[发明专利]一种环流式原位高精度海水pH测量装置和测量方法

摘要

本发明提供了一种环流式原位高精度海水pH测量装置及测量方法，装置包括流体流通装置及信号检测装置；所述流体流通装置，包括指示剂袋、第一三通阀、第二三通阀、第三三通阀、流通池、蠕动泵、脉冲泵及流体管路；当第二三通阀与第三三通阀连通时，所述第二三通阀、第三三通阀、蠕动泵及流通池形成闭合回路；所述光路检测装置，包括LED灯组、滤光片组、光纤分束器、光纤及光电二极管；LED灯发出的光，经滤光片组滤光后，通过光纤和光纤分束器进行传播；光纤分束器导出两束光，一束由光纤导入流通池后进入光电二极管，另一束光直接由光纤导入光电二极管。本发明的装置形成环流分析，海水和指示剂可以在闭合环路中完全混合，从而提高了测量系统的精密度。

主权项

1.一种环流式原位高精度海水pH测量方法，其特征在于，所述测量方法在一种环流式原位高精度海水pH测量装置上进行，所述测量装置包括流体流通装置及信号检测装置；所述流体流通装置，包括指示剂袋、第一三通阀、第二三通阀、第三三通阀、流通池、蠕动泵、脉冲泵及流体管路；所述第一三通阀分别与海水进水管、脉冲泵及第二三通阀连接，所述指示剂袋通过脉冲泵与第一三通阀连接；所述第二三通阀分别与第一三通阀、第三三通阀及流通池连接；所述第三三通阀分别与第二三通阀、废液管及蠕动泵连接；当第二三通阀与第三三通阀连通时，所述第二三通阀、第三三通阀、蠕动泵及流通池形成闭合回路；所述信号检测装置，包括LED灯组、滤光片组、光纤分束器、光纤及光电二极管；LED灯组包括三个LED灯，光电二极管为两个，LED灯发出的光，经滤光片组滤光后，通过光纤和光纤分束器进行传播；光纤分束器导出两束光，一束由光纤导入流通池后进入光电二极管，另一束光直接由光纤导入光电二极管；在所述蠕动泵与第三三通阀之间设置流体粗管，外径为3‑8mm，内径为2‑6mm，所述流通池为Z型，材料为PMMA或PEEK；所述流通池设有流体入口与第二三通阀连接、流体出口与蠕动泵连接、以及光入射口与光纤分束器连接、光出射口与光电二极管连接；所述流通池内光程长度为1‑5cm；所述测量方法包括以下步骤：1）对流体流通装置进行清洗和进样，此时将第一三通阀的a通口和c通口连接、第二三通阀的a通口和c通口连接、第三三通阀的b通口和c通口连接，开启蠕动泵，将过滤后的海水抽取至流路中进行清洗和进样，多余的液体从废液管路中排出；2）对第二三通阀和第三三通阀之间的管路进行清洗和进样，此时将第二三通阀的b通口和c通口连接、第三三通阀的a通口和c通口连接，开启蠕动泵，海水样品充满第二三通阀和第三三通阀之间的管路后重复步骤1），将气泡或残留液体排出管路；重复几次步骤1）和2）的操作，完成流路的清洗和进样；3）测量空白海水的光强，此时依次打开三个LED灯，两个光电二极管分别同时检测三个LED灯的光强，记录主光路信号为I0，参比光路信号为I0参比；4）测量混合溶液的光强，计算吸光度和pH，此时将第一三通阀的b通口和c通口连接、第二三通阀的a通口和c通口连接、第三三通阀的b通口和c通口连接，开启脉冲泵，将指示剂抽取至管路中，关闭脉冲泵，然后第二三通阀的b通口和c通口连接、第三三通阀的a通口和c通口连接，流体管路形成一个闭合回路，开启蠕动泵，驱动海水样品及指示剂在闭合回路中混合，然后依次打开三个LED灯，两个光电二极管分别同时检测三个LED灯的光强，记录主光路信号为I，参比光路信号为I参比；所述指示剂的浓度为0.5‑10mmol/L，海水和指示剂的混合体积比例为20:1‑1000:1，计算混合溶液的吸光度和pH；5）再次加入指示剂，测量混合溶液的吸光度和pH，在指示剂和海水样品第一次混合之后，将第一三通阀的b通口和c通口连接、第二三通阀的a通口和c通口连接、第三三通阀的b通口和c通口连接连接，开启脉冲泵，继续加入与步骤4）中等体积的指示剂进入管路；然后将第二三通阀的b通口和c通口连接、第三三通阀的a通口和c通口连接，开启蠕动泵，指示剂和海水在管路中混合，然后依次打开三个LED灯，两个光电二极管分别同时检测三个LED灯的光强；计算混合溶液的吸光度和pH；6）指示剂干扰的校正，以吸光度为x轴，pH为y轴，将步骤4）和步骤5）中测得的等吸收波长处的吸光度和两次测得的pH做直线，当x=0时得到的y值即为海水本身pH值。