集成便携式硝酸盐浓度快速检测仪

　　1　引言

　　硝酸盐、亚硝酸盐的过量摄入会造成人体的急性或慢性中毒。蔬菜、水果等食品和饮用水是人体摄入硝酸盐、亚硝酸盐的主要途径。为满足食品安全要求,减少并控制摄入量,必须对上述摄入源的硝酸盐、亚硝酸盐含量进行监测[1-3]。

　　硝酸盐含量监测的方法有基于实验室条件的分光光度计法和基于试纸辨色原理的反射式光电检测仪方法等[4-7]。后者借助含有特异性显色剂的专用试纸条,利用反射式光电传感器检测试纸与含有硝酸盐的溶液反应后产生的颜色变化,从而对溶液中的硝酸盐的浓度实施定量检测。这种方法简便、快速,适合基层监测部门和现场检测使用。

　　为了提高试纸检测法的检测分辨率,以达到必要的检测精度,与测试仪配套的硝酸盐试纸检测浓度范围较窄(3~90 mg/L),但蔬菜中硝酸盐含量范围从几十到几千。因此,在测量蔬菜硝酸盐含量前必须对原液进行稀释处理:根据预测的试样中硝酸盐含量高低,用天平准确称取经脱色处理的蔬菜匀浆5·00~20·00 g,放入100 mL烧杯中,加入50 mL热水(70~80℃),于电热恒温水浴锅沸水加热15 min,取出,冷却至室温后转入100 mL比色管或容量瓶中定容,摇匀、静置,经滤纸过滤,收集提取液备检。操作过程步骤繁多,特别是对每一步骤的质量称量、定容配比以及记录、计算要求较高。

　　为降低上述检测方法的操作难度,减少检测过程的人为误差,提高测量精度,提出一种智能化的仪器设计新方法,将原液的稀释比例分析与硝酸盐含量测量通过微控制器有机结合起来,形成融电子天平和反射式光电检测系统于一体的集成一体化的便携式仪器系统。

　　2　原理

　　反射式硝酸盐浓度光电检测系统结构原理如图1所示。

　　试纸的敏感片中含有对硝酸盐有特异性敏感的显色剂,不同的硝酸盐含量引起的着色深浅不同,对入射光的吸收能力不同,进而在光敏传感器的输出信号中反映出来。

　　试纸—传感器系统的检测范围和灵敏度是矛盾的,为了保证检测的准确性,需保证有较高的灵敏度,这就限制了试纸—传感器系统的测量范围,面对实际中大浓度范围的硝酸盐含量检测,只能通过稀释操作和比例计算相结合来计算。检测过程对称取原液的质量以及对定容后容积均有严格的规定。操作、纪录、计算工作量较大,对检测人员的要求较高。

　　针对上述不便,提出一种集成一体化的仪器设计思路:将微型电子天平和光电检测系统集成在一个仪器中,通过一个微控制器有机的结合起来,将稀释过程中质量比例分析和测试过程的硝酸盐含量检测的信息通过微控制器进行融合。方便快捷地得出原液的检测浓度。图2为集成一体化仪器的原理结构图。