在线水质分析方法

在线水质分析方法

在线水质分析仪器是一类专门的自动化在线分析仪表，按照国际标准化组织ISO代号ISO 15839—2013《水质、水用在线传感器/分析设备、规范及性能试验》标准的定义：“在线分析传感器/设备（On-Line Sensor/Analyzing Equipment），是一种自动测量设备，可以连续（或以给定频率）输出与溶液中测量到的一种或者多种被测物的数值成比例的信号。”仪器可在无人值守的情况下实现水样采集到数据采集、数据传输等一系列工作，仪器通常具备自诊断、自动校准、故障报警等功能，以保证分析系统长时间无故障运行，保证分析结果具备足够的准确性和可靠性。

在线分析仪器不同于实验室仪器，必须在现场恶劣环境中长期稳定运行，因此价格昂贵、操作复杂、校准严苛的方法以及需要大剂量样品的化学分析方法都不适于在线仪器应用。

在线水质分析仪器主要可以分为电化学分析、光学分析、色谱分析以及其他分析方法四大类。

首先是电化学分析方法，其工作原理是一个电解质溶液和电极构成的化学电池，通过测量所组成电池的某些物理量来确定物质的量。其测定方法有三类：第一类是化学物质的量与物理量的相关性分析方法，包括电位分析（电位）、电导分析（电阻）、库仑分析（电量）、伏安分析法（I-E曲线）等；第二类是物理量的突变作为终点的分析法，包括电位滴定、电导滴定、电流滴定；第三类是将溶液中某一组分通过电极反应转化为固相，然后由工作电极上析出物的质量来确定组分的量，即电解分析法。

电化学分析具有灵敏度和准确度高、选择性好、分析速度快、适应于痕量甚至超衡量物质的分析，最低检测限可以达到10－12mol/L；电化学仪器装置简单，操作方便，易于工程化、自动化，尤其适用于化工生产中的自动控制和在线分析。既可用于无机离子分析，也可用于有机化合物的测定，可用于活体分析（超微电极），能进行组成、状态、价态和相态的分析。电化学工作的理论基础为能斯特方程。

在过程分析中，广泛应用的电化学传感器有pH/ORP分析仪，电导率分析仪，酸度计，盐度计，极谱法溶氧仪，基于离子选择电极（ISE）的氨氮、氯离子、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮分析仪，基于伏安法的各种重金属分析仪，采用电位滴定的COD分析仪，高锰酸盐指数分析仪，纯水电导仪等。

其次是光学分析方法，被测物质发出的光，或者对入射光的吸收、散射、荧光或者光声转换等信息，代表该物质发射、吸收电磁辐射或者与电磁辐射相互作用，光学分析是通过对光信号的变化测定从而分析物质的量的分析方法。基于光信息的分析方法，可以实现对目标物的定性、定量分析与测定。光谱分析法是以光辐射与物质组成和结构之间的内在联系进行定性定量和结构分析的方法，包括发光光谱（化学发光、荧光、X射线荧光等）、吸收光谱和散射光谱。

采用光谱分析的在线水质分析仪器有总磷分析仪，总氮分析仪，氨氮分析仪，SO2分析仪，重金属铁、铜、铅、六价铬、镉等比色分析仪，砷、硒化学发光分析仪，水中油污染紫外荧光分析仪，近红外COD分析仪，荧光法溶解氧分析仪等。特别是基于全光谱扫描的紫外水质多参数分析方法，在欧美和日本等得到了普遍的应用，也受到了我国在线水质分析领域的极大关注和试用。

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