一、核心硬件组件与功能

 

1.流体控制系统

 

输液泵：

 

类型：多通道蠕动泵或注射泵（精度达μL级），用于定量输送溶剂（如水、甲醇）和母液（高浓度溶液）。

 

原理：通过电机驱动滚轮挤压软管，按设定转速（如0.1–10mL/min）推送液体，转速与流量成线性关系。

 

电磁阀/切换阀：

 

控制流体流向，实现不同通道的切换（如选择溶剂通道或母液通道），响应时间≤10ms。

 

混合腔：

 

结构：T型或螺旋型通道设计，通过湍流或静态混合器（如PTFE材质搅拌叶片）促进溶剂与母液均匀混合。

 

2.计量与检测模块

 

流量传感器：

 

类型：超声波流量计或热式质量流量计，实时监测各通道液体流量（精度±0.5%），反馈至控制系统。

 

浓度检测器（可选）：

 

如紫外-可见分光光度计，在线监测稀释后溶液浓度，用于闭环反馈调节（适用于高精度场景）。

 

3.软件与控制系统

 

人机交互界面（HMI）：

 

触摸屏或PC端软件，设置稀释倍数、目标体积、流速等参数（如将1000mg/L母液稀释至10mg/L，总体积50mL）。

 

算法逻辑：

 

基于比例计算模型（如C1V1=C2V2），自动换算母液与溶剂的体积比，并转化为泵的转速控制指令。

 

二、关键技术原理与优势实现

 

1.比例稀释的数学模型

 

基于连续流动的稀释逻辑：

 

区别于传统“取液-定容”的静态稀释，动态稀释仪通过实时流量比例控制实现连续稀释，公式如下：

 

稀释倍数（D）=溶剂流量/母液流量+1

 

例：溶剂流量99mL/min，母液流量1mL/min，D=100倍（对应浓度从1000mg/L→10mg/L）。

 

2.精度控制技术

 

泵的线性度校准：

 

定期用称重法校准泵的流量（如输送10mL水，称重误差≤±0.01g），建立流量-转速校正曲线（如转速100rpm对应流量1.02mL/min，修正系数K=1.02）。

 

死体积补偿：

 

软件自动计算管路死体积（如泵出口到混合腔的管路容积0.5mL），在初始输送时多泵入0.5mL液体，避免首次稀释浓度偏差。

 

3.自动化与防交叉污染设计

 

清洗程序：

 

稀释完成后，自动启动清洗流程（如用纯水以3mL/min流速冲洗管路2分钟），通过电磁阀切换将废液排入收集瓶。

 

管路材质选择：

 

采用惰性材料（如PTFE、PEEK），减少溶液吸附（如重金属溶液吸附率＜0.1%），避免交叉污染。

 

总结

 

动态稀释仪的核心原理是通过流体比例控制与实时混合实现高精度浓度调节，其技术优势源于多通道泵的精密驱动、流量闭环控制及混合腔的流体力学设计。在实际应用中，需根据溶液特性（粘度、腐蚀性）选择适配的硬件配置，并通过定期校准和清洗维持精度。未来随着微流控技术（如芯片式混合腔）和AI算法（自适应流量预测）的引入，动态稀释仪将向更低流量（nL级）、更高稀释倍数（＞10⁴倍）和智能化方向发展。