本發(fā)明涉及碳酸鈣含量測(cè)定的
技術(shù)領(lǐng)域：
，更具體的，涉及一種基于光學(xué)傳感器的紙張?zhí)妓徕}含量測(cè)定的新方法與裝置。
背景技術(shù)：
：關(guān)于紙張中碳酸鈣含量的測(cè)定，傳統(tǒng)的方法是通過(guò)灼燒之后，對(duì)紙漿中灰份的測(cè)定方法，此方法是對(duì)紙張中的碳酸鈣留著率測(cè)定的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)方法，該方法需要高溫煅燒，若操作不斷，易存在燙傷的危險(xiǎn)，另外對(duì)時(shí)間要求也較高，由于是對(duì)填料進(jìn)行煅燒，可能不能很準(zhǔn)確的把握燃灼燒時(shí)間和灼燒溫度，會(huì)導(dǎo)致煅燒不均等問(wèn)題。且操作復(fù)雜，測(cè)定所需時(shí)間長(zhǎng)。而現(xiàn)在也有使用的測(cè)定方法如離子色譜法測(cè)定鈣離子含量，主要是通過(guò)離子色譜對(duì)鈣離子進(jìn)行檢測(cè)，通過(guò)計(jì)算得碳酸鈣的含量的方法。此法優(yōu)點(diǎn)明顯，檢測(cè)方便，但對(duì)于實(shí)際生產(chǎn)中沒(méi)有必要，因?yàn)殡x子色譜儀價(jià)格較高，增加了不必要的生產(chǎn)成本。EDTA滴定法是通過(guò)碳酸鈣與鹽酸完全反應(yīng)，記下鹽酸的用量，然后用EDTA滴定剩余的鹽酸，總鹽酸用量減EDTA消耗的鹽酸量，所得的結(jié)果，就是碳酸鈣消耗的鹽酸量，通過(guò)碳酸鈣與鹽酸反應(yīng)的方程式求出碳酸鈣的量。雖說(shuō)比傳統(tǒng)方法快一些，但也同樣存在瑕疵，主要是測(cè)定步驟復(fù)雜，測(cè)的樣品不能反映全部產(chǎn)品的特性，且存在誤差較大。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于克服上述缺陷，提供一種基于光學(xué)傳感器的紙張?zhí)妓徕}含量測(cè)定的裝置。本發(fā)明的另一目的在于提供一種基于光學(xué)傳感器的紙張?zhí)妓徕}含量測(cè)定的新方法。本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：一種基于光學(xué)傳感器的紙張?zhí)妓徕}含量測(cè)定的裝置，包括用于分散紙張和加酸酸化的酸化反應(yīng)槽、沉淀劑儲(chǔ)存槽、計(jì)量泵、溶液混合器、設(shè)有比色皿的光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)，所述酸化反應(yīng)槽和沉淀劑儲(chǔ)存槽分別通過(guò)設(shè)有閥門和計(jì)量泵的管道連通溶液混合器，溶液混合器連通比色皿，所述比色皿設(shè)有出液口。本發(fā)明首先采用酸化的方法將紙張中的碳酸鈣固體微細(xì)顆粒溶解到水相中；然后，將溶液從纖維懸濁液中分離出來(lái)、并去除溶液中產(chǎn)生的大量氣泡；凈化后的待檢測(cè)溶液經(jīng)與沉淀劑定量混合后，再次以不產(chǎn)生氣體的形式瞬間生成粒徑穩(wěn)定的鈣鹽固體；最后，用光學(xué)檢測(cè)器的方法定量鈣鹽固體顆粒的含量。基于以上步驟，本發(fā)明不需要對(duì)樣品進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的高溫灼燒、也不需要頂空氣相色譜等昂貴儀器做檢測(cè)器，極大地提高了檢測(cè)的效率、降低了檢測(cè)的硬件投入成本。進(jìn)一步地，所述光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)包括光源、光纖和圖像傳感器(如CCD或CMOS)等。進(jìn)一步地，所述酸化反應(yīng)器內(nèi)設(shè)有過(guò)濾網(wǎng)，所述過(guò)濾網(wǎng)內(nèi)設(shè)有與外部驅(qū)動(dòng)設(shè)備配合的用于分散紙張的攪拌器，所述過(guò)濾網(wǎng)上設(shè)有酸性溶液進(jìn)液管道。進(jìn)一步地，所述酸化反應(yīng)器和溶液混合器之間還設(shè)有緩沖槽。緩沖槽可去除溶液中由于酸化生成的大量二氧化碳?xì)馀荩蕴岣邫z測(cè)的準(zhǔn)確度。優(yōu)選地，還設(shè)有與比色皿出液口連接的廢液槽。進(jìn)一步地，所述溶液混合器包括三通閥和與三通閥連接的混合管路，優(yōu)選地，所述混合管路為增強(qiáng)湍流、防止管路堵塞的螺旋管路或內(nèi)螺紋管路。進(jìn)一步地，所述攪拌器為磁力攪拌子、旋槳式攪拌器或渦輪式攪拌器。一種基于光學(xué)傳感器的紙張?zhí)妓徕}含量測(cè)定的裝置的檢測(cè)方法，包括以下步驟：S1.將紙張與酸性溶液反應(yīng)，得到待檢測(cè)溶液；S2.檢測(cè)沉淀劑溶液的吸光度A0；S3.檢測(cè)待檢測(cè)溶液的吸光度A1；S4.根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算得到紙張中碳酸鈣含量；其中，標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立：依據(jù)上述步驟，將S1中紙張?zhí)鎿Q為碳酸鈣，測(cè)定不同質(zhì)量的碳酸鈣所獲得的吸光度值A(chǔ)1，根據(jù)線性擬合得出如下式所示的標(biāo)準(zhǔn)校正曲線：w＝a(A1-A0)+b式中：w——碳酸鈣質(zhì)量，g；a、b——標(biāo)準(zhǔn)校正方程的斜率和截距，g。紙張中碳酸鈣含量計(jì)算：式中：y——紙張?zhí)妓徕}含量，％；m——檢測(cè)所用的紙張質(zhì)量；D——紙張的干度，％。進(jìn)一步的，一種基于光學(xué)傳感器的紙張?zhí)妓徕}含量測(cè)定的裝置的檢測(cè)方法，包括以下步驟：S1.將一定質(zhì)量的紙張撕碎，放入酸化反應(yīng)槽(4)內(nèi)，然后加入一定量的酸性溶液；開(kāi)啟攪拌器(3)將紙張與酸性溶液混合均勻，得到紙漿懸浮液；S2.開(kāi)啟閥門(9)和計(jì)量泵(10)，將沉淀劑儲(chǔ)存槽(8)內(nèi)的沉淀劑輸送至三通閥(11)內(nèi)、進(jìn)入混合管路(12)和比色皿(13)，最終進(jìn)入廢液槽(14)；光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的單波長(zhǎng)或多波長(zhǎng)光源(15)發(fā)出的光線，測(cè)定比色皿內(nèi)沉淀劑的吸光度，計(jì)算機(jī)(17)記錄吸光度數(shù)據(jù)A0；S3.關(guān)閉攪拌器(3)、開(kāi)啟閥門(5)，紙漿懸浮液經(jīng)過(guò)濾網(wǎng)(2)過(guò)濾后，待檢測(cè)溶液進(jìn)入緩沖槽(6)；閥門(7)開(kāi)啟，除氣后的待檢測(cè)溶液與沉淀劑儲(chǔ)存槽(8)內(nèi)的沉淀劑以一定的流量比在三通閥(11)內(nèi)混合，進(jìn)一步在混合管路(12)中充分混合后進(jìn)入比色皿(13)，最終進(jìn)入廢液槽(14)；光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)待檢測(cè)溶液，計(jì)算機(jī)(17)記錄待檢測(cè)溶液的吸光度A1；S4.根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算得到紙張中碳酸鈣含量。所述基于光學(xué)傳感器的紙張?zhí)妓徕}含量測(cè)定的裝置的檢測(cè)方法，還包括以下步驟：S5.檢測(cè)完畢后，關(guān)閉閥門(9)和計(jì)量泵(10)，清洗攪拌器(3)、過(guò)濾網(wǎng)(2)和酸化反應(yīng)槽(4)；而后向反應(yīng)槽內(nèi)加入清水，清水通過(guò)整體管路后進(jìn)入廢液槽(14)；關(guān)閉所有閥門和計(jì)量泵，檢測(cè)結(jié)束。優(yōu)選地，所述沉淀劑為草酸或可溶性草酸鹽溶液；所述沉淀劑的草酸根濃度為0.05-5mol/L；優(yōu)選的，可溶性草酸鹽為草酸鈉、草酸鉀、草酸銨或草酸鎂等。優(yōu)選地，所述酸性溶液的氫離子濃度為0.05～2mol/L。所述酸性溶液為鹽酸溶液等不與鈣離子產(chǎn)生沉淀的酸性溶液。所述攪拌器的轉(zhuǎn)數(shù)為50～1500rpm，攪拌時(shí)間為5～30min。所述光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)波長(zhǎng)為350～900nm。所述比色皿的光程為0.5～10cm。優(yōu)選地，所述紙漿懸浮液的漿濃為0.1％～1.0％。優(yōu)選地，S3中待檢測(cè)溶液與沉淀劑的流量比為1：0.01～100。與現(xiàn)在有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明提供一種采用光譜法快速測(cè)定紙張中碳酸鈣的裝置，該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便，極大的改善了檢測(cè)的工作強(qiáng)度，減小人工操作的誤差。為獲得準(zhǔn)確度和精確度高的檢測(cè)結(jié)果提供了重要的保障。本發(fā)明的檢測(cè)結(jié)果與TAPPIT211標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行檢測(cè)的結(jié)果相對(duì)誤差在±5％內(nèi)、無(wú)顯著性差異，且該方法的檢測(cè)時(shí)間均不超過(guò)35min，相比標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法大大提高了檢測(cè)的效率。通過(guò)本發(fā)明的方法可快速的獲得造紙過(guò)程中碳酸鈣的留著率數(shù)據(jù)，快速的應(yīng)用于生產(chǎn)工藝的調(diào)整中，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。附圖說(shuō)明圖1為基于光學(xué)傳感器的紙張?zhí)妓徕}含量測(cè)定的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。其中，1—酸性溶液進(jìn)液管道；2—過(guò)濾網(wǎng)；3—攪拌器；4—酸化反應(yīng)槽；5,9—閥門；6—緩沖槽；7—計(jì)量泵；8—沉淀劑儲(chǔ)存槽；10—計(jì)量泵；11—三通閥；12—混合管路；13—比色皿；14—廢液槽；15—光源；16—光纖；17—計(jì)算機(jī)。具體實(shí)施方式下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。除非特別說(shuō)明，本發(fā)明實(shí)施例中采用的原料和方法為本領(lǐng)域常規(guī)市購(gòu)的原料和常規(guī)使用的方法。實(shí)施例1一種基于光學(xué)傳感器的紙張?zhí)妓徕}含量測(cè)定的裝置，包括用于分散紙張和加酸酸化的酸化反應(yīng)槽4、沉淀劑儲(chǔ)存槽8、溶液混合器、設(shè)有比色皿13的光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)17，酸化反應(yīng)槽4和沉淀劑儲(chǔ)存槽8分別通過(guò)設(shè)有閥門和計(jì)量泵的管道連通溶液混合器，溶液混合器連通比色皿13，比色皿13設(shè)有出液口，出液口通過(guò)管道連接廢液槽14。溶液混合器包括三通閥11和與三通閥11連接的混合管路12。混合管路12為穩(wěn)流混合作用的螺旋管路。光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)包括光源15、光纖16、CCD等。酸化反應(yīng)器4內(nèi)設(shè)有過(guò)濾網(wǎng)2，過(guò)濾網(wǎng)2內(nèi)設(shè)有與外部驅(qū)動(dòng)設(shè)備配合的用于分散紙張的攪拌器3，攪拌器3為磁力攪拌子、旋槳式攪拌器或渦輪式攪拌器。過(guò)濾網(wǎng)2上設(shè)有酸性溶液進(jìn)液管道1。酸化反應(yīng)器4和溶液混合器之間還設(shè)有緩沖槽6。酸化反應(yīng)槽4和緩沖槽6之間的管路上設(shè)有閥門5。緩沖槽6和三通閥11之間設(shè)有計(jì)量泵7。沉淀劑儲(chǔ)存槽8和三通閥11通過(guò)管道連通，連通的管道上設(shè)有閥門9和計(jì)量泵10。一種基于光學(xué)傳感器的紙張?zhí)妓徕}含量測(cè)定的裝置的檢測(cè)方法，包括以下步驟：S1.將0.1g的紙張撕碎，放入酸化反應(yīng)槽4內(nèi)，然后加入100mL濃度為0.05mol/L的鹽酸溶液。開(kāi)啟攪拌器3，轉(zhuǎn)數(shù)50rpm，攪拌15min，將紙張與酸性溶液混合均勻，得到漿濃0.1％的紙漿懸浮液。S2.開(kāi)啟閥門9和計(jì)量泵10，將沉淀劑儲(chǔ)存槽內(nèi)的濃度為5.0mol/L的草酸鈉溶液以1mL/min的流量輸送至三通閥11內(nèi)、進(jìn)入混合管路12和比色皿13，最終進(jìn)入廢液槽14；光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)的單波長(zhǎng)光源(350nm)發(fā)出的光線，測(cè)定比色皿內(nèi)草酸鈉溶液的吸光度，計(jì)算機(jī)17記錄吸光度數(shù)據(jù)A0。S3.關(guān)閉攪拌器3、開(kāi)啟閥門5，紙漿懸浮液經(jīng)過(guò)濾網(wǎng)2過(guò)濾后，待檢測(cè)溶液進(jìn)入除氣緩沖槽6；閥門7開(kāi)啟，除氣后的待檢測(cè)溶液與沉淀劑儲(chǔ)存槽8內(nèi)的沉淀劑以1：0.01的流量比(沉淀劑流量1mL/min)在三通閥11內(nèi)混合，進(jìn)一步在混合管路12中充分混合后進(jìn)入比色皿13(比色皿的光程為0.5cm)，最終進(jìn)入廢液槽14；光學(xué)檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)檢測(cè)待檢測(cè)溶液，計(jì)算機(jī)17記錄待測(cè)樣品溶液的吸光度A1。S4.根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)曲線計(jì)算得到紙張中碳酸鈣含量。S5.檢測(cè)完畢后，關(guān)閉閥門9和計(jì)量泵10，清洗攪拌器3、過(guò)濾網(wǎng)2和酸化反應(yīng)槽4；而后向反應(yīng)槽內(nèi)加入清水，清水通過(guò)整體管路后進(jìn)入廢液槽14；關(guān)閉所有閥門和計(jì)量泵，檢測(cè)結(jié)束。標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立：標(biāo)準(zhǔn)曲線的建立：依據(jù)上述步驟，將紙張?zhí)鎿Q為碳酸鈣，測(cè)定五個(gè)不同質(zhì)量水平的碳酸鈣所獲得的吸光度值，根據(jù)線性擬合得出如下式所示的標(biāo)準(zhǔn)校正曲線：w＝a(A1-A0)+b式中：w——碳酸鈣質(zhì)量，g；a、b——標(biāo)準(zhǔn)校正方程的斜率和截距，g。紙張?zhí)妓徕}含量計(jì)算：式中：y——紙張?zhí)妓徕}含量，％；m——檢測(cè)所用的紙張質(zhì)量；D——紙張的干度，％。實(shí)施例2～5以下實(shí)施例與實(shí)施例1基本一致，不同之處在于：實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析分別取實(shí)施例1～5的樣品按TAPPIT211標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。檢測(cè)結(jié)果如下：表2實(shí)施例本發(fā)明方法，％標(biāo)準(zhǔn)方法，％相對(duì)誤差，％樣品140.1139.20-2.28樣品235.2936.032.09樣品311.2111.02-1.66樣品45.225.220.01樣品523.7822.62-4.89實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：該方法與標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法的相對(duì)誤差在±5％內(nèi)、無(wú)顯著性差異，且該方法的檢測(cè)時(shí)間均不超過(guò)35min，相比標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)方法大大提高了檢測(cè)的效率。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3