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TDS 笔分析报告 水质检测之 TDS 笔项目可行性分析 一、 项目背景 水是人类生活环境的重要组成部分，是生活和生产必 不可少的重要资源。本世纪下半叶，随着各种自然资源的 滥开滥用，环境污染愈演愈烈。生产和生活排出的大量污 水，含有诸多有害因素，严重危害人类的健康。 淡水资源的日趋紧张也向人类发出警告，全世界缺水 的国家已多达 80 多个。地球上的淡水总共为 400 万立方公 里，据估计每年被污染的淡水达到 400 立方公里，已出现 美国向加拿大，西德向瑞士购买淡水的新鲜事。凡此种种， 不能不引起世人的担忧和关注。西欧和北美等发达国家早 就兴起控制水源污染的声浪，制定了一系列严重的法规。 大大推动了水质监测传感器的研制和水质监测技术的发展。 水质检测的指标有很多，按其性质不同，可分为物理 的，生物的和化学的指标。 水体环境的物理指标颇多，包括水温、渗透压、混浊 度、色度、悬浮固体、蒸发残渣以及其它感官指标如味觉、 嗅觉属性等等。 水质化学指标利用化学反应、生物化学的反应及物理 化学的原理测定的水质指标，总称为化学指标。包括碱度、 酸度、硬度、总有机碳、微粒有机碳、总耗氧量、化学耗 氧量、生物化学耗氧量、溶解氧、氯离子含量、电导率， 氧化-还原电位、pH 值、生物营养元素、各种化学形态的重 金属离子、非金属微量元素、微量有机物、水体的污染物 以及放射性元素等等。 综观这些检测项目的产品，有以下几个特点： (1) 检测原理多为光学原理，成本较高； (2) 通常以整机形式销售； (3) 通常体积较大，售价较高； (4) 市场用量不大等。 针对以上特点，根据我们现有的技术力量和资源配置， 短时间内很难有所作为，由于这些原因，留下可供我们选 择的项目并不多。 溶解氧和氨氮我们已经在做，溶解氧有高端的极谱式 和低端的原电池式；氨氮的离子选择性电极的检测原理可 以推广到碳酸根离子、亚硫酸根离子以及氟、氯离子等。 所以经过一段时间的调研，我们倾向于通常和饮水机 配套销售的 TDS 笔 的开发。 它具有以下特点： (1) 结构简单； (2) 原理简单； (3) 售价低； (4) 应用广泛等。 二、 TDS 的概念 TDS 是英文 total dissolved solids 的缩写，中文 译名为溶解性总固体，又称总含盐量，测量单位为毫克/升,它 表明 1 升水中溶有多少毫克溶解性总固体，或者说 1 升水 中的离子总量。一般可用公式：TDS=+ 。 TDS 概念是个舶来品，在美国、台湾水处理领域广泛 使用，TDS 值的测量工具一般是用 TDS 笔，其测量原理实 际上是通过测量水的电导率从而间接反映出 TDS 值。在物 理意义上来说，水中溶解物越多，水的 TDS 值就越大，水 的导电性也越好，其电导率值也越大。 通俗的讲：TDS 值代表了水中溶解物杂质含量，TDS 值越大，说明水中的杂质含量大，反之，杂质含量小。 国家标准 GB5749-XX生活饮用水卫生标准中对饮用 自来水的溶解性总固体有限量要求：溶解性总固体 1000mg/L 。 常规的检测方法为：固体含量的测定都是以重量法进 行的，测定时蒸干温度对结果的影响很大。一般规定在 105-110，但这个温度不能彻底赶走硫酸钙、硫酸镁等 结晶水，不易得到固定不变的重量；若在 180蒸干，所得 结果虽比较稳定，但由于一些盐类如 CaCl2 、Ca(NO3) 2、MgCl2、Mg(NO3)2 等具有强烈的吸湿性，极易吸收空气 中的水分，在称量时也不易得到满意的结果。因此测定的 结果比较粗略。 三、 市场需求及预测 水作为人类生存的三大要素之一，没有人能够离开它， 而且随着人们生活水平的提高和人们对健康意识的逐渐重 视，人们越来越关心自己的饮水健康，所以水家电的市场 潜在需求是很大的。同时，我国巨大的人口基数和目前严 峻的饮用水现状，使得我国健康饮用水的市场容量非常巨 大。专家预测，在未来几年，社会对健康饮水需求的市场 容量有着每年 500 亿人民币的规模，而水处理则将达到 5000 亿每年。水家电作为一个新的产业，其市场前景和市 场潜力是不言而语的。 而 TDS 笔应用范围就包括纯净水生产和饮用、电渡液、 锅炉用水、鱼缸用水、游泳池水的洁净度、照相冲洗液、 井水，深井水、实验室、水产养殖、食品加工、家庭，办 公室、理化教学、电离水化妆品、市政供水、旅行保健有 等。 这些应用中, 随着人们环保意识的加强,纯净水生产和 饮用越来越普遍的走进百姓的生活中。 兴起于上世纪 90 年代的饮水机，在小家电领域里的热 度随着近年来国人生活水平的质量提高而逐年攀升。从整 体市场走势来看，中国饮水机市场销量呈逐年递增趋势。 XX 年，中国饮水机市场容量突破 3300 万台，产业规模达到 1500 亿。与 XX 年相比，XX 年饮水机零售量增长了 33%，零 售额增长了 51%。 XX 年，我国饮水机产量达到 4000 万台。XX 年上半年， 我国饮水机产量不足 1000 万台，其中 XX 年前 10 月，冷热 饮水机产量达到 835 万台，同比增长%。 如果按饮水机年零售量增长 20%算得话，保守估计目前 的产业规模已经有上亿台。 但是纯净水生产的质量千差万别，严重危害着人们的 身体健康。 据报到，国家质检总局近期公布对瓶(桶)装饮用水质 量抽查结果，其中 6 种饮用水被检测出含有高浓度的致癌 物“溴酸盐” ，哈药六厂等知名企业生产的“纯中纯”弱碱 性饮用水、内蒙古“景友”沙漠优质水榜上有名，令人震 惊。 而 TDS 笔通常和饮水机等净水设备捆绑销售，所以 TDS 笔的销量可想而知。 溶解性总固体(简称 TDS)是生活饮用 水监测中必测指标之一，它可以反映被测水样中无机离子 和部分有机物的含量。除饮用水外，近几年开展的涉水产 品检测工作中，TDS 作为输配水设备及防护材料检测的基本 项目，以及一般净水设备和反渗透净水设备中功能实验中 的必测项目，非常频繁的出现在检测报告中。 另外 TDS 笔的一些使用实例: 检测纯净水矿泉水的水质是否合乎饮用标准：纯水 50PPM 以下，矿泉水 100-200PPM 之间。 洗衣是否洗的干净：检测原水或最后使用水 PPM，数据 差不要太大。 检测自来水是否合格：国家标准 50- 300PPM。 纯酒精：PPM 值大于 0，则表示不纯。 洗菜水 PPM 值偏高，说明有化学污染，应引起注意。 水果、蔬菜若用水浸泡，用 TDS 笔测其值，其 TDS 值 若有偏高，可怀疑有化 学污染，应引起重视。 泳池游泳过程中可测池水清洁度的变化，用 TDS 笔测 其值，深井水示值过高 应引起重视。 北方硬水含钙镁离子，用 TDS 笔测其值，TDS 值偏高， 会结水垢；一般硬水 150400。超硬水大于 400。 化肥首次按规定配制后，可用 TDS 笔测其值，用该数 字可方便今后配制。 金鱼缸用水，可用 TDS 笔测其值，知 其洁净程度。若数值上长噎大，应及时 换水。 海产养殖用水，可用 TDS 笔测其值，以便今后配制和 检测。 四、 技术可行性 TDS 笔的测量原理实际上是通过测量水的电导率从而间 接反映 TDS 值，从物理意义上说，水中溶解物越多，水的 TDS 值就越大，水的导电性也越好，其电导率也越大。TDS 值与电导率之间不存在线性关系，实际测量统计表明，他 们之间数值上约为倍数，即同一时间用 TDS 笔测出的数值 大约是电导率测出数值的 1/2。 “TDS”是英文，其含义是溶解性总固体，即融于水中 的总盐类，因此“TDS”的高低并不代表水质的优劣。参照 中华人民共和国卫生部 1985-08-16 发布 1986-10-01 实 施中华人民共和国国家标准 UDC GB 5749-85 ，国 TDS 笔 的测量原理实际上是通过测量水的电导率从而间接反 映 TDS 值，从物理意义上说，水中溶解物越多，水的 TDS 值就越大，水的导电性也越好，其电导率也越大。TDS 值与 电导率之间不存在线性关系，实际测量统计表明，他们之 间数值上约为倍数，即同一时间用 TDS 笔测出的数值大约 是电导率测出数值的 1/2。 以下是 TDS 计的基本设计思路素材： 1、电导率 由于水中含有各种溶解盐类，并以离子的形式存在。 当水中插入一对电极时，通电之后，在电场的作用下，带 电的离子就产生一定方向的移动。水中阴离子移向阳极， 使水溶液起导电作用，水的导电能力的强弱程度，就称为 电导(或电导度)，用 G 表示。电导反映了水中含盐量的多 少，是水的纯净程度的一个重要指标，水越纯，含盐量越 少，电阻越大，电导越小，超纯水几乎不能导电。电导是 电阻的倒数，即 G=L/R 式中 R-电阻，单位为欧姆() G-电导，单位西门子(S) 1S=10-3Ms=10-6S 因 R=*L/F,代入上式,则得到: G= L/*L/F 对于一对固定电极来讲，二极间的距离不变，电极面 积也不变，因此 L 与 F 为一个常数。令：J=L/F，J 就称为 电极常数，可得到 G= L/*L/F =K*L/J 式中：K=1/ 就称为电导率，单位为 S/cm。1S/cm=10-3m S/cm=10-6 S/cm 电导率 K 的意义就 是截面积为 1cm2，长度为 1cm 的导体的电导。当电导常数 J=1 时，电导率就等于电导，电导率是不同电解质溶液导电 能力的表现。 电导率 K，电导 G，电阻率 三者之间的关系如下： K=J*G=1/ 式中 J 为电极常数，例如：电导率为 S/cm 的高纯水， 其电阻率应为：=1/K=1/*10-6=10Mcm 2、电导电极为铂黑电极 电导电极使用的敏感材料通常为铂，镀铂黑就是在铂 表面镀