新型多参数水质分析仪流路控制系统的设计

　　全自动多参数水质分析仪是基于分子吸收光谱分析理论，以实验室微型光谱仪为核心的器件，用来实时监测氨氮( AN) 、阴离子表面活性剂( AS) 、六价铬离子( Cr6 +) 、化学需氧量( COD) 、铅离子( Pb2 +) 、总酚( TPh) 和总磷( TP) 7 个水质参数[1]。多流路切换和控制系统是全自动多参数水质分析仪的核心部分，流路控制系统对每个测试指标的试剂通道切换、加样速度和加样精度、进样通道 的清洗和避免交叉污染等控制非常关键，是全自动多参数水质分析仪实现多个参数测试以及正常工作的保证。

　　光谱分析在线多参数水质分析仪的流路系统常采用流动注射( 顺序注射) 实验装置[2 ～4]、阀上实验装置[5]及多位阀和注射泵[6]构成多流路系统。流动注射实验装置进样速度慢，能够同时检测的指标较少; 阀上实验装置是流动注射系统的微型化设计，即把试样的注入口、反应通道及多功能流动池以精密加工技术集成在多通道选择阀上，不适用于水质分析仪; 多位阀和注射泵构成的流路系统成本高，而且多位阀为精密器件易堵塞，进样样品和试剂需要过滤处理。这 3 种流路系统的不足之处限制了其应用范围，不具有普遍适用性。①

　　笔者针对多参数水质分析仪设计了一种新型的多流路切换和控制系统，仿真结果表明，该系统能完成 20 多种流路切换，进样速度快，加样误差小，具有快速、高效清洗和避免交叉污染的功能，能够满足实验室研制的多参数水质分析仪对 7 个指标测试的要求。而且开发成本低、工艺简单、耐强酸强碱、不易堵塞，具有普遍适用性。

　　1 流路切换和控制系统结构设计

　　笔者设计的多流路切换和控制系统由 5 大模块[7]构成，其功能分别为:

        a. 进样模块。选择性地进样水样品、蒸馏水和空气。

　　b. 流路切换模块 1( 试剂) 。选择性地切换到测试指标需要的试剂口处进行试剂加样，在检测室里对水样品进行前处理。

　　c. 流路切换模块 2 ( 标准液) 。是各种指标标准液的切换入口，测试前要进行校标。

　　d. 出样模块。将整个流路系统中的样品、试剂、标准液汇流入检测室，它是整个流路系统的驱动部分。

　　e. 控制电路模块。它是整个流路系统的控制单元，负责加样样品、试剂和标准液以及加样速度和精度等的控制。

　　多流路切换和控制系统的组成结构如图 1 所示。

　　1. 1 进样模块

　　进样模块由 3 个三通电磁阀构成，主要控制蒸馏水、水样品和空气的进样，每次选择的时候只允许其中的一个样品进样，进样模块的结构框图如图 2 所示。三通阀 1、2 是二进一出电磁阀，构成 3 个样品的进样口; 三通阀 3 是一进二出电磁阀，它的作用是把进样样品有选择地分成两路，并按要求流入切换模块。选取的三通电磁阀通径仅1. 6mm，功耗低、耐强酸强碱，可测流体和环境的温度范围为 0 ～50℃。