基于邻菲罗啉分光光度法的在线痕量铁测定装置及方法

摘要

基于邻菲罗啉分光光度法的在线痕量铁测定装置及方法，包括检测系统、加药系统、控制系统。检测系统包括流量泵，加热器，冷却器，浓缩柱，#1流通池，#2流量泵，#2流通池，#3流量泵，可见光检测器，#1废液池，#2废液池。加药系统包括盐酸药罐，盐酸羟胺药罐，邻菲罗啉药罐，氨水药罐，乙酸‑乙酸铵药罐，#1微量泵，#2微量泵，#3微量泵，#4微量泵，#5微量泵，三通。控制系统包括连锁控制显示屏，#1流量泵控制模块，#2流量泵控制模块，#3流量泵控制模块，#1微量泵控制模块，#2微量泵控制模块，#3微量泵控制模块，#4微量泵控制模块，#5微量泵控制模块，本发明可以实现火电厂水汽系统在线痕量铁检测，具有快速、准确、可靠性等特点，大大提高检出限。

说明书

技术领域

本发明涉及电厂水化学检测技术领域，具体涉及基于邻菲罗啉分光光度法的在线痕量铁测定装置及方法。

背景技术

火电厂水汽质量是运行控制的重要参数，其中水汽系统腐蚀产物铁含量是评价水汽系统设备腐蚀程度的唯一化学监测指标，对于高参数机组，水汽系统省煤器入口铁含量期望值要求小于3μg/L，邻菲罗啉分光光度法最低检出限为5μg/L，且需要人工取样，实验室分析，耗时长，测定结果具有延时性，不能达到在线测定，若水汽系统存在腐蚀，不能及时处理。

采用基于邻菲罗啉分光光度法的在线痕量铁测定装置及方法，可以在线测定水汽系统铁含量，同时通过浓缩柱提高邻菲罗啉分光光度法检出限，测定结果准确可靠，避免机组由于水汽系统腐蚀造成严重的经济与安全事故。

发明内容

本发明的目的在于提供基于邻菲罗啉分光光度法的在线痕量铁测定装置及方法。对于高参数机组，水汽系统铁含量维持在较低水平，GB/T12145-2016要求高参数机组铁含量标准值小于5μg/L，期望值小于3μg/L，因此用传统邻菲罗啉分光光度法难以满足测试要求，因此该装置在基于邻菲罗啉分光光度法的基础上，使用浓缩柱可大大提高铁检出限，同时实现在线测定水汽系统痕量铁，从根本上解决了邻菲罗啉分光光度法测定低浓度铁的不准确性，该发明可以在线读数，无需人工操作，耗时短，可以及时准确反应水汽系统腐蚀情况。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

基于邻菲罗啉分光光度法的在线痕量铁测定装置及方法，本发明包括检测系统、加药系统、控制系统。

检测系统包括流量泵1，加热器2，冷却器3，浓缩柱4，#1流通池5，#2流量泵6，#2流通池7，#3流量泵8，可见光检测器9，#1废液池10，#2废液池11；取样架来水与流量泵1入口相连，流量泵1出口与加热器2入口相连，加热器2出口与冷却器3入口相连，冷却器3出口与浓缩柱4入口相连，浓缩柱4出口与#1废液池10入口相连，浓缩柱4洗脱水出口与#1流通池5入口相连，#1流通池5出口与#2流量泵6入口相连，#2流量泵6出口与#2流通池7入口相连，#2流通池7出口与#3流量泵8入口相连，#3流量泵8出口与可见光检测器9入口相连，可见光检测器9出口与#2废液池11入口相连；

加药系统包括盐酸药罐A，盐酸羟胺药罐B，邻菲罗啉药罐C，氨水药罐D，乙酸-乙酸铵药罐E，#1微量泵12，#2微量泵13，#3微量泵14，#4微量泵15，#5微量泵16，三通17；所述盐酸药罐A出口与三通17的c口(盐酸入口)相连，三通17的a口(溶铁剂出口)与加热器2入口相连，三通17的b口(洗脱剂出口)与浓缩柱4的出口相连，盐酸羟胺药罐B出口与#2微量泵13入口相连，#2微量泵13出口与#1流通池5入口相连，邻菲罗啉药罐C出口与#3微量泵14入口相连，#3微量泵14出口与#2流量泵6出口相连，氨水药罐D出口与#4微量泵15入口相连，#4微量泵15出口与#2流通池7入口相连，乙酸-乙酸铵药罐E出口与#5微量泵16入口相连，#5微量泵16出口与#3流量泵8出口相连；

控制系统包括连锁控制显示屏K1，#1流量泵控制模块K2，#2流量泵控制模块K3，#3流量泵控制模块K4，#1微量泵控制模块K5，#2微量泵控制模块K6，#3微量泵控制模块K7，#4微量泵控制模块K8，#5微量泵控制模块K9，三通阀门控制模块K10；

所述#1流量泵控制模块K2连接#1流量泵1并控制#1流量泵1流量，#2流量泵控制模块K3连接#2流量泵6并控制#2流量泵6流量，#3流量泵控制模块K4连接#3流量泵8并控制#3流量泵8流量，#1微量泵控制模块K5连接#1微量泵12，在采样阶段和测样阶段分别控制#1微量泵12流量，#2微量泵控制模块K6连接#2微量泵13并控制#2微量泵13流量，#3微量泵控制模块K7连接#3微量泵14并控制#3微量泵14流量，#4微量泵控制模块K8连接#4微量泵15并控制#4微量泵15流量，#5微量泵控制模块K9连接#5微量泵16并控制#5微量泵16流量，三通阀门控制模块K10连接三通17并控制三通17中阀门打开方向，连锁控制显示屏K1上设置采样时间和测样各阶段时间，并显示最终测定数据。

采样阶段，三通阀门控制模块K10控制三通17中a口(溶铁剂出口)与c口(盐酸入口)连通，b口(洗脱剂出口)处于关闭状态，通过#1微量泵控制模块K5控制#1微量泵12流量，对采样阶段的水样进行加酸，水样经加酸加热后，所有非离子状态铁变为离子态铁在浓缩柱4上富集，其余废液经浓缩柱4出口进入#1废液池10，#1流量泵控制模块K2控制#1流量泵1流量，根据#1流量泵1流量与连锁控制显示屏K1上设置的采样时间能够计算采集的样品体积；

采样阶段结束后，连锁控制显示屏K1切换为测样阶段，此时三通阀门控制模块K10控制三通17中b口(洗脱剂出口)与c口(盐酸入口)连通，a口(溶铁剂出口)处于关闭状态，通过#1微量泵K5控制#1微量泵12流量，对测样阶段的浓缩柱富集的铁离子进行洗脱，连锁控制显示屏K1上设置洗脱时间，洗脱过程中，#2微量泵控制模块K6控制#2微量泵13流量，连锁控制显示屏K1上设置#2微量泵13运行时间，与洗脱时间一致，#1微量泵12与#2微量泵13停止，洗脱液流入#1流通池5中，#3微量泵14、#2流量泵6和#4微量泵15启动，#3微量泵控制模块K7控制#3微量泵14流量，#2流量泵控制模块K3控制#2流量泵6流量，#4微量泵控制模块K8控制#4微量泵15流量，连锁控制显示屏K1设置#2流量泵6、#3微量泵14和#4微量泵15的运行时间，运行时间一致，水样流入#2流通池7和#1流通池5中，#3微量泵14、#2流量泵6和#4微量泵15停止，#3流量泵8和#5微量泵16启动，#3流量泵控制模块K4控制#3流量泵8流量，#5微量泵控制模块K9控制#5微量泵16，连锁控制显示屏K1设置#3流量泵8和#5微量泵16运行时间，水样进入可见光检测器9中进行测量吸光度，测量结果通过连锁控制显示屏K1与采集的样品体积进行自动计算，最终水样中铁含量结果显示在连锁控制显示屏K1上。

采集样品体积＝#1流量泵(1)×采样时间

洗脱液体积＝#1微量泵(12)流量×洗脱时间

取样架来水铁浓度＝洗脱液铁浓度×洗脱液体积÷采集样品体积

公式说明，洗脱液铁浓度＝f(吸光度)＝k×吸光度+m，其中k为标线斜率，m为标线纵截距。

所述采样阶段，水样流量与盐酸药罐A加药流量之比为200:1，测样阶段，作为洗脱液的盐酸药罐A，加药流量需根据具体电厂的水样铁含量决定，盐酸羟胺药罐B加药流量与洗脱液盐酸药罐A流量之比为1:50，邻菲罗啉药罐C加药流量与洗脱液盐酸药罐A流量之比为10:1，氨水药罐D加药流量需要根据洗脱液盐酸药罐A流量决定，乙酸-乙酸铵药罐E加药流量与洗脱液盐酸药罐A流量之比为10:1。

所述加热器2与冷却管3中通过的管路为耐酸耐高温的玻璃材质，其他管路均为聚四氟乙烯材质。

所述可见光检测器9中光路距离为100mm。

所述基于邻菲罗啉分光光度法的在线痕量铁测定装置及方法中所用到的器皿、药罐和泵的材质均为聚四氟乙烯材质。

本发明和现有技术相比具有以下优点：

(1)本发明实现了基于邻菲罗啉法水汽系统在线测铁领域的空白。

(2)本发明可以在线读取水汽系统铁含量，操作方便快捷，无需人为操作，节省人力成本，同时可避免水样污染，自动化程度高。

(3)本发明通过浓缩柱技术与邻菲罗啉分光光度法结合，提高铁浓度检出限，满足高参数机组水汽系统铁含量测试要求。

附图说明

图1是本发明的系统示意图。

图2是本发明的控制系统示意图。

其中，1为#1流量泵，2为加热器，3为冷却器，4为浓缩柱，5为#1流通池，6为#2流量泵，7为#2流通池，8为#3流量泵，9为可见光检测器，10为#1废液池，11为#2废液池，12为#1微量泵，13为#2微量泵，14为#3微量泵，15为#4微量泵，16为#5微量泵，A为盐酸药罐，B为盐酸羟胺药罐，C为邻菲罗啉药罐，D为氨水药罐，E为乙酸-乙酸铵药罐。K1为连锁控制显示屏，K2为#1流量泵控制模块，K3为#2流量泵控制模块，K4为#3流量泵控制模块，K5为#1微量泵控制模块，K6为#2微量泵控制模块，K7为#3微量泵控制模块，K8为#4控制模块，K9为#5控制模块，K10为三通阀门控制模块，

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明是基于邻菲罗啉分光光度法的在线痕量铁测定装置及方法，包括#1流量泵1，加热器2，冷却器3，浓缩柱4，#1流通池5，#2流量泵6，#2流通池7，#3流量泵8，可见光检测器9，#1废液池10，#2废液池11，#1微量泵12，#2微量泵13，#3微量泵14，#4微量泵15，#5微量泵16，盐酸药罐A，盐酸羟胺药罐B，邻菲罗啉药罐C，氨水药罐D，乙酸-乙酸铵药罐E。连锁控制显示屏K1，#1流量泵控制模块K2，#2流量泵控制模块K3，#3流量泵控制模块K4，#1微量泵控制模块K5，#2微量泵控制模块K6，#3微量泵控制模块K7，#4控制模块K8，#5控制模块K9，三通阀门控制模块K10。本发明分为检测系统、加药系统、控制系统。

检测系统包括流量泵1，加热器2，冷却器3，浓缩柱4，#1流通池5，#2流量泵6，#2流通池7，#3流量泵8，可见光检测器9，#1废液池10，#2废液池11。所述取样架来水与流量泵1入口相连，流量泵1出口与加热器2入口相连，加热器2出口与冷却器3入口相连，冷却器3出口与浓缩柱4入口相连，浓缩柱4出口与#1废液池10入口相连，浓缩柱4洗脱水出口与#1流通池5入口相连，#1流通池5出口与#2流量泵6入口相连，#2流量泵6出口与#2流通池7入口相连，#2流通池7出口与#3流量泵8入口相连，#3流量泵8出口与可见光检测器9入口相连，可见光检测器9出口与#2废液池11入口相连。

加药系统包括盐酸药罐A，盐酸羟胺药罐B，邻菲罗啉药罐C，氨水药罐D，乙酸-乙酸铵药罐E，#1微量泵12，#2微量泵13，#3微量泵14，#4微量泵15，#5微量泵16，三通17。所述盐酸药罐A出口与三通17的c口(盐酸入口)相连，三通17的a口(溶铁剂出口)与加热器2入口相连，三通17的b口(洗脱剂出口)与浓缩柱4的出口相连，浓缩柱4进口与#1废液池10入口相连。盐酸羟胺药罐B出口与#2微量泵13入口相连，#2微量泵13出口与#1流通池5入口相连，邻菲罗啉药罐C出口与#3微量泵14入口相连，#3微量泵14出口与#2流量泵6出口相连，氨水药罐D出口与#4微量泵15入口相连，#4微量泵15出口与#2流通池7入口相连，乙酸-乙酸铵药罐E出口与#5微量泵16入口相连，#5微量泵16出口与#3流量泵8出口相连。

控制系统包括连锁控制显示屏K1，#1流量泵控制模块K2，#2流量泵控制模块K3，#3流量泵控制模块K4，#1微量泵控制模块K5，#2微量泵控制模块K6，#3微量泵控制模块K7，#4微量泵控制模块K8，#5微量泵控制模块K9，三通阀门控制模块K10。

所述#1流量泵控制模块K2控制#1流量泵1流量，#2流量泵控制模块K3控制#2流量泵6流量，#3流量泵控制模块K4控制#3流量泵8流量，#1微量泵控制模块K5在采样阶段和测样阶段分别控制#1微量泵12流量，#2微量泵控制模块K6控制#2微量泵13流量，#3微量泵控制模块K7控制#3微量泵14流量，#4微量泵控制模块K8控制#4微量泵15流量，#5微量泵控制模块K9控制#5微量泵16流量，三通阀门控制模块K10控制三通17中阀门打开方向，连锁控制显示屏K1上可以设置采样时间和测样各阶段时间，并显示最终测定数据。

在设备处于采样阶段，三通阀门控制模块K10控制三通17中a口(溶铁剂出口)与c口(盐酸入口)连通，b口(洗脱剂出口)处于关闭状态，通过#1微量泵K5控制#1微量泵12流量，对采样阶段的水样进行加酸，水样经加酸加热后，所有非离子状态铁变为离子态铁在浓缩柱4上富集，其余废液经浓缩柱4出口进入#1废液池10，#1流量泵控制模块K2控制#1流量泵1流量，根据#1流量泵1流量与连锁控制显示屏K1上设置采样时间可以计算采集的样品体积。

采样阶段结束后，连锁控制显示屏K1切换为测样阶段，此时三通阀门控制模块K10控制三通17中b口(洗脱剂出口)与c口(盐酸入口)连通，a口(溶铁剂出口)处于关闭状态，通过#1微量泵K5控制#1微量泵12流量，对测样阶段的浓缩柱富集的铁离子进行洗脱，连锁控制显示屏K1上设置洗脱时间，洗脱过程中，#2微量泵控制模块K6控制#2微量泵13流量，连锁控制显示屏K1上设置#2微量泵13运行时间，与洗脱时间一致，#1微量泵12与#2微量泵13停止，洗脱液流入#1流通池5中，#3微量泵14、#2流量泵6和#4微量泵15启动，#3微量泵控制模块K7控制#3微量泵14流量，#2流量泵控制模块K3控制#2流量泵6流量，#4微量泵控制模块K8控制#4微量泵15流量，连锁控制显示屏K1设置#2流量泵6、#3微量泵14和#4微量泵15的运行时间，运行时间一致，水样流入#2流通池7中，#1流通池5中，#3微量泵14、#2流量泵6和#4微量泵15停止，#3流量泵8和#5微量泵16启动，#3流量泵控制模块K4控制#3流量泵8流量，#5微量泵控制模块K9控制#5微量泵16，连锁控制显示屏K1设置#3流量泵和#5微量泵运行时间，水样进入可见光检测器中进行测量，测量结果通过连锁控制显示屏K1与采集的样品体积进行自动计算，最终水样中铁含量结果显示在连锁控制显示屏K1上。

采集样品体积＝#1流量泵(1)×采样时间

洗脱液体积＝#1微量泵(12)流量×洗脱时间

铁含量＝洗脱液铁浓度×洗脱液体积÷采集样品体积

公式说明，洗脱液铁浓度＝f(吸光度)＝k×吸光度+m，其中k为标线斜率，m为标线纵截距。

所述采样阶段，水样流量与盐酸药罐A加药流量之比为200:1，测样阶段，作为洗脱液的盐酸药罐A，加药流量需根据具体电厂的水样铁含量决定，盐酸羟胺药罐B加药流量与作为洗脱液的盐酸药罐A流量之比为1:50，邻菲罗啉药罐C加药流量与作为洗脱液的盐酸药罐A流量之比为10:1，氨水药罐D加药流量需要根据作为洗脱液的盐酸药罐A流量决定，乙酸-乙酸铵药罐E加药流量与作为洗脱液的盐酸药罐A流量之比为10:1。

所述加热器2与冷却管3中通过的管路为耐酸耐高温的玻璃材质，其他管路均为聚四氟乙烯材质。

所述可见光检测器9中光路距离为100mm。

所述基于邻菲罗啉分光光度法的在线痕量铁测定装置及方法中所用到的器皿、药罐和泵的材质均为聚四氟乙烯材质。