水处理自控仪表课件

自控仪表介绍在线自控仪表在线分析仪器水处理自控仪表

MeasuringInstrumentsofAutomaticControlSystemForWaterManufacture自控仪表介绍水处理自控仪表

MeasuringInstru1自控仪表实现自动控制首先必须对生产过程中的各自变量进行自动检测，如温度、压力、物位、流量、成分、浊度的检测。我们把能够实现生产过程变量检测，并输出控制系统能够识别的信息的仪器称为自控仪表。由于自控仪表是自动控制系统的触觉，在自动控制系统中具有重要的地位，是实现自动控制的首要环节。自动控制仪表的性能决定的系统的控制精度和速度。衡量自控仪表的性能指标有：量程、分辨率、相对误差、线性度、一致性、响应速度、抗电磁干扰性能、环境适应性能、可维护性能、取样要求等。一般结构如图：输入传感放大调理显示输出补偿自控仪表实现自动控制首先必须对生产过程中的各自变量进行自动检2基本传感原理对于各种测量仪表，无论应用什么测量（传感）原理，都是将被测变量以能量形式经一次或多次的转换，得到便于测量的信号，并以量（数）的形式表征的过程，即通过一次或多次能量的转换和传输过程称为传感。传感器是指按一定规律实现相互的检测并将被测量（物理的、化学的、生物的信息）转换为另一种物理量（通常是电量）的装置。传感器品种和门类很多，原理各异，按传感现象所属的领域可分为物理传感器、化学传感器、生物传感器等；根据敏感元件的材料，分为半导体传感器、陶瓷传感器、光纤传感器、有机高分子传感器等；按检测变量分为物位、速度、温度、成分、压力、流量等传感器。基本传感原理对于各种测量仪表，无论应用什么测量（传感）原理，3基本传感原理传感原理是基于各种物理、化学、生物效应来感知的。水处理控制总常用的传感原理有：压电效应，霍耳效应，光电效应、电磁感应、超声波传播效应、变容效应、多普勒效应、热偶、电化学原理、生物效应、光谱分析、光传播（反射、折射、散射、干涉、吸收）效应等。水处理传感变量主要有温度、压力、流量、物位、以及有关水质的pH、电导、浊度、余氯、总需氧量（TOD）、生化需氧量(BOD)、化学需氧量(COD)、总有机炭(TOC)、总氮（TN）、总磷（TP）、氨氮（NP）等。后面将简要介绍目前主要使用的水处理自控仪表原理、结构、维护保养的内容。基本传感原理传感原理是基于各种物理、化学、生物效应来感知的。4在线自控仪表－温度检测自动控制中温度检测仪表是最常见的。水处理应用中温度检测常用热敏电阻和热辐射原理。热敏电阻是应用导体或半导体电阻值随着温度的变化的特性制成的接触式温度传感器。常用的热电阻有铂、铜、镍等导体电阻和半导体材料，热电阻的使用要注意腐蚀性介质的侵蚀和避免机械损伤。热电阻具有体积小，热容量小，测温范围大、灵敏度高、响应速度快，性价比高的特点，在自控系统中广泛应用。下式为铂电阻阻值与温度的关系。在线自控仪表－温度检测自动控制中温度检测仪表是最常见的。水处5热敏电阻包括正温度系数（PTC）和负温度系数（NTC）热敏电阻，以及临界温度热敏电阻（CTR）．

PTC（PositiveTemperatureCoeff1Cient）是指在某一温度下电阻急剧增加、具有正温度系数的热敏电阻现象或材料，可专门用作恒定温度传感器．

NTC（NegativeTemperatureCoeff1Cient）是指随温度上升电阻呈指数关系减小、具有负温度系数的热敏电阻现象和材料．该材料是利用锰、铜、硅、钴、铁、镍、锌等两种或两种以上的金属氧化物进行充分混合、成型、烧结等工艺而成的半导体陶瓷，可制成具有负温度系数（NTC）的热敏电阻．

临界温度热敏电阻CTR（Crit1CalTemperatureResistor）具有负电阻突变特性，在某一温度下，电阻值随温度的增加激剧减小，具有很大的负温度系数．构成材料是钒、钡、锶、磷等元素氧化物的混合烧结体，是半玻璃状的半导体，也称CTR为玻璃态热敏电阻．热敏电阻包括正温度系数（PTC）和负温度系数（NTC）热敏电6在线自控仪表－压力检测水处理控制的压力检测多采用电容式压力传感器。采用金属薄膜、陶瓷材料作为电容的一极，当受到压力产生形变时，该极与固定电极之间将产生与压力成正比的电容变化。在线自控仪表－压力检测水处理控制的压力检测多采用电容式压力传7在线自控仪表－物位检测水处理控制的物位检测多指液位、泥位检测。常用的检测方法有压力换算法、超声波检测。压力换算法是针对液体介质的检测一种方法，通过压力（差）的检测，根据下式原理换算出液位深度。超声波检测是利用超声波在介质相面处会分散反射的现象，检测回波传播时间，根据公式s＝vt/2换算物体电磁位置。由于多普勒效应的存在，对于移动速度较快的物体位置检测要作特殊处理。另外由于超声波在不均匀介质的传播速度会发生变化，因此对超声波传播路径中存在较大温差、湿度、密度变化时，需要进行特殊处理。在线自控仪表－物位检测水处理控制的物位检测多指液位、泥位检测8在线自控仪表－物位检测在线自控仪表－物位检测9在线自控仪表－流量检测水处理控制的流量检测常用超声波、电磁效应和容积测量原理。齿轮容积流量计的结构如下图。原理上在工作室两测的压力作用下，两个椭圆齿轮交替带动对方旋转，将容室的介质挤出，每转动一周共排出4两个容室的流体，通过对转动的周次换算出流量。精度能达到很高。在线自控仪表－流量检测水处理控制的流量检测常用超声波、电磁效10在线自控仪表－流量检测超声波流量计使用两个超声波收发器，超声波可顺流和逆流方向传播。顺流方向声波速度被加速，逆流方向被迟滞，两种情况产生了时间差，这个差值与流体流速成正比。超声波流量计为非接触式检测。对安装方式有严格要求。在线自控仪表－流量检测超声波流量计使用两个超声波收发器，超声11在线自控仪表－流量检测电磁流量计采用电磁感应原理。在管道两测施加一恒定磁场，被测介质通过磁场是切割磁力线，在检测电极两端产生感应电动势，其值与流速成正比。为了提高精度和可靠性，检测区域为特制管段。对安装方式有严格要求。在线自控仪表－流量检测电磁流量计采用电磁感应原理。在管道两测12分析仪器－在线分析仪器分析仪器是测量或获取的是物质质与量的信息。它以一切可能的（物理、化学、生物、数学的）方法和技术，利用一切可利用的物质属性，对一切需要加以表征、鉴别或测定的物质组成及形态、状态、结构、分布等进行表征，以求得对样品所代表的问题有一个基本的了解。可以说分析仪器集现代技术之大成，自身就是一个完善的控制系统。在线分析仪器是直接用于生产流程上的仪器系统，其分析结果作为整个自动控制系统的基础信息。自动采样装置样品预处理系统检测装置信息处理系统显示输出整机自动控制系统分析仪器－在线分析仪器分析仪器是测量或获取的是物质质与量的信13分析仪器－在线分析仪器在线分析仪器的特点：高度自动化、精密化；取样来自于工艺流程；需要进行预处理；可靠性稳定性一致性要求“三高”。按测量原理可分为：光电子式、电化学式、热学式、电磁式、射线、色谱、物性、半导体等。水处理自动控制系统中在线分析仪器主要有：电导、pH值、浊度、余氯、总需氧量（TOD）、生化需氧量BOD、化学需氧量(COD)、总有机炭(TOC)、总氮（TN）、总磷（TP）、氨氮（NP）等。分析仪器－在线分析仪器在线分析仪器的特点：高度自动化、精密化14分析仪器－取样及预处理系统在线分析仪器的取样及预处理是分析仪器中至关重要的部分，这部分不但是精密复杂的机电一体化装置，而且在仪器系统所占的价值比例很高，据不完全统计其费用占总费用的50%以上。可以说这部分一定意义上体现了分析仪器的现代化程度，其性能高低决定了系统的优良。其具体完成的任务对于气体、液体常常是稳压、过滤、定容、定流、稀释、冷却加温、干燥、分离、萃取等处理，是样品达到检测标准后，送入检测装置进行测量。分析仪器－取样及预处理系统在线分析仪器的取样及预处理是分析仪15取样及预处理系统—E+H余氯取样及预处理系统—E+H余氯16取样及预处理系统—E+H浊度取样及预处理系统—E+H浊度17取样及预处理系统

—HACH浊度1720D取样及预处理系统

—HACH浊度1720D18电化学分析原理电化学是研究电与化学反应相互关系的科学。水处理过程究其本质是个物理化学过程，其常用的分析仪器广泛应用各种化学反应来分析工艺过程中物质的质与量的变化，并通过这个变化控制化学反应，从而达到控制的目的。目前的水处理分析仪器主要利用化学反应造成的电荷变化、光吸收变化进行分析的。化学反应造成电荷变化，可以采样电极（电池）原理进行测量，本节主要介绍有关测量电极的知识。当某种金属浸没在含有它的离子的溶液中时，这个金属就成为了一个电极，在金属和其盐溶液之间由于扩散作用将发生电极反应，即金属中的离子将进入溶液，把自由电子留在金属中，在电极与溶液的界面形成电场，电场的作用与扩散作用相反，最终在界面形成平衡，导致固液两相面上形成带正、负电荷的双电层，两电层的电位差，称为电极电位。电化学分析原理电化学是研究电与化学反应相互关系的科学。水处理19电化学分析原理根据电化学原理，电极电位可由能斯特（Nernst）方程表示。式中E指平衡时的电极电位；E0

为电极体系的标准电极电位；R为气体常数，为8.31J/(mol·k)；F为法拉第常数，为96485C/mol；T为绝对温度；n为电极反应中的电子转移数；Π为连乘符号；ai

和aj

分别代表电极反应中各种反应物和生成物的活性（浓度），它们的指数vivj

对应物质的计算系数。能斯特方程揭示了金属浸没在含有其离子的溶液中，发生氧化还原反应时的电学特征，因此可通过对电极电位的检测测量溶液中的离子浓度。电化学分析原理根据电化学原理，电极电位可由能斯特（Nerns20电化学分析原理由于电位是个相对状态的物理量，因此单个电极的电位是无法测量的，只有再用一个已知电极电位，且其电位不随待测离子浓度改变而改变的电极电位作为参考，组成原电池，才有个准确的值。我们将电极电位与被测离子浓度有关的电极叫测量电极，将已知电极电位且其值与待测离子浓度无关的电极，称为参比（考）电极。参比电极要求电极电位稳定，常用的有氢电极、甘汞电极、银－氯化银电极。对测量电极要求离子选择性好，为此采用专用离子渗透膜研制了离子选择测量电极。电化学分析原理由于电位是个相对状态的物理量，因此单个电极的电21光学分析原理光学分析原理可分为物质对光的吸收原理和物质的光发射原理两类。目前光学式在线分析仪器几乎采用的都是吸收原理。光的衰减定律：朗伯定律指出单色平行光经过均匀介质的微小单元厚度，被吸收的辐射通量与入射的辐射通量和介质的厚度成正比。后来经过比耳在朗伯的基础上总结了光被均匀介质吸收与物质浓度的关系，可用朗伯－比耳定律揭示：式中c为介质浓度，kλ

为物质的吸收系数，d为入射距离，p0

为入射光辐射通量。光学分析原理光学分析原理可分为物质对光的吸收原理和物质的光发22光学分析原理光的散射是指光在介质传播过程中由于介质的作用将光线向各个方向的散开的现象。英国物理学家瑞利发现任意一个方向的散射光强度正比于波长的4次方的倒数，同时正比于散射物质的统计几何尺度；自然光射入各向同性的介质中时，在与入射光成θ

角方向上的散射光强度如公式二，其中Iπ/2

为垂直于入射光方向的散射光强度。光学分析原理光的散射是指光在介质传播过程中由于介质的作用将光23光学分析原理光的吸收量子理论和原子物理学指出光子的能量等于hv，分子和原子在光的辐射下，将从低能级向高能级跃迁，光子将被吸收，从而在光谱中留下明显的吸收谱线，特定的分子和原子将有特定的吸收光谱，进而可利用吸收光谱进行物性分析。光学分析原理光的吸收量子理论和原子物理学指出光子的能量等于h24光学分析原理分光光度计是光学分析仪器中常用的设备。其利用物质对可见光的吸收特性进行进行定量的成分分析的仪器。器结构如下图。光学分析原理分光光度计是光学分析仪器中常用的设备。其利用物质25常用在线分析仪器－电导分析电导分析是分析溶液的导电特性，溶液的导电特性决定于溶液中的导电离子浓度，因此通过对溶液导电特性－电阻/电导的测量，可以间接测量溶液的浓度。电导的检测是在溶液中放置两个特定的电极，在两电极施加恒定的电场，通过流经溶液的电流和电极电压，应用欧姆定律测量出溶液的电阻/电导。由于溶液的导电特性与温度密切相关，因此电导分析必须进行温度补偿。另外由于电极在溶液通电后会产生电解现象，造成电极极化，比没通电时电位差大，造成误差，因此常采用交流供电。常用在线分析仪器－电导分析电导分析是分析溶液的导电特性，溶液26常用在线分析仪器－pH分析pH分析俗称酸（碱）度检测，即对溶液中H+和OH-

的检测。常用的pH测量仪器是由H+玻璃电极和参比电极组成电极电位检测器进行测量的。测量电极的底部是由酸碱敏感的特殊玻璃制成，称为pH玻璃。将测量电极放入含有H+的溶液时，溶液中的H+会与玻璃中的金属离子如Na＋发生离子交换，造成玻璃膜两侧出现电位差，当内参比液离子浓度一定时，测量电极的电位仅与溶液的H+浓度有关。通过与参比电极的比较，就能测出H+的浓度。常用在线分析仪器－pH分析pH分析俗称酸（碱）度检测，即对溶27常用在线分析仪器－pH分析常用在线分析仪器－pH分析28常用在线分析仪器－浊度分析浊度分析是采用光学散射和吸收测量原理进行检测的。常用在线分析仪器－浊度分析浊度分析是采用光学散射和吸收测量原29常用在线分析仪器－浊度分析常用在线分析仪器－浊度分析30常用在线分析仪器－余氯分析余氯分析有采用离子选择性电极进行检测的，如E+H公司的余氯分析仪；也有采用比色法的，如HACH公司的CL17。常用在线分析仪器－余氯分析余氯分析有采用离子选择性电极进行检31常用在线分析仪器－余氯分析对于采用离子选择性电极进行的检测是采用电极原理测量的。探头由测量电极（金电极）、参比电极（银电极）、KCL溶液和一个HOCL选择性透膜组成。在测量电极上加施加一个恒定的特定工作电压放入样品中，样品中的HOCL分子扩散通过选择性透膜溶解于KCL溶液中。阴极（金电极）特定工作电压使得HOCL被电解为CL-和H2O

，在阳极（银电极）上Ag被氧化成Ag＋，最终形成AgCl沉淀，在HOCL电解过程中产生的电流这正比于HOCL的浓度。常用在线分析仪器－余氯分析对于采用离子选择性电极进行的检测是32常用在线分析仪器－余氯分析对于采用比色法的原理是通过HOCL对DPD溶液的显色反应后，采用光学原理进行测量的。当pH值为6.3－6.6时，DPD随着余氯的含量的变化而变成紫色，通过光（色）度计对光（色）度的检测，确定余氯的含量。常用在线分析仪器－余氯分析对于采用比色法的原理是通过HOCL33常用在线分析仪器－COD化学需氧量（COD）是指水体中能被氧化的物质在规定情况下进行化学氧化过程中所消耗氧化剂的量，以每升水消耗氧的毫克数计算，主要反映了水体受有机物污染的程度。COD的检测方法有采用化学试剂反应法。将水样、重铬酸钾、硫酸银和浓硫酸混合加热到175度。在此期间铬离子从4价被还原为3价而改变了颜色，颜色改变的程度与水样中有机物的含量成对应关系，仪器通过色度计比色换算后将COD值显示出来。比如：HACH公司的CODmax在线CODcr分析仪。另一种方法是利用溶解有机物对紫外光的吸收效应进行检测。研究发现溶解有机物对紫外光谱的吸收值SAC与水样COD\BOD\TOC等值相关，通过对透过水样的光谱吸收值的检测换算出COD等相关有机物成分。常用在线分析仪器－COD化学需氧量（COD）是指水体中能被氧34E+H有机物成分分析仪E+H有机物成分分析仪35自控仪表介绍在线自控仪表在线分析仪器水处理自控仪表

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MeasuringInstru36自控仪表实现自动控制首先必须对生产过程中的各自变量进行自动检测，如温度、压力、物位、流量、成分、浊度的检测。我们把能够实现生产过程变量检测，并输出控制系统能够识别的信息的仪器称为自控仪表。由于自控仪表是自动控制系统的触觉，在自动控制系统中具有重要的地位，是实现自动控制的首要环节。自动控制仪表的性能决定的系统的控制精度和速度。衡量自控仪表的性能指标有：量程、分辨率、相对误差、线性度、一致性、响应速度、抗电磁干扰性能、环境适应性能、可维护性能、取样要求等。一般结构如图：输入传感放大调理显示输出补偿自控仪表实现自动控制首先必须对生产过程中的各自变量进行自动检37基本传感原理对于各种测量仪表，无论应用什么测量（传感）原理，都是将被测变量以能量形式经一次或多次的转换，得到便于测量的信号，并以量（数）的形式表征的过程，即通过一次或多次能量的转换和传输过程称为传感。传感器是指按一定规律实现相互的检测并将被测量（物理的、化学的、生物的信息）转换为另一种物理量（通常是电量）的装置。传感器品种和门类很多，原理各异，按传感现象所属的领域可分为物理传感器、化学传感器、生物传感器等；根据敏感元件的材料，分为半导体传感器、陶瓷传感器、光纤传感器、有机高分子传感器等；按检测变量分为物位、速度、温度、成分、压力、流量等传感器。基本传感原理对于各种测量仪表，无论应用什么测量（传感）原理，38基本传感原理传感原理是基于各种物理、化学、生物效应来感知的。水处理控制总常用的传感原理有：压电效应，霍耳效应，光电效应、电磁感应、超声波传播效应、变容效应、多普勒效应、热偶、电化学原理、生物效应、光谱分析、光传播（反射、折射、散射、干涉、吸收）效应等。水处理传感变量主要有温度、压力、流量、物位、以及有关水质的pH、电导、浊度、余氯、总需氧量（TOD）、生化需氧量(BOD)、化学需氧量(COD)、总有机炭(TOC)、总氮（TN）、总磷（TP）、氨氮（NP）等。后面将简要介绍目前主要使用的水处理自控仪表原理、结构、维护保养的内容。基本传感原理传感原理是基于各种物理、化学、生物效应来感知的。39在线自控仪表－温度检测自动控制中温度检测仪表是最常见的。水处理应用中温度检测常用热敏电阻和热辐射原理。热敏电阻是应用导体或半导体电阻值随着温度的变化的特性制成的接触式温度传感器。常用的热电阻有铂、铜、镍等导体电阻和半导体材料，热电阻的使用要注意腐蚀性介质的侵蚀和避免机械损伤。热电阻具有体积小，热容量小，测温范围大、灵敏度高、响应速度快，性价比高的特点，在自控系统中广泛应用。下式为铂电阻阻值与温度的关系。在线自控仪表－温度检测自动控制中温度检测仪表是最常见的。水处40热敏电阻包括正温度系数（PTC）和负温度系数（NTC）热敏电阻，以及临界温度热敏电阻（CTR）．

PTC（PositiveTemperatureCoeff1Cient）是指在某一温度下电阻急剧增加、具有正温度系数的热敏电阻现象或材料，可专门用作恒定温度传感器．

NTC（NegativeTemperatureCoeff1Cient）是指随温度上升电阻呈指数关系减小、具有负温度系数的热敏电阻现象和材料．该材料是利用锰、铜、硅、钴、铁、镍、锌等两种或两种以上的金属氧化物进行充分混合、成型、烧结等工艺而成的半导体陶瓷，可制成具有负温度系数（NTC）的热敏电阻．

临界温度热敏电阻CTR（Crit1CalTemperatureResistor）具有负电阻突变特性，在某一温度下，电阻值随温度的增加激剧减小，具有很大的负温度系数．构成材料是钒、钡、锶、磷等元素氧化物的混合烧结体，是半玻璃状的半导体，也称CTR为玻璃态热敏电阻．热敏电阻包括正温度系数（PTC）和负温度系数（NTC）热敏电41在线自控仪表－压力检测水处理控制的压力检测多采用电容式压力传感器。采用金属薄膜、陶瓷材料作为电容的一极，当受到压力产生形变时，该极与固定电极之间将产生与压力成正比的电容变化。在线自控仪表－压力检测水处理控制的压力检测多采用电容式压力传42在线自控仪表－物位检测水处理控制的物位检测多指液位、泥位检测。常用的检测方法有压力换算法、超声波检测。压力换算法是针对液体介质的检测一种方法，通过压力（差）的检测，根据下式原理换算出液位深度。超声波检测是利用超声波在介质相面处会分散反射的现象，检测回波传播时间，根据公式s＝vt/2换算物体电磁位置。由于多普勒效应的存在，对于移动速度较快的物体位置检测要作特殊处理。另外由于超声波在不均匀介质的传播速度会发生变化，因此对超声波传播路径中存在较大温差、湿度、密度变化时，需要进行特殊处理。在线自控仪表－物位检测水处理控制的物位检测多指液位、泥位检测43在线自控仪表－物位检测在线自控仪表－物位检测44在线自控仪表－流量检测水处理控制的流量检测常用超声波、电磁效应和容积测量原理。齿轮容积流量计的结构如下图。原理上在工作室两测的压力作用下，两个椭圆齿轮交替带动对方旋转，将容室的介质挤出，每转动一周共排出4两个容室的流体，通过对转动的周次换算出流量。精度能达到很高。在线自控仪表－流量检测水处理控制的流量检测常用超声波、电磁效45在线自控仪表－流量检测超声波流量计使用两个超声波收发器，超声波可顺流和逆流方向传播。顺流方向声波速度被加速，逆流方向被迟滞，两种情况产生了时间差，这个差值与流体流速成正比。超声波流量计为非接触式检测。对安装方式有严格要求。在线自控仪表－流量检测超声波流量计使用两个超声波收发器，超声46在线自控仪表－流量检测电磁流量计采用电磁感应原理。在管道两测施加一恒定磁场，被测介质通过磁场是切割磁力线，在检测电极两端产生感应电动势，其值与流速成正比。为了提高精度和可靠性，检测区域为特制管段。对安装方式有严格要求。在线自控仪表－流量检测电磁流量计采用电磁感应原理。在管道两测47分析仪器－在线分析仪器分析仪器是测量或获取的是物质质与量的信息。它以一切可能的（物理、化学、生物、数学的）方法和技术，利用一切可利用的物质属性，对一切需要加以表征、鉴别或测定的物质组成及形态、状态、结构、分布等进行表征，以求得对样品所代表的问题有一个基本的了解。可以说分析仪器集现代技术之大成，自身就是一个完善的控制系统。在线分析仪器是直接用于生产流程上的仪器系统，其分析结果作为整个自动控制系统的基础信息。自动采样装置样品预处理系统检测装置信息处理系统显示输出整机自动控制系统分析仪器－在线分析仪器分析仪器是测量或获取的是物质质与量的信48分析仪器－在线分析仪器在线分析仪器的特点：高度自动化、精密化；取样来自于工艺流程；需要进行预处理；可靠性稳定性一致性要求“三高”。按测量原理可分为：光电子式、电化学式、热学式、电磁式、射线、色谱、物性、半导体等。水处理自动控制系统中在线分析仪器主要有：电导、pH值、浊度、余氯、总需氧量（TOD）、生化需氧量BOD、化学需氧量(COD)、总有机炭(TOC)、总氮（TN）、总磷（TP）、氨氮（NP）等。分析仪器－在线分析仪器在线分析仪器的特点：高度自动化、精密化49分析仪器－取样及预处理系统在线分析仪器的取样及预处理是分析仪器中至关重要的部分，这部分不但是精密复杂的机电一体化装置，而且在仪器系统所占的价值比例很高，据不完全统计其费用占总费用的50%以上。可以说这部分一定意义上体现了分析仪器的现代化程度，其性能高低决定了系统的优良。其具体完成的任务对于气体、液体常常是稳压、过滤、定容、定流、稀释、冷却加温、干燥、分离、萃取等处理，是样品达到检测标准后，送入检测装置进行测量。分析仪器－取样及预处理系统在线分析仪器的取样及预处理是分析仪50取样及预处理系统—E+H余氯取样及预处理系统—E+H余氯51取样及预处理系统—E+H浊度取样及预处理系统—E+H浊度52取样及预处理系统

—HACH浊度1720D取样及预处理系统

—HACH浊度1720D53电化学分析原理电化学是研究电与化学反应相互关系的科学。水处理过程究其本质是个物理化学过程，其常用的分析仪器广泛应用各种化学反应来分析工艺过程中物质的质与量的变化，并通过这个变化控制化学反应，从而达到控制的目的。目前的水处理分析仪器主要利用化学反应造成的电荷变化、光吸收变化进行分析的。化学反应造成电荷变化，可以采样电极（电池）原理进行测量，本节主要介绍有关测量电极的知识。当某种金属浸没在含有它的离子的溶液中时，这个金属就成为了一个电极，在金属和其盐溶液之间由于扩散作用将发生电极反应，即金属中的离子将进入溶液，把自由电子留在金属中，在电极与溶液的界面形成电场，电场的作用与扩散作用相反，最终在界面形成平衡，导致固液两相面上形成带正、负电荷的双电层，两电层的电位差，称为电极电位。电化学分析原理电化学是研究电与化学反应相互关系的科学。水处理54电化学分析原理根据电化学原理，电极电位可由能斯特（Nernst）方程表示。式中E指平衡时的电极电位；E0

为电极体系的标准电极电位；R为气体常数，为8.31J/(mol·k)；F为法拉第常数，为96485C/mol；T为绝对温度；n为电极反应中的电子转移数；Π为连乘符号；ai

和aj

分别代表电极反应中各种反应物和生成物的活性（浓度），它们的指数vivj

对应物质的计算系数。能斯特方程揭示了金属浸没在含有其离子的溶液中，发生氧化还原反应时的电学特征，因此可通过对电极电位的检测测量溶液中的离子浓度。电化学分析原理根据电化学原理，电极电位可由能斯特（Nerns55电化学分析原理由于电位是个相对状态的物理量，因此单个电极的电位是无法测量的，只有再用一个已知电极电位，且其电位不随待测离子浓度改变而改变的电极电位作为参考，组成原电池，才有个准确的值。我们将电极电位与被测离子浓度有关的电极叫测量电极，将已知电极电位且其值与待测离子浓度无关的电极，称为参比（考）电极。参比电极要求电极电位稳定，常用的有氢电极、甘汞电极、银－氯化银电极。对测量电极要求离子选择性好，为此采用专用离子渗透膜研制了离子选择测量电极。电化学分析原理由于电位是个相对状态的物理量，因此单个电极的电56光学分析原理光学分析原理可分为物质对光的吸收原理和物质的光发射原理两类。目前光学式在线分析仪器几乎采用的都是吸收原理。光的衰减定律：朗伯定律指出单色平行光经过均匀介质的微小单元厚度，被吸收的辐射通量与入射的辐射通量和介质的厚度成正比。后来经过比耳在朗伯的基础上总结了光被均匀介质吸收与物质浓度的关系，可用朗伯－比耳定律揭示：式中c为介质浓度，kλ

为物质的吸收系数，d为入射距离，p0

为入射光辐射通量。光学分析原理光学分析原理可分为物质对光的吸收原理和物质的光发57光学分析原理光的散射是指光在介质传播过程中由于介质的作用将光线向各个方向的散开的现象。英国物理学家瑞利发现任意一个方向的散射光强度正比于波长的4次方的倒数，同时正比于散射物质的统计几何尺度；自然光射入各向同性的介质中时，在与入射光成θ

角方向上的散射光强度如公式二，其中Iπ/2

为垂直于入射光方向的散射光强度。光学分析原理光的散射是指光在介质传播过程中由于介质的作用将光58光学分析原理光的吸收量子理论和原子物理学指出光子的能量等于hv，分子和原子在光的辐射下，将从低能级向高能级跃迁，光子将被吸收，从而在光谱中留下明显的吸收谱线，特定的分子和原子将有特定的吸收光谱，进而可利用吸收光谱进行物性分析。光学分析原理光的吸收量子理论和原子物理学指出光子的能量等于h59光学分析原理分光光度计是光学分析仪器中常用的设备。其利用物质对可见光的吸收特性进行进行定量的成分分析的仪器。器结构如下图。光学分析原理分光光度计是光学分析仪器中常用的设备。其利用物质60常用在线分析仪器－电导分析电导分析是分析溶液的导电特性，溶液的导电特性决定于溶液中的导电离子浓度，因此通过对溶液导电特性－电阻/电导的测量，可以间接测量溶液的浓度。电导的检测是在溶液中放置两个特定的电极，在两电极施加恒定的电场，通过流经溶液的电流和电极电压，应用欧姆定律测量出溶液的电阻/电导。由于溶液的导电特性与温度密切相关，因此电导分析必须进行温度补偿。另外由于电极在溶液通电后会产生电解现象，造成电极极化，比没通电时电位差大，造成误差，因此常采用交流供电。常用在线分析仪器－电导分析电导分析是分析溶液的导电特性，溶液61常用在线分析仪器－pH分析pH分