水质分析仪器原理

1、1 水质水质分析仪器原理 2 内内 容容 分光光度法 电极法 荧光法 物理方法 3 水质分析仪器原理水质分析仪器原理 朗伯比尔定律（光度法） 样品，光程样品，光程 L L检测器检测器 入射光强（A0） 透射光强（A） ABS=LOG(A0/A)=kCL k摩尔吸光系数 C显色目标物浓度 4 水质分析仪器原理水质分析仪器原理 ABS=LOG(A0/A)=kCL C=ABS/(Lk)=KABS 5 哈希光度法分析仪表哈希光度法分析仪表 哈希光度法的仪表有哪些？ 消毒剂：CL17、APA6000 有机物：CODMAX 营养盐：compact、inter2、phosphax sc、sigma TP、N

2、PW160 无机离子：APA6000系列硬度碱度、sp510、5000系列硅磷、9611、 9610、CRM-2C 6 几种光度法的区别几种光度法的区别 目标测定物直接在某特定波长下有吸收峰 0点（空白）如何考虑？ 比色如何进行？ 这种比色方式的哈希仪表有哪些？为什么？ CODMAX，NPW160，UVAS，NITRATAX 入射光（A0） 7 几种光度法的区别几种光度法的区别 目标测定物直接在某特定波长下没有吸收峰 0点（空白）如何考虑？ 比色如何进行？ 入射光（A0） 入射光（A0） ？ 显色剂 8 几种光度法的区别几种光度法的区别 这种比色方式的哈希仪表有哪些？为什么？ 消毒剂：CL17

3、、APA6000 营养盐：compact、inter2、phosphax sc、sigma TP、 NPW160 无机离子：APA6000系列硬度碱度、sp510、5000系列 硅磷、9611、9610、CRM-2C 9 显色反应的设计显色反应的设计 对于显色反应，灵敏度（检出限）和量程往往是不 可兼得的 ABS=1.000 C=? 10 电极法原理的根本能斯特方程 原电池原理 11 水质分析仪器原理水质分析仪器原理 电池原理： 阴极（） ：2H2H+ + H2 + 2 + 2e e- - 阳极（） ：Zn + 2e e- - Zn2+ 总反应： Zn + 2H 2H+ + Zn2+ + +

4、H2 随着反应的进行： 电极化学组成发生变化（被消耗） 电解质被消耗 整个电池内阻变大，输出电流变小 12 能斯特方程能斯特方程 13 能斯特方程能斯特方程 以上反应中，如果反应物和产物为固态，活度为1。 气态以气体分压替代浓度。 14 离子选择性电极离子选择性电极 R=8.31、F=96487、n=1（1价离子测定） E=E00.0001984T*lgC 当温度为2525度度，T=298，公式变为： E=E0E=E00.05916lgC (V)=E00.05916lgC (V)=E059.16lgC (59.16lgC (mvmv) ) 因此，所有一价离子的电极斜率应该都在59.1659.1

5、6mv左右，二 价离子除以2，而温度补偿是线性补偿 15 水质分析仪器原理水质分析仪器原理 E=E059.16lgC (mv) 以下示例取正号 E lgC E0 K=59.16 为什么离子选择 电极校准都需要 浓度相差数量级 的标液 16 水质分析仪器原理水质分析仪器原理 C=10(E-E0)/59.16 C E(mv) 1 E0 C=10(E-E0)/59.16 17 水质分析仪器原理水质分析仪器原理 70%以上的水质分析仪表均是围绕以下两条曲线，各种仪器 的各种设计只是为了实现以下两条曲线 C=KABS C=10(E-E0)/59.16 18 电极电极VSVS光度法光度法 衡量准确度常用A

6、BS 0.010将造成 多大偏差，ABS和浓度为线性。 无论在什么量程，0.010 ABS在任 何范围内的影响都是一样 衡量准确度常用电位变化1mv， 将造成多大偏差，E和浓度为指 数相关。 测量值越大，1mv偏差影响越大 19 提提 问问 光度法测氨氮，浓度曲线为C=5*ABS，但是测定过程中容易 受到干扰，假设干扰将引起吸光度ABS偏差0.010，请问，结 果的相对误差和绝对误差分别是多少？ 电极法测定氨氮，浓度曲线为C=10(E-100)/59.16，但是测定过 程中电信号容易受到干扰，假设干扰将引起E电信号1mv的 偏差，请问，将导致的相对误差和绝对误差是多少？ ？ 20 电极法VS光

7、度法 C=KC=K* *ABSABS 当ABS存在0.010的绝对偏 差，那么结果的相对偏差 =0.010/ABS 光度法有固定的绝对误差 C=10C=10(E-E0)/59.16 (E-E0)/59.16 当E存在1mv的绝对偏差， 那么结果相对偏差 =101/59.16-1=3.97% 如果E存在0.5mv绝对偏差 ，结果相对偏差为1.96% 电极法有固定的相对误差 （不考虑干扰和补偿） 21 电极法电极法 哈希电极法的仪器有哪些？ pH（所有）、9184、CLF/T10、9185、9187、 amtax sc、NH4D、NO3D、ANISE、zullig S14、 9182、9245、F

8、BM160、8810、CA610 22 荧光法 23 荧光特性荧光特性 当某物质受到一个特定能量攻击的时候，会发射出另外一个特性的能量 ，这种特性为荧光特性。 有时激发光的特性（强度、波长、持续时间）会因为该物质所在环境（ 温度等）变化而变化 发射光 激发光 24 荧光效应 激发红光的峰值变化波形激发红光的峰值变化波形 蓝光脉冲输出蓝光脉冲输出 25 荧光效应荧光效应 哈希荧光法的仪表有哪些？ LDO、FP360、HYDROLAB(蓝绿藻、叶绿素) XOS 26 物理方法物理方法 光散射法：浊度、悬浮物 电导率法：电导率 感应电流：电导率 27 l浊度浊度，即水体中有悬浮颗粒物时，会阻碍光线透

9、过水层（即通过 水体的部分光线会被吸收或散射，而非直接透射）。由悬浮性颗由悬浮性颗 粒物对光线引起的阻碍程度，可用浊度表示粒物对光线引起的阻碍程度，可用浊度表示。 l光电浊度仪测量基本分为透射法和散射法两种。 l透射法：透射法：用一束光通过一定厚度的待测水样并测量待测水样中的 悬浮颗粒对入射光的吸收和散射所引起的透射光强度的衰减量来 测定待测水样浊度，该方法又可称为比浊法比浊法。 l散射法：散射法：利用测量穿过待测水样的入射光束被待测水样中的悬浮 颗粒色散所产生的散射光强度来实现，该方法又可称为散射浊度散射浊度 法法。 浊度的概念及测量浊度的概念及测量 28 透射透射法法 通过检测光透过样品后

10、强度的变化，来 确定浊度值。 缺点： 低浊度水（饮用水），由于光强度变 化太小，监测器灵敏度不够。 浊度高时，由于颗粒物对光线有吸收 ，直接干扰了浊度测量 29 散射法散射法 30 测量方式的确定测量方式的确定 l当光束打到不同的颗粒上，光路发生变化，只有90度径 向散射光强几乎差不多。也就是说，9090度散射光度散射光是测定 浊度最佳选择。 小颗粒 较大颗粒 大颗粒 31 测量方法的确定测量方法的确定- -标准方法标准方法 lUSEPA方法180.1 主要的检测器必须是用做浊度（90度）测量的，30度。 光源必须是有颜色的钨灯，K氏温度在2200K到3000K之间。 检测器的光谱响应峰值必须

11、在400600nm之间。 USEPA方法180.1具有下列优点： 使用短波长的光，这种光对于小颗粒的散射更为灵敏。 钨灯发出的光对于小颗粒的有效散射是860nm的光源的9倍。 非常适合于应用在清洁的水样中，浊度值低于1.0NTU。 32 测量方法的确定测量方法的确定- -标准方法标准方法 lISO方法7027 l主要的检测器必须是用做浊度（90度）测量，1.5度。 光源的波长必须为860nm。为了获得这个波长，可以使 用LED光源或者是将钨灯结合过滤器使用。 lISO方法7027的特点： 使用稳定的近单色光源，吸收干扰小，杂散射光少。 使用这种长波长的光源的主要缺点： 减少对小颗粒的灵敏度。

12、33 HACHHACH浊度仪的专利技术浊度仪的专利技术-Ratio-Ratio Ratio技术的设计，主要为了弥补传统浊度计的以下缺陷： 1、无法扣除色度误差 2、无法保证全量程范围内浊度曲线的线性 34 颜色干扰的消除颜色干扰的消除 l如果水样的浊度值增加到1.0NTU以上时，即使色度值很 小，也会对测量造成显著的干扰。使用替代的入射光系 统或比率技术可以减少或消除色度干扰。 Ratio Detector 35 RatioRatio比率功能比率功能 36 线线 性性 线性问题主要是由于颗粒物浓度增加时，颗粒物对 光线的吸收和相互阻挡引起。 3737 电导率工作原理电导率工作原理 A L S

13、电阻率：某种材料制成的长长1 1米、米、 截面面积截面面积S S是是1 1平方毫米平方毫米的在常温下常温下 （2020时）时）导线的电阻，叫做这种 材料的电阻率。电阻率的单位是欧 姆米(m或ohmm)，常用单 位是欧姆毫米和欧姆米。 电导率：电导率是电阻率的倒数。 电阻：图中两个极板间的电阻。 电导率率=电极常数/电阻 电导率率=1/电阻率率 电极常数=电阻/电阻率率 =(aS/bL)=(aS/bL) 3838 液体的电阻随温度和溶解离子浓度的增加而减少，电导率是电阻率的倒 数； 当电导率传感器电极（通常为铂电极或铂黑电极）插入溶液中，可测出 两电极间的电阻R。 根据欧姆定律，温度压力一定时，电阻与电极的间距L(cm)成正比，与 电极截面积S(cm2)成反比。即：由于电极的L和A是固定不变的，即是一 常数，称电极常数，以Q表示。其比例常数P叫电阻率，P的倒数为电导 率，以K表示。 KQ/R 式中： Q电极常数，cm-1； R电阻，； K电导率，scm。 当已知电极常数Q，并测出样品的电阻值R后，即可算出电导率。 电导率工作原理电导率工作原理 3939 传感器是由两个组合变压器模块组成， 表面涂有绝缘层。传感器浸入样品