包括控制系统、底座、固定支架、四通阀、蠕动泵、三通阀，以及设置在底座上的清洗水瓶、实验采样容器和旋转转盘，所述清洗水瓶和四通阀的第一接口通过清洗管相连，所述四通阀的第二接口和实验采样容器之间通过采样管相连，所述四通阀的第三接口通过蠕动泵连接至三通阀的第一接口，所述四通阀的第四接口通过排空管与大气连接，所述三通阀分别与废水出水管和取样出水管连接，废水出水管连接旋转转盘中的废水收集瓶，取样出水管连接旋转转盘中的取样瓶。本发明利用精确定位技术、自动测量技术、自动控制技术以及批次取样管理系统实现对水处理吸附实验过程的定时定量自动取样。
权利要求书
1.一种用于水处理吸附实验的自动取样装置，包括控制系统、底座以及 设置在底座上的固定支架，其特征在于，还包括四通阀、蠕动泵、三通阀，以 及设置在底座上的清洗水瓶、实验采样容器和旋转转盘，所述清洗水瓶和四通 阀的第一接口通过清洗管相连，所述四通阀的第二接口和实验采样容器之间通 过采样管相连，所述四通阀的第三接口通过蠕动泵连接至三通阀的第一接口， 所述四通阀的第四接口通过排空管与大气连接，所述三通阀分别与废水出水管 和取样出水管连接，废水出水管连接旋转转盘中的废水收集瓶，取样出水管连 接旋转转盘中的取样瓶。
2.根据权利要求1所述的一种用于水处理吸附实验的自动取样装置，其 特征在于，所述底座内设有电机驱动器，所述电机驱动器用于驱动步进电机。
3.根据权利要求1所述的一种用于水处理吸附实验的自动取样装置，其 特征在于，所述旋转转盘内设有用于控制旋转转盘转动的步进电机。
4.根据权利要求1所述的一种用于水处理吸附实验的自动取样装置，其 特征在于，所述旋转转盘上设有一个废水收集瓶和多个取样瓶。
5.根据权利要求4所述的一种用于水处理吸附实验的自动取样装置，其 特征在于，所述废水收集瓶设置在旋转转盘的中间位置，所述多个取样管呈圆 形均匀排列在旋转转盘上。
6.根据权利要求1所述的一种用于水处理吸附实验的自动取样装置，其 特征在于，所述底座上设有控制开关和用于设定取样参数的触摸屏。
7.根据权利要求1所述的一种用于水处理吸附实验的自动取样装置，其 特征在于，所述控制系统包含控制器、变送器以及执行步进电机，在控制器上 设定好取样相关的参数，控制器把信号传递给变送器，变送器把信号转换成为 标准信号输出至执行步进电机和取样蠕动泵，达到控制取样量和取样频率的目 的。
8.根据权利要求1-7中任一项所述的用于水处理吸附实验的自动取样装 置的取样方法，其特征在于，包括下述步骤：
S1、开启自动取样装置，设定取样参数;
S2、在清洗水瓶中加入清洗水，开启蠕动泵，调节四通阀、三通阀至清洗 模式，进行样品清洗管道，清洗水流入废水收集瓶中;
S3、清洗完成后，调节四通阀至排空模式，排出蠕动泵中的清洗液，停止 蠕动泵;
S4、调节四通阀至采样模式，旋转转盘转至相应时间点对应的取样瓶中， 重新开启蠕动泵，进行采样;
S5、采样完成后，调节四通阀、三通阀至排空模式，排空管道中剩余的样 品至废水收集瓶中;
S6、取样结束后调节四通阀、三通阀至清洗模式，用清洗水进行管道清洗;
S7、在取样间隔计时结束后，自动进入步骤S2，开始执行下一个取样循 环。
9.根据权利要求7所述的取样方法，其特征在于，步骤S1中，设定的取 样参数包括起止时间、间隔时间以及取样量。
10.根据权利要求7所述的取样方法，其特征在于，步骤S2中，在清洗 水瓶中加入清洗水至2/3处，开启蠕动泵。
说明书
一种用于水处理吸附实验的自动取样装置及取样方法
技术领域
本发明涉及自动取样的技术领域，特别涉及一种用于水处理吸附实验的自 动取样装置及取样方法。
背景技术
随着工业化的发展和人类物质生活水平的提高，水环境的污染已是当今世 界范围内普遍存在的问题。随着水污染物构成发生变化，部分流域排污量大于 环境自净能力，水生态环境恶化的趋势尚未得到有效遏制，部分地区水生态的 破坏程度正在加剧。为此，需对污水进行有效处理与净化，以实现水资源的良 性再生循环。
当流体与多孔固体接触时，流体中某一组分或多个组分在固体表面处产生 积蓄，此现象称为吸附。吸附也指物质(主要是固体物质)表面吸住周围介质 (液体或气体)中的分子或离子现象。吸附是水处理中重要的单元操作，例如 利用吸附树脂吸附水中的重金属、活性炭吸附水中的有机污染物等等。具有吸 附能力的物质称为吸附剂，被吸附的物质为吸附质。吸附实验是水处理研究中 的一项基础性实验，主要包括烧杯吸附动力学实验和吸附柱穿透曲线实验等等， 吸附实验结果是吸附工程设计的重要依据，是水处理吸附工艺研究的不可或缺 的环节，部分主要实验步骤为：
1)烧杯吸附动力学实验
配置溶液、称量吸附剂;
调整实验初始参数，例如温度、pH值等;
放入吸附剂，用移液管或者吸管按一定时间间隔和一定的体积量从烧杯 中取水样，转移入取样瓶，一般实验需要取5-20次左右的样品，每次 取样量根据分析的需要一般在5-20毫升左右;
化学分析，整理实验结果。
2)吸附柱穿透曲线实验
配置溶液、称量吸附剂装柱;
连接泵、吸附柱、管道、阀门等设备;
开泵连续运行，调节流量，在出水口按一定时间间隔和体积量取水样， 转移到取样瓶，取样个数和体积同上，必要时需要先减压再取样;
化学分析，整理实验结果。
从上述实验步骤可以看出，无论是水处理中的烧杯吸附动力学实验还是吸 附柱穿透曲线实验，吸附过程需要按照设定的时间间隔和体积连续取样，直到 吸附饱和为止。此外，由于不同吸附过程的特殊性，实验的时间从几个小时到 几天甚至几个月。传统实验室中需要人工值守取样，尤其是夜间取样尤其不方 便，重复性劳动，耗费了大量人力效率低下;另外为了避免样品的交叉污染， 人工取样用的塑料吸管或者取样枪的塑料头大多是一次性的，这样也耗费了大 量的取样耗材，造成实验财力成本的升高。
发明内容
为了克服水处理吸附实验过程中人工取样存在的上述不足，本发明提供了 一种适宜吸附过程的具有制造成本低、取样便捷、设计精巧、计量精确、易于 管理使用的自动取样装置。
本发明的另一目的在于，提供上述自动取样装置的取样方法。
为了达到上述第一目的，本发明采用以下技术方案：
一种用于水处理吸附实验的自动取样装置，包括控制系统、底座以及设置 在底座上的固定支架，还包括四通阀、蠕动泵、三通阀，以及设置在底座上的 清洗水瓶、实验采样容器和旋转转盘，所述清洗水瓶和四通阀的第一接口通过 清洗管相连，所述四通阀的第二接口和实验采样容器之间通过采样管相连，所 述四通阀的第三接口通过蠕动泵连接至三通阀的第一接口，所述四通阀的第四 接口通过排空管与大气连接，所述三通阀分别与废水出水管和取样出水管连 接，废水出水管连接旋转转盘中的废水收集瓶，取样出水管连接旋转转盘中的 取样瓶。
优选的，所述底座内设有电机驱动器，所述电机驱动器用于驱动步进电机。
优选的，所述旋转转盘内设有用于控制旋转转盘转动的步进电机。
优选的，所述旋转转盘上设有一个废水收集瓶和多个取样瓶。
优选的，所述废水收集瓶设置在旋转转盘的中间位置，所述多个取样管呈 圆形均匀排列在旋转转盘上。
优选的，所述底座上设有控制开关和用于设定取样参数的触摸屏。
优选的，所述控制系统包含控制器、变送器以及执行步进电机，在控制器 上设定好取样相关的参数，控制器把信号传递给变送器，变送器把信号转换成 为标准信号输出至执行步进电机和取样蠕动泵，达到控制取样量和取样频率的 目的。
为了达到上述另一目的，本发明采用以下技术方案：
一种用于水处理吸附实验的自动取样装置的取样方法，包括下述步骤：
S1、开启自动取样装置，设定取样参数;
S2、在清洗水瓶中加入清洗水，开启蠕动泵，调节四通阀、三通阀至清洗 模式，进行样品清洗管道，清洗水流入废水收集瓶中;
S3、清洗完成后，调节四通阀至排空模式，排出蠕动泵中的清洗液，停止 蠕动泵;
S4、调节四通阀至采样模式，旋转转盘转至相应时间点对应的取样瓶中， 重新开启蠕动泵，进行采样;
S5、采样完成后，调节四通阀、三通阀至排空模式，排空管道中剩余的样 品至废水收集瓶中;
S6、取样结束后调节四通阀、三通阀至清洗模式，用清洗水进行管道清洗;
S7、在取样间隔计时结束后，自动进入步骤S2，开始执行下一个取样循 环。
优选的，步骤S1中，设定的取样参数包括起止时间、间隔时间以及取样 量。
优选的，步骤S2中，在清洗水瓶中加入清洗水至2/3处，开启蠕动泵。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
1、本发明利用精确定位技术、自动测量技术、自动控制技术以及批次取 样管理系统实现对水处理吸附实验过程的定时定量自动取样。
2、本发明取样器结构设计巧妙，经济适用。
3、本发明运用单片机进行自动控制，保障了系统的安全可靠运行。
4、本发明具有自动清洗功能，可进行管路的自动清洗，防止样品交叉污染。