專利名稱：船載式超痕量活性磷酸鹽分析系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種活性磷酸鹽分析設(shè)備，尤其是涉及一種船載式超痕量活性磷酸鹽分析系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
磷是海洋生物生長所必須的營養(yǎng)元素，海洋表層由于浮游植物的大量消耗，磷濃度非常 之低，甚至成為海洋初級生產(chǎn)力的限制性元素。隨著對磷的生物地球化學(xué)循環(huán)研究的深入， 作為海水中磷主要成分的磷酸鹽的分析測定方法，成為海洋環(huán)境科學(xué)研究中的關(guān)鍵。目前海 洋監(jiān)測規(guī)范中最為常用的磷酸鹽經(jīng)典測定方法為磷鉬藍(lán)(PMB)分光光度法，該法規(guī)定能被 磷鉬藍(lán)分光光度法所測得的那部分磷為活性磷，包括絕大部分的正磷酸鹽、極少量在測定過 程中易水解的有機磷和縮聚磷酸鹽。該方法的檢測限為300nmol/L([1]國家海洋局.海洋監(jiān) 測規(guī)范[S].北京海洋出版社，1991， 277-281)。而在很多寡營養(yǎng)鹽海域，海水表層磷酸鹽 的濃度低至微摩爾甚至納摩爾級，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于該方法的檢測限。因此，研究海水中超痕量活性 磷的靈敏、準(zhǔn)確、快速的檢測方法具有重要意義([2]袁東星，梁英.海洋環(huán)境中痕量活性 磷分析技術(shù)的研究進(jìn)展[J].環(huán)境化學(xué)，2006， 35 (2): 252-256)。目前國內(nèi)外學(xué)者所探索的 低濃度磷酸鹽檢測方法基本上均適用于陸上實驗室分析，尚未有商品化的痕量活性磷現(xiàn)場分 析儀器。鑒于低濃度物質(zhì)在保存及運輸過程中均有可能遭受污染，現(xiàn)場分析勢在必行，開發(fā) 船載式分析系統(tǒng)顯得十分重要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可自動進(jìn)行試劑添加、樣品富集、清洗、洗脫與檢測、管路 自潔凈清洗、數(shù)據(jù)傳輸與保存、數(shù)據(jù)實時作圖和數(shù)據(jù)處理等的船載式超痕量活性磷酸鹽分析 系統(tǒng)。 —
本發(fā)明設(shè)有多通道選擇閥、液體輸送裝置、切換閥、富集裝置、液體進(jìn)出管道、反應(yīng)瓶、 儲水管、檢測與控制裝置和RS-232串行接口。液體輸送裝置的輸入端接多通道選擇閥，液體 輸送裝置的輸出端接切換閥輸入端，切換閥輸出端分別與富集裝置輸入端和儲水管輸入端連 接，富集裝置輸出端與檢測與控制裝置輸入端連接，檢測與控制裝置通過RS-232串行接口與 計算機連接，儲水管的輸出端接至反應(yīng)瓶，反應(yīng)瓶與多通道選擇閥連接。多通道選擇閥與不同試劑、樣品或者檢測器等通道相連，以添加或輸送試劑和樣品。液 體輸送裝置可以正反兩個方向抽吸和推動液體，切換閥可以對一進(jìn)二出的三通流路進(jìn)行切換， 選擇輸出通道。
富集裝置可設(shè)有固相萃取柱及篩板與接頭，固相萃取柱是與化學(xué)反應(yīng)相對應(yīng)的不同填料 的固相萃取柱。液體進(jìn)出管道可設(shè)有液體輸送過程中連接各部件的連接管與相應(yīng)接頭。反應(yīng) 瓶為樣品進(jìn)行反應(yīng)的裝置，可根據(jù)要求置于水浴等恒溫裝置中。檢測與控制裝置設(shè)有光源、 流通檢測池、光電轉(zhuǎn)換器和以單片機為中央處理器的信號處理模塊和控制模塊，可根據(jù)上位 機的命令對多通道選擇閥、液體輸送裝置、切換闊和光電轉(zhuǎn)換器進(jìn)行控制，自動完成試劑添 加、樣品富集、清洗、洗脫與檢測、管路自潔凈清洗等操作；通過RS-232串行接口將下位機 與計算機相連接，傳送與接收命令與數(shù)據(jù)；計算機軟件除對下位機進(jìn)行控制外，還可在數(shù)據(jù) 采集過程中實時繪圖，以判斷反應(yīng)進(jìn)行是否正常，并具有數(shù)據(jù)處理功能。
所述多通道選擇閥可以是商品化多位閥。
所述液體輸送裝置可以是蠕動泵、注射泵、往復(fù)式柱塞泵或其他可以恒流輸送液體的裝 置等。
所述切換閥可以是三通電磁闊或其他可進(jìn)行閥位切換的多通閥等。
所述富集裝置可以是商品化固相萃取柱，填料為C18、親水-親脂平衡填料(HLB)或含 聚苯乙烯官能團(tuán)的其他填料等。
所述液體進(jìn)出管道可以是硅膠管、聚四氟乙烯管或氟塑料管等。
所述檢測與控制裝置可以是入射光源為高亮度單色發(fā)光二極管、加濾光片的鹵素?zé)艋蚣?光光源等；光電轉(zhuǎn)換器可為光電倍增管、硅光二極管或光電芯片等。以單片機為中央處理器 的信號處理模塊和控制模塊，可根據(jù)上位機的命令對多通道選擇閥、液體輸送裝置、切換閥 和光電轉(zhuǎn)換器進(jìn)行控制，自動完成試劑添加、樣品富集、清洗、洗脫與檢測、管路自潔凈清 洗等操作。
所述RS-232串行接口為標(biāo)準(zhǔn)接口 。
所述計算機軟件為Visual Basic語言編寫的儀器控制及數(shù)據(jù)采集處理軟件，除對下位機進(jìn) 行控制外，還可在數(shù)據(jù)采集過程中實時繪圖，以判斷反應(yīng)進(jìn)行是否正常，并具有數(shù)據(jù)處理功 能。
本發(fā)明是一種船載式超痕量活性磷酸鹽分析系統(tǒng)，其突出優(yōu)點是
1) 操作簡單，自動化程度高，在上位機上設(shè)定程序后即可自動完成對樣品的分析。
2) 所有部件采用固態(tài)化設(shè)計，可以滿足在海上惡劣條件下現(xiàn)場分析的要求。3)經(jīng)過更換光源和試劑后，即可應(yīng)用于其他同樣以富集-洗脫-分光光度檢測為原理的痕 量物質(zhì)分析，適用范圍廣，具有廣闊的科研與市場前景和顯著的社會經(jīng)濟(jì)效益。


圖1為本發(fā)明實施例的結(jié)構(gòu)組成示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作詳細(xì)說明。
如圖1所示，本發(fā)明設(shè)有多通道選擇閥1、液體輸送裝置2、切換閥3、富集柱4、檢測 與控制裝置5、計算機6、反應(yīng)瓶7和儲水盤管8。
儀器啟動后，檢測與控制裝置5的光源打開，下位機進(jìn)入待機狀態(tài)。根據(jù)計算機6的命 令，多通道選擇閥1依次將反應(yīng)試劑通過液體輸送裝置2泵入反應(yīng)瓶7中，并可在儲水盤管 8中儲存純水，此時切換閥3的閥位需通向反應(yīng)瓶7;反應(yīng)完畢后，多通道選擇閥l與反應(yīng)瓶 7連接，液體輸送裝置2將反應(yīng)后的溶液經(jīng)過富集柱4進(jìn)行富集，廢液經(jīng)廢液管9流出；富 集完畢后，多通道選擇閥1依次與水、預(yù)洗溶液和洗脫溶液連接，完成富集柱清洗和樣品洗 脫，通過檢測及控制系統(tǒng)5進(jìn)行檢測，并將數(shù)據(jù)發(fā)送至計算機6進(jìn)行實時作圖；檢測完畢后， 多通道選擇閥l與水連接，清洗檢測管路，此時切換閥3的閥位需通向富集柱4;隨后，切 換閥3的閥位通向反應(yīng)瓶7，利用儲水盤管8中的水反沖洗進(jìn)樣管路。整個過程結(jié)束后，下 位機重新進(jìn)入待機狀態(tài)。
多通道選擇閥1可采用美國Valco公司產(chǎn)品，液體輸送裝置2可采用蠕動泵，切換閥3 可采用美國Bio-Chemvalve公司產(chǎn)品，富集柱4可采用美國Waters公司產(chǎn)品，檢測與控制裝 置5中的入射光源為波長740 nm的發(fā)光二極管，光電轉(zhuǎn)換器可采用美國TAOS公司的光轉(zhuǎn)頻 率芯片。
權(quán)利要求
1. 船載式超痕量活性磷酸鹽分析系統(tǒng)，其特征在于設(shè)有多通道選擇閥、液體輸送裝置、切換閥、富集裝置、液體進(jìn)出管道、反應(yīng)瓶、儲水管、檢測與控制裝置和RS-232串行接口；液體輸送裝置的輸入端接多通道選擇閥，液體輸送裝置的輸出端接切換閥輸入端，切換閥輸出端分別與富集裝置輸入端和儲水管輸入端連接，富集裝置輸出端與檢測與控制裝置輸入端連接，檢測與控制裝置通過RS-232串行接口與計算機連接，儲水管的輸出端接至反應(yīng)瓶，反應(yīng)瓶與多通道選擇閥連接。
2. 如權(quán)利要求1所述的船載式超痕量活性磷酸鹽分析系統(tǒng)，其特征在于富集裝置設(shè)有固相萃取柱及篩板與接頭，固相萃取柱是與化學(xué)反應(yīng)相對應(yīng)的不同填料的固相萃取柱。
3. 如權(quán)利要求1所述的船載式超痕量活性磷酸鹽分析系統(tǒng)，其特征在于液體進(jìn)出管道設(shè)有液體輸送過程中連接各部件的連接管與相應(yīng)接頭。 .
4. 如權(quán)利要求1所述的船載式超痕量活性磷酸鹽分析系統(tǒng)，其特征在于檢測與控制裝置設(shè)有光源、流通檢測池、光電轉(zhuǎn)換器和以單片機為中央處理器的信號處理模塊和控制模塊。
5. 如權(quán)利要求1所述的船載式超痕量活性磷酸鹽分析系統(tǒng)，其特征在于所述多通道選擇閥為商品化多位閥。
6. 如權(quán)利要求1所述的船載式超痕量活性磷酸鹽分析系統(tǒng)，其特征在于所述液體輸送裝置為蠕動泵、注射泵、往復(fù)式柱塞泵或恒流輸送液體裝置。
7. 如權(quán)利要求1所述的船載式超痕量活性磷酸鹽分析系統(tǒng)，其特征在于所述切換閥為三通電磁閥或進(jìn)行閥位切換的多通閥。
8. 如權(quán)利要求1所述的船載式超痕量活性磷酸鹽分析系統(tǒng)，其特征在于所述富集裝置為商品化固相萃取柱，填料為C18、親水-親脂平衡填料或含聚苯乙烯官能團(tuán)的其他填料。
9. 如權(quán)利要求1所述的船載式超痕量活性磷酸鹽分析系統(tǒng)，其特征在于所述液體進(jìn)出管道為硅膠管、聚四氟乙烯管或氟塑料管。
10. 如權(quán)利要求4所述的船載式超痕量活性磷酸鹽分析系統(tǒng)，其特征在于所述檢測與控制裝置為入射光源為高亮度單色發(fā)光二極管、加濾光片的鹵素?zé)艋蚣す夤庠?；光電轉(zhuǎn)換器為光電倍增管、硅光二極管或光電芯片。
全文摘要
船載式超痕量活性磷酸鹽分析系統(tǒng)，涉及一種活性磷酸鹽分析設(shè)備。提供一種可自動進(jìn)行試劑添加、樣品富集、清洗、洗脫與檢測、管路自潔凈清洗、數(shù)據(jù)傳輸與保存、數(shù)據(jù)實時作圖和數(shù)據(jù)處理等的船載式超痕量活性磷酸鹽分析系統(tǒng)。設(shè)有多通道選擇閥、液體輸送裝置、切換閥、富集裝置、液體進(jìn)出管道、反應(yīng)瓶、儲水管、檢測與控制裝置和RS-232串行接口。液體輸送裝置的輸入端接多通道選擇閥，液體輸送裝置的輸出端接切換閥輸入端，切換閥輸出端分別與富集裝置輸入端和儲水管輸入端連接，富集裝置輸出端與檢測與控制裝置輸入端連接，檢測與控制裝置通過RS-232串行接口與計算機連接，儲水管的輸出端接至反應(yīng)瓶，反應(yīng)瓶與多通道選擇閥連接。
文檔編號G01N35/00GK101477132SQ200910110948
公開日2009年7月8日 申請日期2009年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月22日
發(fā)明者敏 張, 王德清, 臻 章, 袁東星, 劍 馬 申請人:廈門大學(xué)