(19)国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202123102527.X (22)申请日 2021.12.07 (73)专利权人 浙江工业大 学 地址 310014 浙江省杭州市下城区潮王路 18号 (72)发明人 孙小方　赖杉宝　黄李楠　史清扬　 季福康　蔡荣耀　刘正雨　 (74)专利代理 机构 杭州求是专利事务所有限公 司 33200 专利代理师 陈升华 (51)Int.Cl. G01N 21/31(2006.01) G01N 21/01(2006.01) G01N 1/14(2006.01) (54)实用新型名称 一种基于高级氧化技术及顺序注射分析的 水体总氮在线检测装置 (57)摘要 本实用新型公开了一种基于高级氧化技术 及顺序注 射分析的水体总氮在 线检测装置， 由氧 气源臭氧发生装置、 夹套式鼓泡反应器、 顺序注 射分析系统等组成。 采用氧气 源电晕式臭氧发生 器， 避免了副产物的产生及其对总氮检测造成的 氮干扰； 采用夹套式鼓泡反应器促使臭氧气体充 分均匀地溶解于待测水样中； 利用臭氧协同紫外 的高级氧化技术， 可在低温条件 下快速氧化消解 各种含氮 化合物， 减少化学试剂的使用及二次污 染的产生。 本实用新型提出的双环 境消解方案可 有效提高装置消解效率和转化率， 并提高装置检 测的准确度和精密度。 权利要求书1页 说明书8页 附图2页 CN 216747384 U 2022.06.14 CN 216747384 U 1.一种基于高级氧化技术及顺序注射分析的水体总氮在线检测装置， 其特征在于， 包 括氧气源臭 氧发生装置、 夹套式鼓泡反应 器、 顺序注射分析系统； 所述氧气源臭氧发生装置包括高纯氧气储罐(1)和电晕式臭氧发生器(4)， 在所述的高 纯氧气储 罐(1)和电晕式臭氧发生器(4)之间依次设置流量调节阀(2)和流量计(3)， 并通过 管路连接； 所述夹套式鼓泡反应器(9)内部安装一个紫外灯(12)， 用石英管护套加以固定； 在所述 夹套式鼓泡反应器(9)的上部设置一个进液口(13)， 用于硫酸溶液、 氢氧化钠溶液、 去离子 水和待测水样的进 液； 在所述夹套式鼓泡反应器(9)的上部 设置一个出气口(11)； 所述出气 口(11)与碘化钾尾气吸收装置(16)相连； 在所述夹套式鼓泡反应器(9)的下部设置一个消 解液出液口(15)； 在所述夹套式鼓泡反应器(9)的底部设置一个臭氧进气口(6)， 并在所述 臭氧进气口(6)的前后分别设置一个单向阀(5)和气体分布器(7)； 在所述夹套式鼓泡反应 器外层夹套(8)的上和下分别设置一个循环水出口(10)和循环水入口(14)， 并与循环水泵 (17)和恒温水槽(18)相连； 所述顺序注射分析系统包括多通道切换阀(20)、 立式注射泵(32)、 分析 单元(26)； 所述多通道切换阀(20)为10通道切换阀， 内部集成电机控制电路， 所述硫酸溶液存储 于酸罐(24)， 由多通道切换阀(20)第1通道吸取， 由第2通道注入夹套式鼓泡反应器(9)； 所 述氢氧化钠溶液存储于碱罐(23)， 由多通道切换阀(20)第3通道吸取， 由第4通道注入夹套 式鼓泡反应器(9)； 所述待测水样存储于待测水样罐(22)， 由多通道切换阀(20)第5通道吸 取， 由第6通道注入夹套式鼓泡反应器(9)； 所述去离子水存储于去离子水罐(33)， 由立式注 射泵(32)第二孔位吸取， 由第6通道注入夹套式鼓泡反应器(9)； 所述夹套式鼓泡反应器(9) 产生的废液由多通道切换阀(20)第8通道吸取， 由第7通道注入废液罐(21)； 空气经空气过 滤器(19)过滤后， 由多通道切换阀(20)第10通道吸取， 用于试剂的隔离； 所述多通道切换阀 (20)的公共通道与储 液环(31)及立式注 射泵(32)的第一孔位相连； 所述立式注 射泵(32)的 第二孔位与去离 子水罐(33)相连； 所述分析 单元(26)包括 光源(27)、 比色皿(28)、 微型光谱仪(2 9)； 所述比色皿(28)的底部设置一个出液口， 与废液罐(21)相连， 并在所述出液口设置废 液排放电磁阀(3 0)； 所述比色皿(28)中的消解液由微型光谱仪(2 9)进行吸光度的检测。 2.如权利要求1所述的基于高级氧化技术及顺序注射分析的水体总氮在线检测装置， 其特征在于， 所述电晕式臭 氧发生器(4)是一种以纯 氧为气源的高压放电式臭 氧发生器。 3.如权利要求1所述的基于高级氧化技术及顺序注射分析的水体总氮在线检测装置， 其特征在于， 所述夹套式鼓泡反应器(9)呈圆柱型， 材质为普通玻璃， 反应器尺寸为： 高度 200～300mm， 内径30～35mm， 外径35～40mm， 壁厚2～4mm； 外层夹套(8)尺寸为： 高度150～ 250mm， 内径46～5 0mm， 厚度2～4mm。 4.如权利要求1所述的基于高级氧化技术及顺序注射分析的水体总氮在线检测装置， 其特征在于， 所述石英管护套呈圆柱型， 高度25 0～300mm， 外径23～25mm。 5.如权利要求1所述的基于高级氧化技术及顺序注射分析的水体总氮在线检测装置， 其特征在于， 所述 紫外灯(12)的功率大小为18W， 且照射的紫外光波长为254 nm。 6.如权利要求1所述的基于高级氧化技术及顺序注射分析的水体总氮在线检测装置， 其特征在于， 所述 立式注射泵(32)为双孔注射泵。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 216747384 U 2一种基于高级氧化 技术及顺序注射分析的水体总氮在线检测 装置 技术领域 [0001]本实用新型涉及水质检测技术领域， 具体涉及一种基于高级氧化技术及顺序注射 分析的水体总氮在线检测装置 。 背景技术 [0002]水体总氮是指水中总溶解态氮与悬浮物中氮的总和。 总溶解氮由两个部分组成： 一个为无机部 分， 其主要由溶解的游离氨、 无机铵盐、 亚硝酸盐、 硝酸盐等组成； 另一个为有 机部分， 其组成未知， 通常包括尿素、 蛋白质 、 氨基酸、 酰基胺、 富里酸、 腐植酸等。 大量的含 氮化合物排放会导致水体严重富营养化， 引起藻类及其它浮游生物迅速繁殖， 水体溶解氧 量下降， 水质恶化。 根据地表水环境质量标准(GB  3838‑2002)，Ⅴ类水的总氮(以N计)标准 限值为≤2mg/L。 因此， 对自然水体中总氮含量的在线检测具有重要现实意 义。 [0003]对于水体总氮含量的检测， 根据消解方法的不同， 主要可分为碱性过硫酸钾法、 微 波消解法、 紫外/过硫酸盐法、 高温氧化法等， 而目前市场上广泛应用的总氮水质在线自动 监测仪主要是基于碱性过硫酸钾法。 碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法(HJ  636‑2012)是 在碱性环境中， 利用过硫酸钾溶液在较高的温度(＞120℃)下将溶液中所有含氮化合物的 氮转化成硝酸盐， 然后利用紫外分光光度计分别测量220nm和275nm波长处的吸光度， 计算 出净吸光度， 最后根据总氮含量与净吸光度之间的正比关系进行总氮浓度的测定。 该国标 法具有成本低、 转化率高、 易于实现等优点， 但依然存在一些不可避免的问题， 如需人工操 作、 加热消解操作步骤繁琐、 反应温度较高、 消解时间长(＞30 min)、 使用的强氧化剂存在潜 在危险与二次污染等。 发明内容 [0004]本实用新型的目的是克服现有技术中存在的不足， 提供一种基于高级氧化技术及 顺序注射分析的水体总氮在线检测装置， 采用电晕式臭氧发生器和夹套式鼓泡反应器使 臭 氧气体充分均匀地溶解于待测水样中； 利用紫外诱导臭氧在水中迅速产生强氧化性的羟基 自由基·OH， 并在低 温条件下短时间内氧化消解不同形态和价态的氮化合物； 减少氧化消 解过程中化学试剂的使用， 解决国标法中易产生二次污染的问题； 应用一种 先酸后碱的双 环境消解方案， 可有效提高消解装置的消解效率和转 化率， 并提高装置检测的准确性。 [0005]按照本实用新型提供的技术方案， 一种基于高级氧化技术及顺序注射分析的的水 体总氮在线检测装置， 主要由氧气源臭氧发生装置、 夹套式鼓泡反应器、 顺序 注射分析系统 等组成。 [0006]所述氧气源臭氧发生装置主要包括高纯氧气储罐和电晕式臭氧发生器等， 在所述 的高纯氧气储罐和电晕式臭氧发生器之间依次设置流量调节阀和流量计， 并通过管路连 接。 [0007]所述夹套式鼓泡反应器内部安装一个紫外灯， 用石英管护套加以固定； 在所述夹说　明　书 1/8 页 3 CN 216747384 U 3