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1、(10)申请公布号 CN 102375074 A (43)申请公布日 2012.03.14 CN 102375074 A *CN102375074A* (21)申请号 201110280144.3 (22)申请日 2011.08.19 10008720.4 2010.08.20 EP 11004360.1 2011.05.27 EP 11005891.4 2011.07.19 EP G01N 35/08(2006.01) (71)申请人 ABB 技术有限公司 地址 瑞士苏黎世 (72)发明人 C格林斯泰德 E德科斯塔 K威廉斯 S巴楚 (74)专利代理机构 中国专利代理(香港)有限公 司 72。
2、001 代理人 李强 谭祐祥 (54) 发明名称 化学分析设备 (57) 摘要 本发明涉及化学分析设备， 包括液体流动系 组件， 以产生以低液体流率从样本入口引导通过 成毛细管路布置的设备的流动液体样本流， 样本 包含待测分析物， 该设备还包括位于样本入口下 游的试剂配量和注射机构， 以将一系列化学试剂 引入样本流， 该设备还包括反应器机构， 试剂在其 中与分析物反应以在经完全反应的样本中产生有 色化学指示剂， 该设备还包括检测机构以测量化 学指示剂， 所述检测机构位于反应器机构下游且 构造成接收来自反应器机构的具有有色指示剂的 经完全反应的样本。流动系组件构造成在不对指 示剂进行测量时不时地。
3、、 间歇地使经完全反应的 样本穿过检测机构， 而在对包含在检测机构内的 样本中的化学指示剂进行测量时不时地使该样本 绕过检测机构。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 2 页 说明书 9 页 附图 6 页 CN 102375081 A1/2 页 2 1. 一种化学分析设备 (100)， 包括液体流动系组件， 以用于产生以低液体流率被从样 本入口(22)引导通过成毛细管路布置的所述设备(100)的流动液体样本流， 所述样本包含 待测分析物， 所述设备进一步包括位于所述样本入口 (22) 的下游的试剂配量和注射机构， 。
4、以用于将一系列的化学试剂引入所述样本流中， 所述设备进一步包括反应器机构 (4)， 所 述试剂在所述反应器机构 (4) 内与所述分析物反应， 以在经完全反应的样本中产生有色化 学指示剂， 所述设备进一步包括检测机构 (1)， 以用于测量所述化学指示剂， 所述检测机构 (1) 位于所述反应器机构 (4) 的下游且构造成接收来自所述反应器机构 (1) 的具有所述有 色指示剂的所述经完全反应的样本， 其特征在于， 所述流动系组件构造成在不对所述指示剂进行测量时不时地、 间歇地使 所述经完全反应的样本传送通过所述检测机构 (1)， 而在对包含在所述检测机构内的所述 样本中的所述化学指示剂进行所述测量时。
5、不时地使所述经完全反应的样本绕过所述检测 机构 (1)。 2. 根据权利要求 1 所述的化学分析设备， 其特征在于， 所述设备进一步包括流转向阀组件 (220)， 所述阀组件 (220) 位于所述检 测机构 (1) 的上游和所述反应器机构 (4) 的下游， 所述阀组件 (220) 构造成在不进行所述 测量时以第一时间间隔使所述经完全反应的样本传送通过所述检测机构 (1)， 而在进行所 述测量时以第二时间间隔使所述样本流绕过所述检测机构 (1)， 从而使所述检测机构 (1) 的内部的样本处于静态。 3.根据权利要求2所述的化学分析设备， 其特征在于， 所述流转向阀组件(220)包括转 向阀主体 。
6、(207) 和转向阀歧管模块 (201)， 其中， 所述转向阀歧管模块 (201) 结合了除泡器 室 (102)。 4.根据权利要求3所述的化学分析设备， 其特征在于， 所述检测机构(1)联接到所述转 向阀歧管模块 (201) 上。 5. 根据权利要求 1 所述的化学分析设备， 其特征在于， 所述流动系组件进一步包括位 于所述反应器机构 (4) 的上游、 与所述反应器机构 (4) 分开且热隔离开的流过式预热器模 块 (21)。 6. 根据权利要求 5 所述的化学分析设备， 其特征在于， 所述流动系组件进一步包括位 于所述预热器模块 (21) 的下游和所述反应器机构 (4) 的上游的第一除泡机构。
7、 (6)。 7. 根据权利要求 5 所述的化学分析设备， 其特征在于， 所述预热器模块 (21) 构造成使 样本流的温度升高到比所述反应器机构 (4) 中的反应温度更高的温度。 8.根据权利要求1所述的化学分析设备， 其特征在于， 所述反应器机构(4)为毛细流过 式反应器。 9. 根据权利要求 1 所述的化学分析设备， 其特征在于， 所述反应器机构 (4 ) 为用以使 所述试剂与所述分析物的反应连续地分段成一系列的部分反应的连续序列的反应室 (401， 402， 403)。 10. 根据权利要求 9 所述的化学分析设备， 其特征在于， 各个反应室连接到所述试剂配 量和注射机构中的至少一个上， 。
8、由此在各个反应室中执行所述部分反应中的至少一个。 11. 根据权利要求 9 所述的化学分析设备， 其特征在于， 所述反应室中的各个包括主动 搅拌机构 (404， 405， 406)。 权 利 要 求 书 CN 102375074 A CN 102375081 A2/2 页 3 12.根据权利要求11所述的化学分析设备， 其特征在于， 主动搅拌机构(404， 405， 406) 为用于以机械的方式搅拌所述样本和试剂的机械搅拌机构， 或至少包括由磁性传动联接装 置搅动的磁性随动件。 13. 根据权利要求 9 所述的化学分析设备， 其特征在于， 提供了用于将空气注射到所述 反应室中的机构， 以支持所。
9、述反应剂的搅动和均质化。 14. 根据权利要求 13 所述的化学分析设备， 其特征在于， 用于将空气注射到所述反 应室中的所述机构设计成使得所述空气传送通过连续的反应器且在下游被所述除泡器室 (102) 去除。 权 利 要 求 书 CN 102375074 A CN 102375081 A1/9 页 4 化学分析设备 技术领域 0001 根据权利要求 1 的前序部分， 本发明涉及化学分析设备， 其包括液体流动系组件， 以用于产生以低液体流率被从样本入口引导通过成毛细管路布置的设备的流动液体样本 流， 样本包含待测分析物， 该设备进一步包括位于入口的下游的试剂配量和注射机构， 以用 于将一系列的。
10、化学试剂引入样本流中， 该设备进一步包括反应器机构， 试剂在反应器机构 内与分析物反应， 以在经完全反应的样本中产生有色化学指示剂， 该设备进一步包括检测 机构， 以用于测量化学指示剂， 所述检测机构位于反应器机构的下游且构造成接收来自反 应器机构的具有有色指示剂的经完全反应的样本。 0002 本发明具体而言涉及用于水质监测的持续测量化学分析仪。 背景技术 0003 一种用于水质测量的已知的持续化学分析仪平台是以温度受控的持续流动的样 本流为基础的， 一系列的化学试剂以固定的顺序被引入该样本流中。分析仪平台设计成测 量许多不同的分析物， 这取决于所使用的试剂。 0004 作为一个实例， 在用于。
11、二氧化硅的持续化学分析仪中， 测量的反应顺序如下 ： 0005 1) 使样本中的二氧化硅第一次酸化 ； 0006 2) 使样本中的二氧化硅与钼酸盐试剂反应而形成黄色 - 钼硅酸 ； 0007 3) 第二次酸化， 以防止形成另外的 - 钼硅酸 ； 0008 4) 将黄色 - 钼硅酸还原成蓝色的钼硅酸络合物 ； 0009 5) 测量蓝色钼硅酸的吸光率。 0010 在此情形下， 所关注的分析物携带在以受控的液体流率通过分析仪的被保持恒温 的反应盘管的样本流中且又与流入的试剂中的各种试剂反应。试剂的流入交汇处之间的 直线距离以及设置的液体流率和控制温度确定了序列中的特定反应中的各个所需要的酝 酿 (i。
12、ncubation) 时间和状况。在序列结束时， 所得的产生的 (developed) 有色指示剂物质 ( 这里是蓝色钼硅酸 ) 传送通过测量比色皿。在特定波长处确定指示剂物质的色强且其与 测试中的样本中的所关注的分析物的浓度成比例。当需要时， 校准溶液或清洁溶液可代替 样本， 以校准或清洁分析仪。图 1 显示了这种已知的持续分析仪装置的运行原理。 0011 在已知的设计中体现的一个优点在于， 能够针对极低的试剂用量来设计它， 从而 允许分析仪在无人看管的情况下运行数月而不需要重新填充试剂贮存器。这可通过使用 毛细管的液体流动系的小型化和降低分析仪内的液体流率来实现。15l min-1至 24。
13、0l min-1的流率是试剂和样本分别实现这样的长的无人看管的运行时间的一个实例。 0012 液体流动系中的被保持恒温的反应盘管和其它管路的内径在上面的实例的情况 下为约1mm。 但是， 具有其狭窄的孔的毛细反应器系统可由于携带的空气和不良的混合而产 生有噪声的信号。 0013 在良好的稳态控制下， 在测试中的典型的样本中溶解的气体会从分析仪的预热毛 细盘管中的溶液中出气且在第一除泡器中被去除。 样本在其传送通过毛细反应盘管时的进 说 明 书 CN 102375074 A CN 102375081 A2/9 页 5 一步出气所产生的泡沫在设置在测量比色皿的正上游的第二除泡器中被去除。 出气产生。
14、的 泡沫沿着液体流动系被携带， 直到它们出现在除泡器中为止， 它们在除泡器中被去除。 在泡 沫沿着反应毛细盘管行进时， 它们会改变试剂混合到流动样本中的方式。 0014 即使泡沫不传送通过比色皿， 它们对反应的影响 ( 由于对混合的干扰的原因 ) 也 可在比色皿中以光学的方式作为流动流中产生的色强或折射的临时的双极变化而被检测 到， 即作为尖峰被检测到。 实测信号的这样的尖峰形成将作为有噪声的测量结果被观察到， 并且在运行中是不可接受的。这样的有噪声的信号限制了测量的分辨率， 并且尖峰可错误 地触发仪器过程警报。 这个与泡沫有关的尖峰的特性在分析仪的运行期间的一致性达到这 样的程度 ： 在正常。
15、的测量状况下， 它可通过应用定制的数字信号处理 (DSP) 算法来识别和 去除， 以产生有较少噪声的测量结果。 0015 虽然在正常的运行状况下 DSP 算法通过去除与泡沫有关的尖峰而显著地改进了 实测信号的质量， 但是某些分析仪状况或分析仪运行模式可改变与泡沫有关的尖峰的特 性， 使得 DSP 算法可不再能够完全平滑实测信号。 0016 对于例如在校准和自动调零操作期间的二氧化硅仪器， 如果 DSP 算法不能完全消 除与泡沫有关的尖峰， 则将会对信号施加不正确的漂移补偿或二氧化硅补偿偏移， 从而导 致小的测量误差。如果这发生在连续的校准或自动调零操作期间， 则将看到实测值作出小 步的改变 (。
16、 显示或者增加的或者降低的二氧化硅浓度 )。这可潜在地导致低于零的二氧化 硅测量结果。 0017 当二氧化硅仪器在多流模式中运行时 ( 其中在被测样本流到仪器中时， 高达六种 不同的样本流可切换到液体流动系中 )， 应用 DSP 算法的时间是短的， 并且非常少的数据可 用于该算法。其结果是， 如果在多流 DSP 算法分析数据的 ( 时间 ) 点处出现与泡沫有关的 尖峰， 则由于可用的信号数据的降低的质量， 可从算法中返回不正确的测量结果。 0018 当二氧化硅分析仪已经运行了数天或数个星期 ( 这取决于样本和分析物浓度的 性质 ) 时， 毛细管路可吸收不能溶解的材料， 这会微妙地改变管的表面且。
17、随后改变与泡沫 有关的尖峰的特性。如果这样的改变是显著的， 则 DSP 算法可不再识别与泡沫有关的尖峰， 不能完全消除它的影响， 并且结果将看到有不能接受的噪声的实测信号。 0019 有时， 传送通过反应盘管的泡沫可变成大小可变的且以不同的频率出现。这意味 着与泡沫有关的尖峰将在性质上也是可变的， 并且结果它们可不被 DSP 算法完全过滤掉。 在两个或更多个泡沫彼此紧邻地行进通过反应盘管时， 可出现同样的情形。在此情况下， DSP 算法可能不会过滤掉产生的与泡沫有关的尖峰， 因为它们不可被识别为应当过滤掉的 扰动。 0020 因此本发明的目标是提出具有降低的测量噪声和改进的测量可靠性的、 降低。
18、了测 量信号的与泡沫有关的尖峰的化学分析设备。 发明内容 0021 根据本发明， 上面的目的通过具有权利要求 1 的特征的化学分析设备实现。 0022 根据本发明， 一种流动系组件构造成在不对指示剂进行测量时不时地、 间歇地使 经完全反应的样本传送通过检测机构， 而在对包含在检测机构内的样本中的化学指示剂进 行测量时不时地使经完全反应的样本绕过检测机构。 说 明 书 CN 102375074 A CN 102375081 A3/9 页 6 0023 根据本发明的设计的优点在于， 在经完全反应的样本定位于测量比色皿内但不流 过其中时进行测量。 已经发现这种设计会将测量噪声降低到低的值以及消除测量。
19、中与泡沫 有关的尖峰的影响。 0024 在从属权利要求的特性特征中描述了有利的实施例。 0025 根据本发明的一个有利实施例， 设备进一步包括流转向阀组件， 所述阀组件位于 检测机构的上游和反应器机构的下游， 所述阀组件构造成在不进行测量时以第一时间间隔 使经完全反应的样本传送通过检测机构， 而在进行测量时以第二时间间隔使样本流绕过检 测机构， 从而使检测机构的内部的样本处于静态。 0026 所以有利地， 根据本发明的设计将流转向阀设置在第二除泡器的下游和测量比色 皿的正上游。 0027 在不进行测量时的这样的时间， 流转向阀被切换， 以允许流动的经完全反应的样 本传送通过比色皿 ； 从而更新。
20、样本。 0028 在将进行测量时， 经完全反应的样本流被流转向阀转向到废料。 在这样做时， 最后 当前的、 经完全反应的样本在测量比色皿中保持静态， 并且然后在静止状态下进行测量。 0029 在化学分析设备中， 必须停止通过整个反应器系的整个反应样本流， 以进行测量。 0030 根据本发明， 在正在进行测量时将经完全反应的样本转向到废料有利地允许反应 化学在毛细反应器中的背景下持续不受干扰， 并且确保对当前的样本进行下一次样本测 量。 0031 这样， 允许样本切换和反应化学持续进行， 但是在持续的采样和持续的反应化学 的背景下间歇地进行测量。 0032 当以多流模式运行仪器时， 这个测量模式。
21、在产生精确的测量结果方面尤其有效。 这是因为消除了将以别的方式需要的费时的和非常复杂的软件滤波 ； 因而在未分段的持续 的样本之间保持了最短的可行响应时间。 0033 如上面所阐述， 测量噪声的主要贡献因素中的一个是在经反应的样本流中携带的 空气泡沫。 这些泡沫可在将位于反应盘管的上游的第一除泡器和将位于反应盘管的下游但 在测量比色皿的上游的第二除泡器模块中去除。 0034 根据本发明的另一个有利实施例， 阀组件包括阀主体和阀歧管模块， 其中， 阀歧管 模块结合了除泡器机构。 0035 根据本发明的另一个有利实施例， 检测机构联接到阀歧管模块上。 0036 本发明的此实施例的优点在于， 第二除。
22、泡器安装在测量比色皿的正上游， 在第二 除泡器和测量比色皿之间有非常短的流动距离。 第二除泡器设计成结合了停止流转向阀歧 管的单个组合模块的一部分， 使得流转向阀组件直接设置在第二除泡器和比色皿之间。这 样， 该设计确保了在组件中存在最小的液体死容积。 已经发现， 此设计会导致特别精确的低 噪声测量。 0037 根据本发明的另一个有利实施例， 流动系组件进一步包括位于反应器机构的上 游、 但与反应器机构分开且热隔离开的流过式预热器模块。 0038 此实施例的优点在于， 可独立于反应器机构的温度来设置样本的预热的温度。在 现有技术化学分析设备中， 预热器总是热联接到反应器机构上， 因而不允许独立。
23、于反应器 机构内的温度来将经预热的样本的温度设置成例如比反应器机构的内部更高的值。 说 明 书 CN 102375074 A CN 102375081 A4/9 页 7 0039 根据本发明的另一个有利实施例， 预热器模块构造成使样本流的温度升高到比反 应器机构中的反应温度更高的温度。 0040 根据本发明的另一个有利实施例， 流动系组件进一步包括位于预热器模块的下游 和反应器机构的上游的第一除泡机构。 0041 所以预热器模块与反应器模块或反应器机构的物理分离和区分有利地允许在流 入样本传送通过第一除泡器模块之前使其温度升高。 优选地， 在短的时间段里， 样本温度升 高到比反应器机构 ( 例。
24、如毛细流过式反应器 ) 中所保持的 ( 温度 ) 更高的温度。 0042 其具有这样的作用 ： 迫使溶解的气体离开溶液而在流动流中形成物理泡沫。在样 本流传送通过第一除泡器时， 从样本流中去除了携带在该样本流中的所产生的泡沫。 0043 这个操作确保在样本进入分析仪之前包含在样本中的绝大部分的溶解和携带的 气体在样本进入反应器机构 ( 例如毛细流过式反应器 ) 之前被从样本中去除， 样本在反应 器机构中遇到试剂。 0044 已经发现特别有利的是， 首先使样本升高到比随后的反应温度显著地更高的温 度。这是因为即便样本在第一除泡器之前预先平衡到与反应温度相同的温度， 仍然可残存 一些残留气体溶解在。
25、样本中， 在具有较高的离子强度的试剂与样本相遇和混合时随后会迫 使这些存留气体离开溶液。 在发生那个情况时， 样本已经经过第一除泡器， 并且这些这样形 成的空气泡沫不能被去除且对测量有有害的影响， 如早先所阐述的那样。 0045 当采用预热器时， 会迫使最初溶解在样本中的实质上所有溶解的气体 ( 例如空 气)离开溶液， 并且在样本冷却到反应温度且与试剂混合之前去除它在这种情况下， 实 质上不存在留在样本中的、 可被较高离子强度的试剂逼出溶液的残留的溶解气体 ( 例如空 气 )。 0046 间歇流或停止流测量技术和结合根据本发明的预热器模块可用于根据本发明的 反应器机构的不同的实施例 ： 或者用。
26、于毛细流过式反应器或者用于连续流过式搅拌反应 器 ； 或者用于任何其它持续的或非持续的流过式反应器方法或设计。 0047 所以根据本发明的另一个有利实施例， 反应器机构为毛细流过式反应器。 0048 根据本发明的另一个有利实施例， 反应器机构为连续序列的反应室， 它们用于将 试剂与分析物的反应连续地分段成一系列的部分反应。 这种连续地分段的反应器布置的有 利特征在于， 允许分段的反应器中的各个中的反应剂进入室的下区域， 并且基于流率， 在室 内具有一定停留时间， 使得到内容物分别从室流出到串联的下一个连续反应室中时基本完 成期望的反应。 0049 根据本发明的另一个有利实施例， 各个反应室连接。
27、到试剂配量和注射机构中的至 少一个上， 由此在各个反应室中执行部分反应中的至少一个。 0050 根据本发明的另一个有利实施例， 反应室中的各个包括主动搅拌机构。 0051 根据本发明的另一个有利实施例， 主动搅拌机构为用于以机械的方式搅拌样本和 试剂的机械搅拌机构， 或至少包括由磁性传动联接装置搅动的磁性随动件。 0052 所以根据本发明， 化学分析设备由包含所关注的分析物的样本持续地流过其中的 温度受控的持续的或非持续的流过式反应器组成。按有序顺序引入试剂， 以产生有色化学 指示剂， 并且在贯通光学传感器中在停止流模式中测量指示剂。指示剂的色强与所关注的 分析物的浓度成比例。因此， 信号的噪。
28、声低 (quiet) 得多， 从而消除泡沫引起的噪声导致的 说 明 书 CN 102375074 A CN 102375081 A5/9 页 8 测量误差。 0053 对于其中需要按严格的体积主动地或被动地将溶液混合在一起的持续的、 半持续 的或非持续的化学分析仪， 根据本发明的设计是特别有用的。需要发展用于加工工业或水 和废水工业中的化学分析设备， 以增加维修之间的时间间隔。这可通过减少仪器中的例如 试剂的消耗品的消耗来实现。这又导致需要减小在分析设备中应用的管路的大小， 以及需 要减少受影响的流率和体积。最典型地， 结合了毛细管路或小孔管路的分析仪将易受与携 带的气体， 例如空气， 空气泡。
29、沫有关的测量噪声和不准确性的影响。管路的尺度和体积越 小， 则与气体 ( 例如空气 ) 泡沫有关的这样的问题会变得越严重。低液体流率会助长与携 带的气体 ( 例如空气 ) 有关的测量噪声和不准确性。在应用小的体积时， 重要的是不要停 止反应器中的反应。 0054 在气体 ( 例如空气 ) 泡沫残留在非常狭窄的孔毛细管内的流中的情况下， 当毛细 管壁处的流速非常低而毛细管的中心中的流速比在边界处的流速更高时， 毛细管内的流轮 廓将产生典型的泡沫闪变 (glitch)。如果这样的泡沫闪变轮廓发生在小孔测量比色皿中， 则它是不利的。 所以通过在比色皿中的测量期间停止流， 这样的泡沫闪变将有时间来平衡。
30、， 从而提高测量精度。 0055 根据本发明的设计提供了这样的优点 ： 虽然分析物溶液在测量比色皿中在测量时 间期间处于静止状态， 但是在反应器中， 在反应流中的反应绝不停止。 这是已知的装置不能 实现的。 附图说明 0056 通过参照附图来描述一个实施例， 将对本发明进行更详细的描述， 其中 ： 0057 图 1 显示了现有技术化学分析仪的运行原理 ； 0058 图 2 显示了根据本发明的第一实施例的具有毛细管反应器的化学分析仪的运行 原理 ； 0059 图 3 显示了根据本发明的第二实施例的具有连续流过式搅拌反应器的化学分析 仪的运行原理 ； 0060 图 4 显示了根据本发明的一个实施例。
31、的结合了除泡器的阀歧管模块的示意图 ； 0061 图 5 显示了与阀主体结合的歧管模块 ； 0062 图 6 显示了具有阀且具有测量比色皿的阀模块的组件 ； 以及 0063 图 7 显示了根据本发明的一个实施例的预热器模块的分解图。 0064 部件列表 ： 0065 1 测量比色皿 0066 2 蠕动泵 ( 样本 ) 0067 3、 3 、 3” 、 3” 、 3” ” 蠕动泵 ( 试剂 ) 0068 4 毛细流过式反应器 0069 4 连续流过式搅拌反应器 0070 5 零校准电磁阀 0071 6 第一除泡器 0072 7 校准电磁阀 说 明 书 CN 102375074 A CN 1023。
32、75081 A6/9 页 9 0073 8 清洁溶液电磁阀 0074 9 顺列过滤器 0075 10 第二除泡器 0076 11 恒定压头单元 0077 12 液位传感器和过滤器 0078 13 还原试剂 0079 14 第二酸性试剂 0080 15 钼酸铵试剂 0081 16 第一酸性试剂 0082 17 校准溶液 0083 18 清洁溶液 0084 19 恒定压头单元 - 额外的样本 0085 21 预热器模块 0086 22 样本入口 0087 100、 100 、 100” 化学分析设备 0088 101 产生的溶液的流入端口 0089 102 除泡器室 0090 103 转向阀流入端。
33、口 0091 104 通往比色皿的转向阀流出端口 0092 105 通往废料的转向阀流出阀 0093 106 废料流出端口 0094 107 空气流出端口 0095 201 转向阀歧管模块 0096 206 转向阀垫片 0097 207 转向阀主体 0098 208 转向阀安装孔 0099 209 转向阀安装螺钉 0100 210 用于模块 - 比色皿配合螺钉的凹部 0101 211 预热器毛细盘管 0102 212 预热器绕线管 0103 213 具有温度传感器和断热器的加热器元件 0104 214 隔离材料 0105 215 管配件 0106 216 预热器封壳 0107 217 预热器封。
34、壳盖 0108 218 预热器封壳紧固螺钉 0109 220 流转向阀组件 0110 401 反应室 0111 402 反应室 说 明 书 CN 102375074 A CN 102375081 A7/9 页 10 0112 403 反应室 0113 404 主动搅拌机构 0114 405 主动搅拌机构 0115 406 主动搅拌机构 具体实施方式 0116 图1显示了根据现有技术的用于二氧化硅监测的化学分析设备100” 。 蠕动泵布置 2 将来自样本入口 22 的流动液体样本流驱动到排出管。液体样本在恒定压头单元 11 处进 入入口 22。为了在多流模式中运行， 预见了若干个样本入口线路， 。
35、各个样本线路进入额外 的恒定压头单元 19 中的一个。在传送通过顺列过滤器 9 之后， 液体流动系传送通过清洁溶 液电磁阀 8， 清洁溶液电磁阀 8 具有通过液位传感器和过滤器 12 以及离开清洁溶液贮存器 ( 其未在图中显示 ) 的清洁溶液入口 18 来供应的清洁溶液供应端口。 0117 在清洁溶液电磁阀 8 的下游存在校准电磁阀 7， 其具有通过液位传感器和过滤器 12 以及离开校准溶液贮存器 ( 其未在图中显示 ) 的校准溶液入口 17 来供应的校准溶液供 应端口。 0118 在校准电磁阀7的更下游处， 样本流的流进入毛细流过式反应器4的下部， 该下部 被预热到选择成适于特定化学反应且通。
36、常超过环境温度的反应温度。 加热器布置未在图中 显示， 但是其以使得整个反应器 4 均质地保持在反应温度上的方式来布置。 0119 经预热的样本离开反应器 4 而进入第一除泡器 6 中， 它在第一除泡器 6 的下游被 蠕动泵2中的一个驱动到零校准电磁阀5。 在零校准电磁阀的下游， 样本流再次进入反应器 4。在这里， 一系列的化学试剂以固定的顺序被引入样本。各种试剂通过由蠕动试剂泵 3 中 的一个驱动的试剂配量和注射机构而进入， 蠕动试剂泵 3 由离开试剂贮存器 ( 其未在图中 显示)的液位传感器和过滤器12来供应。 第一试剂为第一酸性试剂16， 其用于样本中的二 氧化硅的第一次酸化。第二试剂为。
37、钼酸铵试剂 15， 其用于使样本中的二氧化硅与钼酸盐试 剂反应而形成黄色-钼硅酸。 第三试剂为第二酸性试剂14， 其用于第二次酸化， 以防止形 成另外的 - 钼硅酸。第四试剂为还原试剂， 其用于使黄色 - 钼硅酸还原成蓝色钼硅酸 络合物。经完全反应的样本离开反应器 4 而进入定位在下游、 靠近测量比色皿 1 的第二除 泡器 10 中， 蓝色钼硅酸的吸光率的测量在测量比色皿 1 中进行。 0120 图 2 显示了根据本发明的化学分析设备 100 的第一实施例。它在两方面不同于图 1中显示的设备。 首先， 存在布置在校准电磁阀7的下游和第一除泡器6的上游的流过式预 热器模块21， 其与反应器4分开。
38、且热隔离开。 单独的预热器模块21构造成独立于反应器中 的温度来设置样本温度， 具体而言使第一除泡器 6 的上游的样本流的温度升高到比反应器 4 中的反应温度更高的温度。 0121 其次， 在反应器4的出口处， 经完全反应的样本流进入位于检测机构1的上游和反 应器机构 4 的下游的流转向阀组件 220。阀组件 220 构造成在不进行测量时以第一时间间 隔使经完全反应的样本传送通过检测机构 1， 而在进行测量时以第二时间间隔使样本流绕 过检测机构 1， 从而使检测机构 1 的内部的样本处于静态。 0122 流转向阀组件 220 包括转向阀主体 207 和转向阀歧管模块 201， 其中， 转向阀歧。
39、管 模块 201 结合了除泡器室 102， 使得第二除泡器整体地形成为转向阀组件的一部分。 说 明 书 CN 102375074 A CN 102375081 A8/9 页 11 0123 图 4 更详细地显示了转向阀歧管 201 的示意图。图 5 显示了转向阀歧管 201 如何 联接到转向阀主体 207 上。图 6 显示了包括转向阀歧管 201、 阀主体 207 和测量比色皿 1 的组装好的子单元。转向阀主体 207 通过两个转向阀安装螺钉 209 固定到转向阀歧管模块 201 上， 该两个转向阀安装螺钉 209 保持在转向阀歧管 201 中的转向阀安装孔 208 中。转 向阀垫片 206 。
40、提供流体密封性连接。测量比色皿 1 通过比色皿配合螺钉固定到转向阀歧管 201 上， 比色皿配合螺钉穿过用于模块 - 比色皿配合螺钉的凹部 210。 0124 经完全反应的、 产生的样本溶液在产生的溶液的流入端口 101 处进入转向阀歧管 201， 并且穿过集成的除泡器室 102。被移除的气体泡沫通过空气流出端口 107 离开。经脱 气的样本溶液通过转向阀流入端口103进入阀主体207。 在不进行测量的时候， 样本流通过 通往比色皿 1 的转向阀流出端口 104 从阀主体 207 供应给比色皿 1。在进行测量的时候， 样 本流绕过测量比色皿 1， 并且供应通过通往废料的转向阀流出阀 105 和。
41、通往废料的废料流 出端口 106。 0125 图 7 显示了预热器模块 21 的分解视图。由用预热器封壳紧固螺钉 218 固定的预 热器封壳盖217覆盖的预热器封壳216包含预热器毛细盘管211， 预热器毛细盘管211具有 其管配件 215 且保持在隔绝材料制成的零件 214 之间。预热器毛细盘管 211 以圆柱形盘管 的形式缠绕， 在其芯体的内部定位有具有加热器元件 213 的预热器绕线管 212， 加热器元件 213 具有温度传感器和断热器。 0126 图 3 显示了本发明的另一个实施例， 其中， 反应器机构实现为连续流过式搅拌反 应器 4 的形式， 其包括连续序列的反应室 401、 40。
42、2、 403， 以用于将试剂与分析物的反应连 续地分段成一系列的部分反应。反应室中的各个包括主动搅拌机构 404、 405、 406。 0127 图 3 中显示的化学测量设备 100 包括一系列的三个反应室， 它们用来使将分析物 浓度转化成可测量的颜色所需要的反应分段。 0128 以机械的方式搅拌三个反应器中的各个。这可以许多方式来实现。一种方式是在 各个反应室中应用在化学上有惰性的磁性随动件， 使用用以实现磁性联接的感应线圈来搅 动该磁性随动件。 0129 备选地， 磁性传动联接可通过单个旋转心轴来提供， 该单个旋转心轴具有定位成 以便实现反应器室搅拌器中的各个的磁性联接的磁性节点。 013。
43、0 搅拌内容物的其它手段可为通过使用桨叶、 杆、 螺旋体或刷子的直接搅动。 这些可 由使用连接到旋转马达、 往复式马达或具有偏移重量的马达上的轴的直接机构来驱动。 0131 用以搅动或搅拌反应器内容物的其它手段可为通过使用用以在反应室中引起机 械运动的压电或声学装置。 0132 作为上面所描述的搅拌机构的备选方案或附加方案， 另一个实施例是将空气注射 到反应室中。 空气压力和空气流量可选择成使得空气注射本身将提供足够的搅动来使反应 剂均质化。 空气压力和空气流量还可选择成使得其支持上面描述的其它搅拌机构提供的搅 动和均质化。空气注射设计成使得空气传送通过连续的反应器且在下游由除泡器室 102 。
44、去 除。 0133 根据本发明的实施例的反应室的期望的特征在于， 它们允许反应剂进入室的下区 域， 并且基于流率， 在室内有一定停留时间， 使得到内容物流出室时基本完成期望的反应。 0134 假设各个反应均在所关注的反应器的停留时间内实现均质化。 说 明 书 CN 102375074 A CN 102375081 A9/9 页 12 0135 分段反应器设计内的持续的样本和试剂的流确保了传送通过系统的泡沫不能影 响反应以及因此不能影响产生的颜色的范围。这样， 当泡沫最终离开反应器系统且在反应 流传送通过比色皿之前进入流转向阀组件 220 中的第二除泡器时， 将不存在基于残留颜色 或基于折射率的。
45、扰动来传送通过比色皿以及干扰测量。 0136 实现了对泡沫的这个相对免疫性， 因为泡沫不能破坏试剂与样本的主动的混合过 程， 并且因为泡沫本身直接传送通过反应器且进入第二除泡器中， 而不显著地停留在反应 器系统中。 0137 所以根据本发明的系统较少受液体流率的变化的影响， 并且结果将产生更稳定的 测量。 说 明 书 CN 102375074 A CN 102375081 A1/6 页 13 图 1 说 明 书 附 图 CN 102375074 A CN 102375081 A2/6 页 14 图 2 说 明 书 附 图 CN 102375074 A CN 102375081 A3/6 页 15 图 3 说 明 书 附 图 CN 102375074 A CN 102375081 A4/6 页 16 图 4 说 明 书 附 图 CN 102375074 A CN 102375081 A5/6 页 17 图 5 图 6 说 明 书 附 图 CN 102375074 A CN 102375081 A6/6 页 18 图 7 说 明 书 附 图 CN 102375074 A 。