傳感與檢測(cè)技術(shù)(周杏鵬)第十三章

1、第第1313章章 成分檢測(cè)技術(shù)成分檢測(cè)技術(shù) v成分分析內(nèi)容：成分分析內(nèi)容： 一是定性分析，確定物質(zhì)的化學(xué)組成確定物質(zhì)的化學(xué)組成 二是定量分析，確定物質(zhì)中各種成分的相對(duì)含量確定物質(zhì)中各種成分的相對(duì)含量v成分分析儀器成分分析儀器指專門用來(lái)測(cè)定物質(zhì)化學(xué)組成化學(xué)組成和性質(zhì)性質(zhì)的一類儀器的總稱v成分分析儀器分類：成分分析儀器分類：實(shí)驗(yàn)室分析儀器實(shí)驗(yàn)室分析儀器和過(guò)程分析儀器過(guò)程分析儀器兩大類第第1313章章 背景背景13.1 13.1 熱導(dǎo)式氣體分析儀器熱導(dǎo)式氣體分析儀器13.2 13.2 紅外式成分檢測(cè)紅外式成分檢測(cè) 13.3 13.3 水及大氣環(huán)境質(zhì)量檢測(cè)水及大氣環(huán)境質(zhì)量檢測(cè) 第第1313章章13.1

2、 13.1 熱導(dǎo)式氣體分析儀器熱導(dǎo)式氣體分析儀器 13.1.1 基本原理 13.1.2 熱導(dǎo)池（檢測(cè)器） 13.1.3 熱導(dǎo)式氣體分析儀的應(yīng)用 v熱導(dǎo)式氣體分析儀工作原理：熱導(dǎo)式氣體分析儀工作原理：利用混合氣體的導(dǎo)熱系數(shù)混合氣體的導(dǎo)熱系數(shù)隨組分氣體的體積百隨組分氣體的體積百分含量不同而變化分含量不同而變化這一物理特征來(lái)進(jìn)行分析的。 v物體的導(dǎo)熱能力通常用導(dǎo)熱系數(shù)導(dǎo)熱系數(shù)來(lái)表示，物體的熱傳導(dǎo)現(xiàn)象可用傅立葉定律來(lái)描述，即單位時(shí)單位時(shí)間內(nèi)傳導(dǎo)的熱量和溫度梯度以及垂直于熱流方向間內(nèi)傳導(dǎo)的熱量和溫度梯度以及垂直于熱流方向的截面積成正比的截面積成正比，即：(13-1)13.1.1 13.1.1 基本原理基

3、本原理 tdQdSn v在相同的溫度梯度情況下，通過(guò)單位介質(zhì)微元等溫面?zhèn)鲗?dǎo)的熱量dQ與介質(zhì)的導(dǎo)熱系數(shù)成正比。v導(dǎo)熱系數(shù)與溫度的關(guān)系：導(dǎo)熱系數(shù)與溫度的關(guān)系： (13-2)v常見(jiàn)氣體的相對(duì)導(dǎo)熱系數(shù)及其溫度系數(shù)見(jiàn)表13-1。氣體的相對(duì)導(dǎo)熱系數(shù)是指氣體導(dǎo)熱系數(shù)與相同條件下空氣導(dǎo)熱系數(shù)的比值。13.1.1 13.1.1 基本原理基本原理)1 (0t13.1.1 13.1.1 基本原理基本原理v多組分混合氣體的導(dǎo)熱系數(shù)：多組分混合氣體的導(dǎo)熱系數(shù)：(13-3)v對(duì)多組分的混合氣體，設(shè)待測(cè)組分含量為Cl，背景組分含量為C2，C3，這些量都是未知數(shù)，僅利用式(13-3)來(lái)求待測(cè)組分C1的含量是不可能的，必須應(yīng)保

4、證混合氣體的導(dǎo)熱系數(shù)僅與待測(cè)組分含量成單值函數(shù)關(guān)系，為此，需滿足下列條件：13.1.1 13.1.1 基本原理基本原理11221.nmnniiiCCCCv (1) 混合氣體中除待測(cè)組分Cl外，各背景氣體組分的導(dǎo)熱系數(shù)必須相同或十分接近，如待測(cè)組分為i1，則應(yīng)滿足：因?yàn)镃1+C2+Cn1則式(13-3)可改寫(xiě)為：(13-4)或 (13-5) 只要測(cè)出混合氣體的導(dǎo)熱系數(shù)m，就可以根據(jù)組分的導(dǎo)熱系數(shù)（1和2）求得待測(cè)組分的含量。 v (2) 待測(cè)組分與背景組分的導(dǎo)熱系數(shù)要有明顯差異，差異越大，越有利于測(cè)量。對(duì)式(13-4)微分，可得： (13-6)13.1.1 13.1.1 基本原理基本原理2312

5、3.,.nn 并且11212121(1)()mCCC2121mC121mddCv兩組分導(dǎo)熱系數(shù)相差越大，儀器的靈敏度就越高。兩組分導(dǎo)熱系數(shù)相差越大，儀器的靈敏度就越高。v 例如：例如：測(cè)量煙氣中CO2氣體的含量，已知大多數(shù)煙氣中含有CO2，SO2，N2，O2及H2O (水蒸氣)等成分。由表13-1可知SO2的存在將嚴(yán)重影響測(cè)量結(jié)果，所以它是測(cè)量CO2含量的干擾組分，在混合氣體進(jìn)入分析儀器之前就應(yīng)當(dāng)通過(guò)預(yù)處理系統(tǒng)去除。這樣，煙氣中的待測(cè)組分二氧化碳和其余組分的導(dǎo)熱系數(shù)有一定差異，同時(shí)滿足了上述兩個(gè)條件。13.1.1 13.1.1 基本原理基本原理13.1 13.1 熱導(dǎo)式氣體分析儀器熱導(dǎo)式氣體分

6、析儀器 13.1.1 基本原理 13.1.2 熱導(dǎo)池（檢測(cè)器） 13.1.3 熱導(dǎo)式氣體分析儀的應(yīng)用 1熱導(dǎo)池的工作原理熱導(dǎo)池的工作原理13.1.2 13.1.2 熱導(dǎo)池（檢測(cè)器）熱導(dǎo)池（檢測(cè)器） 熱導(dǎo)式氣體分析儀將導(dǎo)熱系數(shù)的測(cè)量轉(zhuǎn)換成為電阻的測(cè)量。實(shí)現(xiàn)將混合氣體導(dǎo)熱系數(shù)的變化轉(zhuǎn)換成電阻值變化的部件，稱為熱導(dǎo)池?zé)釋?dǎo)池或檢測(cè)器檢測(cè)器，它是熱導(dǎo)式氣體分析儀的核心組成部件。熱導(dǎo)池的特性方程熱導(dǎo)池的特性方程 (13-14)v隨著科技發(fā)展，熱導(dǎo)池不斷地升級(jí)換代，圖13-2是硅傳感器熱導(dǎo)池的示意圖。13.1.2 13.1.2 熱導(dǎo)池（檢測(cè)器）熱導(dǎo)池（檢測(cè)器）020(1)1cmRtRI RK2. 2. 影響

7、熱導(dǎo)池特性的因素影響熱導(dǎo)池特性的因素v為了提高熱導(dǎo)池的工作性能，在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)主要考慮以下幾方面內(nèi)容1) 熱導(dǎo)池內(nèi)壁半徑rc的選取2) 腔壁溫度的影響腔壁溫度的影響3) 電阻絲的參數(shù)4) 工作電流工作電流13.1.2 13.1.2 熱導(dǎo)池（檢測(cè)器）熱導(dǎo)池（檢測(cè)器）3. 熱導(dǎo)池的結(jié)構(gòu)熱導(dǎo)池的結(jié)構(gòu)1) 結(jié)構(gòu)類型結(jié)構(gòu)類型v圖13-3(a)(d)分別表示了熱導(dǎo)池的四種結(jié)構(gòu)：直通直通式、對(duì)流式、擴(kuò)散式式、對(duì)流式、擴(kuò)散式和對(duì)流擴(kuò)散式對(duì)流擴(kuò)散式。13.1.2 13.1.2 熱導(dǎo)池（檢測(cè)器）熱導(dǎo)池（檢測(cè)器）v 直通式直通式氣室與主氣路并列，兩者之間有節(jié)流孔，樣氣大部分從主氣氣室與主氣路并列，兩者之間有節(jié)流孔，樣氣

8、大部分從主氣路通過(guò)，少部分從裝有電阻絲的氣室中通過(guò)路通過(guò)，少部分從裝有電阻絲的氣室中通過(guò)v 對(duì)流式對(duì)流式氣室與主氣路下端連通，并不分流，氣室與循環(huán)管形成一熱氣室與主氣路下端連通，并不分流，氣室與循環(huán)管形成一熱對(duì)流回路對(duì)流回路v 擴(kuò)散式擴(kuò)散式氣體靠擴(kuò)散方式進(jìn)入氣室，進(jìn)入氣室的氣體與主氣路氣體進(jìn)氣體靠擴(kuò)散方式進(jìn)入氣室，進(jìn)入氣室的氣體與主氣路氣體進(jìn)行熱交換后再經(jīng)主氣路排出行熱交換后再經(jīng)主氣路排出v 對(duì)流擴(kuò)散式對(duì)流擴(kuò)散式它是在擴(kuò)散式結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上增加一個(gè)支氣路，形成分流以減小它是在擴(kuò)散式結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上增加一個(gè)支氣路，形成分流以減小滯后，它綜合了對(duì)流式和擴(kuò)散式的優(yōu)點(diǎn)，樣氣由主氣路先擴(kuò)滯后，它綜合了對(duì)流式和擴(kuò)散式

9、的優(yōu)點(diǎn)，樣氣由主氣路先擴(kuò)散到氣室中，然后由支氣路排出散到氣室中，然后由支氣路排出13.1.2 13.1.2 熱導(dǎo)池（檢測(cè)器）熱導(dǎo)池（檢測(cè)器）2) 電阻絲的結(jié)構(gòu)及其固定方法電阻絲的結(jié)構(gòu)及其固定方法v若采用裸露的電阻絲，則固定方式有弓形、V形和直線形3種，如圖13-4所示。13.1.2 13.1.2 熱導(dǎo)池（檢測(cè)器）熱導(dǎo)池（檢測(cè)器）13.1 13.1 熱導(dǎo)式氣體分析儀器熱導(dǎo)式氣體分析儀器 13.1.1 基本原理 13.1.2 熱導(dǎo)池（檢測(cè)器） 13.1.3 熱導(dǎo)式氣體分析儀的應(yīng)用 測(cè)量特定環(huán)境空氣中的測(cè)量特定環(huán)境空氣中的H2，CO2含量；含量；在電解法制氫、制氧設(shè)備中，用來(lái)分析純氫中的氧，或在電解

10、法制氫、制氧設(shè)備中，用來(lái)分析純氫中的氧，或純氧中的氫，以確保安全生產(chǎn)，防止爆炸；純氧中的氫，以確保安全生產(chǎn)，防止爆炸；化肥廠合成氨生產(chǎn)中，測(cè)定循環(huán)氣體中的氫氣含量；化肥廠合成氨生產(chǎn)中，測(cè)定循環(huán)氣體中的氫氣含量；測(cè)定氯氣中的含氫量，以確保安全生產(chǎn)；測(cè)定氯氣中的含氫量，以確保安全生產(chǎn)；測(cè)定特殊的保護(hù)氣氛中氫氣的含量（如氫冷發(fā)電機(jī)中氫測(cè)定特殊的保護(hù)氣氛中氫氣的含量（如氫冷發(fā)電機(jī)中氫氣的純度），或純氮?dú)饷撗豕に囘^(guò)程中的氫氣含量；氣的純度），或純氮?dú)饷撗豕に囘^(guò)程中的氫氣含量；測(cè)定空分設(shè)備中、粗氬餾分中測(cè)定空分設(shè)備中、粗氬餾分中Ar氣的含量；氣的含量；測(cè)定硫酸廠和磷肥廠流程氣體中的測(cè)定硫酸廠和磷肥廠流程氣

11、體中的SO2含量；含量；測(cè)定金屬材料在熱處理過(guò)程中的氨氣分解率，以控制測(cè)定金屬材料在熱處理過(guò)程中的氨氣分解率，以控制 熱處理過(guò)程。熱處理過(guò)程。13.1.3 13.1.3 熱導(dǎo)式氣體分析儀的應(yīng)用熱導(dǎo)式氣體分析儀的應(yīng)用13.2 13.2 紅外式成分檢測(cè)紅外式成分檢測(cè)13.2.1 紅外式成分檢測(cè)的原理 13.2.2 紅外式分析儀的結(jié)構(gòu) 13.2.3 紅外檢測(cè)儀的應(yīng)用 v光學(xué)分析儀器分為吸收式和發(fā)射式兩大類。v紅外線是指波長(zhǎng)為0.761000m范圍內(nèi)的電磁輻射。v紅外線成分檢測(cè)儀器是利用被測(cè)樣品對(duì)紅外波長(zhǎng)被測(cè)樣品對(duì)紅外波長(zhǎng)的電磁波能量具有特殊吸收特性的電磁波能量具有特殊吸收特性的原理而進(jìn)行成分、含量分

12、析的儀器。紅外線成分檢測(cè)儀器實(shí)際使用的紅外線波長(zhǎng)大約在225m。 13.2.1 13.2.1 紅外式成分檢測(cè)的原理紅外式成分檢測(cè)的原理v量子理論表明 ,原子、分子或離子具有不連續(xù)的、原子、分子或離子具有不連續(xù)的、數(shù)目有限的量子化能級(jí)數(shù)目有限的量子化能級(jí)。所以物質(zhì)僅能吸收與兩個(gè)能級(jí)之差E1E0相同或?yàn)槠湔麛?shù)倍的能量，即： (13-15)v大部分的有機(jī)和無(wú)機(jī)氣體在紅外波段內(nèi)都有其特征吸收峰，有的氣體還有兩個(gè)或多個(gè)特征吸收峰，如表13-2所示。部分氣體的紅外線特征吸收峰如圖13-5所示。13.2.1 13.2.1 紅外式成分檢測(cè)的原理紅外式成分檢測(cè)的原理chhEE2113.2.1 13.2.1 紅外

13、式成分檢測(cè)的原理紅外式成分檢測(cè)的原理v紅外線通過(guò)吸收物質(zhì)前后強(qiáng)度的變化與被測(cè)組分濃度的關(guān)系服從吸收定律即朗伯朗伯- -比爾定律比爾定律： (13-16)v從式從式(13-16)可以看出：可以看出：(1) 光強(qiáng)度為I0的單色平行光通過(guò)均勻介質(zhì)后，能量被介質(zhì)吸收一部分，剩余光強(qiáng)度的大小I隨著介質(zhì)濃度c和光程的長(zhǎng)短l按指數(shù)規(guī)律衰減。(2) 吸收系數(shù)吸收系數(shù)k的大小取決于介質(zhì)的特性，不同介質(zhì)的大小取決于介質(zhì)的特性，不同介質(zhì)具有不同的具有不同的k值，而一種介質(zhì)的值，而一種介質(zhì)的k值又會(huì)隨著光的值又會(huì)隨著光的波長(zhǎng)波長(zhǎng)值而變化。值而變化。13.2.1 13.2.1 紅外式成分檢測(cè)的原理紅外式成分檢測(cè)的原理k

14、cleII013.2 13.2 紅外式成分檢測(cè)紅外式成分檢測(cè)13.2.1 紅外式成分檢測(cè)的原理 13.2.2 紅外式分析儀的結(jié)構(gòu) 13.2.3 紅外檢測(cè)儀的應(yīng)用 1. 紅外線氣體分析儀紅外線氣體分析儀v紅外線氣體分析儀是一種吸收式、非色散型（不分光型）氣體分析儀器，即光源發(fā)出的紅外線連續(xù)光譜全部投射到被分析氣樣上，利用氣體的特征吸收波長(zhǎng)及其積分特性來(lái)進(jìn)行定性和定量分析。v紅外線氣體分析儀的測(cè)量對(duì)象主要是CO、CO2、NH3及CH4、C2H6、C2H4、C3H6、C2H2氣態(tài)炔烴類等。13.2.2 13.2.2 紅外式分析儀的結(jié)構(gòu)紅外式分析儀的結(jié)構(gòu)1)1)空間雙光路紅外線氣體分析儀空間雙光路紅外

15、線氣體分析儀(1)(1)工作原理工作原理13.2.2 13.2.2 紅外式分析儀的結(jié)構(gòu)紅外式分析儀的結(jié)構(gòu)v反射鏡將紅外輻射光源分成兩條波長(zhǎng)及能量相同的光束，經(jīng)切光片調(diào)制成脈沖光源。v左邊的光束通過(guò)參比氣室、濾波氣室，到達(dá)左半邊氣室，稱為參比光路；v右邊的光束通過(guò)工作氣室、濾波氣室，到達(dá)右半邊氣室，稱為測(cè)量光路。v參比氣室、濾波氣室、檢測(cè)器均封入某種特定的氣體。 13.2.2 13.2.2 紅外式分析儀的結(jié)構(gòu)紅外式分析儀的結(jié)構(gòu)v如圖13-6所示，被測(cè)組為A，吸收峰譜帶為ac；干擾組為B，吸收峰譜帶為bd；它們的重疊部分為bc。v比較和 知兩束反射光能量相等、譜帶連續(xù)，并全部進(jìn)入氣室。比較和知左邊

16、參比氣室沒(méi)有能量的衰減，右邊波長(zhǎng)在ad間的能量被吸收了一部分；v再比較和，左邊濾波氣室把光束波長(zhǎng)為bd間的能量全部吸收，右邊濾波氣室把光束波長(zhǎng)為b-d間剩余的能量全部吸收。13.2.2 13.2.2 紅外式分析儀的結(jié)構(gòu)紅外式分析儀的結(jié)構(gòu)v比較和比較和，發(fā)現(xiàn)波長(zhǎng)，發(fā)現(xiàn)波長(zhǎng)a-d范圍內(nèi)只剩下波長(zhǎng)為范圍內(nèi)只剩下波長(zhǎng)為ab的能量，而的能量，而ab正是被測(cè)組分正是被測(cè)組分A吸收能量的范吸收能量的范圍。左邊光束中圍。左邊光束中ab波長(zhǎng)的能量未被吸收，而右邊波長(zhǎng)的能量未被吸收，而右邊光束中光束中a-b波長(zhǎng)的能量被吸收一部分。波長(zhǎng)的能量被吸收一部分。a-b波長(zhǎng)的波長(zhǎng)的光束能量在檢測(cè)室中會(huì)全部被吸收。光束能量在

17、檢測(cè)室中會(huì)全部被吸收。v圖和圖和中斜線部分為被檢測(cè)室吸收的能量，中斜線部分為被檢測(cè)室吸收的能量，左右檢測(cè)室吸收的能量存在差別。若被分析氣樣左右檢測(cè)室吸收的能量存在差別。若被分析氣樣中中A組分越多，差別就越大，能量差別大則引起組分越多，差別就越大，能量差別大則引起兩個(gè)檢測(cè)室內(nèi)溫度產(chǎn)生差別，引起壓力差，使電兩個(gè)檢測(cè)室內(nèi)溫度產(chǎn)生差別，引起壓力差，使電容器動(dòng)片與定片間距離變小，電容量加大，容器動(dòng)片與定片間距離變小，電容量加大，通過(guò)通過(guò)檢測(cè)電容量的大小即可知道被測(cè)組分檢測(cè)電容量的大小即可知道被測(cè)組分A的濃度大的濃度大小。小。13.2.2 13.2.2 紅外式分析儀的結(jié)構(gòu)紅外式分析儀的結(jié)構(gòu)(2) 空間雙光

18、路紅外線氣體分析儀的基本部件結(jié)構(gòu)空間雙光路紅外線氣體分析儀的基本部件結(jié)構(gòu) 光源和切光片光源和切光片v如圖13-7 (a)、(b)所示，光源及調(diào)制部分由光源、反射鏡、切光片及同步電機(jī)組成，其任務(wù)為產(chǎn)生兩束具有一定調(diào)制頻率(212Hz)、能量相等且穩(wěn)定的平行紅外光束。13.2.2 13.2.2 紅外式分析儀的結(jié)構(gòu)紅外式分析儀的結(jié)構(gòu) 氣室和濾光器氣室和濾光器v氣室包括測(cè)量氣室（工作氣室）、參比氣室測(cè)量氣室（工作氣室）、參比氣室和濾光氣室3種，其結(jié)構(gòu)一般為圓筒形。v氣室必須密封、光潔、平直，室壁不吸附氣體。氣室內(nèi)壁的光潔度對(duì)儀表的靈敏度有很大影響，因?yàn)榧t外線有很大一部分要經(jīng)過(guò)氣室內(nèi)壁的多次反射才能到達(dá)

19、檢測(cè)室，所以內(nèi)壁的光潔度要求極高，一般要鍍金。v氣室兩端用透光材料密封，既保證密封性，又具有良好的透光性，并且因各種透光材料允許透過(guò)光波長(zhǎng)的不同，起到了濾光作用，常用的透光材料有藍(lán)寶石(A12O3)、氟化鋰(LiF)等。13.2.2 13.2.2 紅外式分析儀的結(jié)構(gòu)紅外式分析儀的結(jié)構(gòu) 檢測(cè)器檢測(cè)器v薄膜電容檢測(cè)器也叫薄膜微音檢測(cè)器或光聲接收器，其結(jié)構(gòu)如圖13-8所示。13.2.2 13.2.2 紅外式分析儀的結(jié)構(gòu)紅外式分析儀的結(jié)構(gòu)1為窗口的光學(xué)玻璃，2為殼體，3為薄膜，在其下部帶有動(dòng)片，4為定片，5為絕緣體，6為支架，7和8為薄膜隔開(kāi)的兩個(gè)氣室，9為后蓋，10為密封墊圈。2) 時(shí)間雙光路紅外線

20、氣體分析儀時(shí)間雙光路紅外線氣體分析儀v隨著高科技的迅速發(fā)展，近年來(lái)人們研制出窄通帶的干涉濾光片和高靈敏度的半導(dǎo)體光敏元器件，由此而產(chǎn)生了新型的時(shí)間雙光路紅外線氣體分析儀。v時(shí)間雙光路系統(tǒng)與空間雙光路系統(tǒng)不同，它只有一支光源、一條光通道和一組氣室。圖13-9所示為時(shí)間雙光路紅外線氣體分析器的結(jié)構(gòu)及工作原理圖。從光源發(fā)出的紅外輻射光被光路中的切光盤調(diào)制，切光盤上裝有4組干涉濾光片，如圖13-10所示。13.2.2 13.2.2 紅外式分析儀的結(jié)構(gòu)紅外式分析儀的結(jié)構(gòu)13.2.2 13.2.2 紅外式分析儀的結(jié)構(gòu)紅外式分析儀的結(jié)構(gòu)13.2.2 13.2.2 紅外式分析儀的結(jié)構(gòu)紅外式分析儀的結(jié)構(gòu)HSGX

21、H1050型紅外線分析器型紅外線分析器 可以連續(xù)測(cè)量氣體濃度，如CO、CO2、CH4、C2H4、C3H8、C4H10、N2O、NH3、SO2、NO、C2H5OH等氣體濃度 2. 紅外線水分儀紅外線水分儀v固體物質(zhì)中所含水分的百分?jǐn)?shù)稱為固體的含水量，通常以物質(zhì)中所含水分質(zhì)量與總質(zhì)量之比的百分?jǐn)?shù)來(lái)表示。測(cè)量含水量的傳統(tǒng)方法是烘干稱重法，此方法的計(jì)算公式為：(13-17)W1為被測(cè)樣品的質(zhì)量，W2為烘干后樣品的質(zhì)量。13.2.2 13.2.2 紅外式分析儀的結(jié)構(gòu)紅外式分析儀的結(jié)構(gòu)121100%WWGWv設(shè)水的吸收波長(zhǎng)為0，兩個(gè)參比波長(zhǎng)分別為1和2，0、1、2的反射能量分別為S0、R1、R2。因質(zhì)地引

22、起的傾斜誤差為r，則有 雙波長(zhǎng)時(shí)雙波長(zhǎng)時(shí)： (13-18)三波長(zhǎng)時(shí)三波長(zhǎng)時(shí)： (13-19)v由式(13-18)可見(jiàn)，雙波長(zhǎng)紅外線水分儀由于質(zhì)地的影響將產(chǎn)生測(cè)量誤差，而三波長(zhǎng)紅外水分儀的測(cè)量則不受質(zhì)地的影響，如式(13-19)所示。13.2.2 13.2.2 紅外式分析儀的結(jié)構(gòu)紅外式分析儀的結(jié)構(gòu)0011SSRRr000121212()()SSSRRRrRrRRv圖13-12為三波長(zhǎng)紅外線水分儀的結(jié)構(gòu)示意圖。 13.2.2 13.2.2 紅外式分析儀的結(jié)構(gòu)紅外式分析儀的結(jié)構(gòu)13.2.2 13.2.2 紅外式分析儀的結(jié)構(gòu)紅外式分析儀的結(jié)構(gòu)SFY-60A紅外線快速水分測(cè)定儀紅外線快速水分測(cè)定儀 水分

23、測(cè)定范圍：水分測(cè)定范圍： 0.01%100%樣品重量：樣品重量： 0.5g60g稱量最小讀數(shù)：稱量最小讀數(shù)： 0.002g水分含量可讀性：水分含量可讀性：0.01%13.2 13.2 紅外式成分檢測(cè)紅外式成分檢測(cè)13.2.1 紅外式成分檢測(cè)的原理 13.2.2 紅外式分析儀的結(jié)構(gòu) 13.2.3 紅外檢測(cè)儀的應(yīng)用 v工業(yè)過(guò)程紅外線分析儀選擇性好，靈敏度高，測(cè)量范圍廣，精度較高，常量為12.5級(jí)，低濃度(10-6)為25級(jí)，響應(yīng)速度快。能吸收紅外線的CO，CO2，CH4，SO2等氣體、液體都可以用它來(lái)進(jìn)行分析。v紅外線分析儀廣泛應(yīng)用于大氣檢測(cè)、大氣污染、燃燒過(guò)程、石油及化工過(guò)程、熱處理氣體介質(zhì)、煤

24、炭及焦炭生產(chǎn)過(guò)程等工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中。13.2.3 13.2.3 紅外檢測(cè)儀的應(yīng)用紅外檢測(cè)儀的應(yīng)用13.3 13.3 水及大氣環(huán)境質(zhì)量檢測(cè)水及大氣環(huán)境質(zhì)量檢測(cè)13.3.1 水環(huán)境檢測(cè) 13.3.2 大氣環(huán)境檢測(cè) 1. 常規(guī)五參數(shù)及其檢測(cè)技術(shù)常規(guī)五參數(shù)及其檢測(cè)技術(shù)v 常規(guī)五參數(shù)：水溫、水溫、pH、溶解氧（溶解氧（DO）、電導(dǎo)率）、電導(dǎo)率和濁度濁度。1）水溫）水溫v 水溫一般用感溫元件如鉑電阻鉑電阻、熱敏電阻熱敏電阻做傳感器進(jìn)行測(cè)量。2）pHv pH的測(cè)定方法主要有玻璃電極法玻璃電極法、比色法比色法、銻電極法銻電極法、氫醌電極法氫醌電極法等。3）DOv DO的測(cè)定方法主要有化學(xué)分析方法化學(xué)分析方法和膜

25、電極法膜電極法，在線監(jiān)測(cè)儀器一般采用膜電極法。13.3.1 13.3.1 水環(huán)境檢測(cè)水環(huán)境檢測(cè)4）電導(dǎo)率）電導(dǎo)率v 電解質(zhì)溶液依靠離解形成的陰、陽(yáng)離子，如金屬導(dǎo)電一樣遵從歐姆定律。電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)率，通常是用電極法用電極法（將鉑電極或鉑黑電極插入待測(cè)溶液中）測(cè)量?jī)呻姌O間的（將鉑電極或鉑黑電極插入待測(cè)溶液中）測(cè)量?jī)呻姌O間的電阻電阻R R來(lái)確定來(lái)確定。通過(guò)測(cè)定水樣的電導(dǎo)率，可以間接推測(cè)水中離子成分的總濃度。5）濁度）濁度v 濁度計(jì)是測(cè)定水體污濁程度的儀器。6）常規(guī)五參數(shù)分析儀）常規(guī)五參數(shù)分析儀v 常規(guī)五參數(shù)分析儀經(jīng)常采用流通式多傳感器測(cè)量池結(jié)構(gòu)，無(wú)零點(diǎn)漂移，無(wú)需基線校正，具有一體化生物清洗及壓縮空

26、氣清洗裝置。13.3.1 13.3.1 水環(huán)境檢測(cè)水環(huán)境檢測(cè)2. BOD及其檢測(cè)技術(shù)及其檢測(cè)技術(shù)v生化需氧量（Biological Oxygen Demand，簡(jiǎn)稱BOD）是指在有溶解氧的條件下，好氧微生物在分解水中有機(jī)物的生物化學(xué)氧化過(guò)程中所消耗的溶解氧的量。 （1）BOD的測(cè)定方法的測(cè)定方法vBOD的測(cè)定方法有稀釋與接種法（稀釋與接種法（HJ 505-2009）、測(cè)壓法測(cè)壓法、庫(kù)侖法庫(kù)侖法、微生物傳感器法（微生物傳感器法（HJ/ T 86-2002）等。 13.3.1 13.3.1 水環(huán)境檢測(cè)水環(huán)境檢測(cè)1）稀釋與接種法）稀釋與接種法v用已溶解足夠氧氣的稀釋水，按一定比例將污水水樣稀釋后，分

27、裝于兩個(gè)培養(yǎng)瓶中，一瓶測(cè)當(dāng)天的溶解氧（DO1），另一瓶水樣密封后，于20條件下培養(yǎng)5d，測(cè)定其溶解氧（DO5），二者之差即為BOD5。 2）測(cè)壓法）測(cè)壓法v在密閉的培養(yǎng)瓶中，水樣中溶解氧被微生物消耗，微生物因呼吸作用產(chǎn)生與耗氧量相當(dāng)?shù)腃O2，當(dāng)CO2被吸收劑吸收后使密閉系統(tǒng)的壓力降低，根據(jù)壓力計(jì)測(cè)得的壓降可求出水樣的BOD值。13.3.1 13.3.1 水環(huán)境檢測(cè)水環(huán)境檢測(cè)3）微生物傳感器法（微生物電極法）微生物傳感器法（微生物電極法）v微生物電極是一種將微生物技術(shù)與電化學(xué)檢測(cè)技術(shù)相結(jié)合的傳感器，其結(jié)構(gòu)如圖13-13所示。主要由溶解氧電極溶解氧電極和緊貼其透氣膜表面的固定化微生固定化微生物物組

28、成。 13.3.1 13.3.1 水環(huán)境檢測(cè)水環(huán)境檢測(cè)v響應(yīng)響應(yīng)BOD物質(zhì)的原理物質(zhì)的原理是：將其插入底液，微生物電極輸出一穩(wěn)態(tài)電流；v在適宜的BOD物質(zhì)濃度范圍內(nèi)，電極輸出電流降低值與BOD物質(zhì)濃度之間呈線性關(guān)系，而B(niǎo)OD物質(zhì)濃度又和BOD值之間有定量關(guān)系，以此計(jì)算出水樣的BOD值。13.3.1 13.3.1 水環(huán)境檢測(cè)水環(huán)境檢測(cè)（2） BOD在線監(jiān)測(cè)儀在線監(jiān)測(cè)儀1）生物反應(yīng)器法）生物反應(yīng)器法v 生物反應(yīng)器內(nèi)的特殊中空材料可吸附大量微生物，當(dāng)待測(cè)水樣進(jìn)入反應(yīng)器后，經(jīng)攪拌使微生物迅速降解水樣中的有機(jī)物，通過(guò)檢測(cè)水樣反應(yīng)前后的溶解氧，并與內(nèi)置的標(biāo)準(zhǔn)曲線對(duì)比得到BOD值。 2）微生物電極法）微生物

29、電極法v 工作原理與前面介紹的微生物反應(yīng)器法原理相同，微生物傳感器因?yàn)樾枰ㄆ谟脴?biāo)準(zhǔn)溶液校準(zhǔn)，而標(biāo)準(zhǔn)溶液極易降解，所以必須采用低溫及殺菌裝置使其能較長(zhǎng)時(shí)間保存。 3）UV法法v UV法采用紫外或紫外可見(jiàn)光光源，按光源波長(zhǎng)分為定波長(zhǎng)、多波長(zhǎng)及連續(xù)掃描等幾種。 13.3.1 13.3.1 水環(huán)境檢測(cè)水環(huán)境檢測(cè)13.3.1 13.3.1 水環(huán)境檢測(cè)水環(huán)境檢測(cè)BOD檢測(cè)儀檢測(cè)儀1.自動(dòng)攪拌BOD電極，單手操作 2.可實(shí)現(xiàn)快速大批量測(cè)試 3.耗氧量極低，保養(yǎng)省，一次填充可用6個(gè)月 4.OxiCal-ST快速校正 5.IMT溫度補(bǔ)償 3. COD及其檢測(cè)技術(shù)及其檢測(cè)技術(shù)v化學(xué)需氧量化學(xué)需氧量（Chemic

30、al Oxygen Demand，簡(jiǎn)稱COD）是指水體中能被氧化的物質(zhì)在規(guī)定的條件下（指特定的氧化劑、溫度及反應(yīng)時(shí)間）進(jìn)行化學(xué)氧化所消耗的氧化劑的量，以每升水消耗氧的毫克數(shù)表示，單位為mg/L。 （1）COD的基礎(chǔ)分析方法的基礎(chǔ)分析方法v測(cè)定COD的傳統(tǒng)分析方法常用重鉻酸鉀法重鉻酸鉀法（CODCr）和高錳酸鹽指數(shù)法高錳酸鹽指數(shù)法（CODMn）。 13.3.1 13.3.1 水環(huán)境檢測(cè)水環(huán)境檢測(cè)1）重鉻酸鉀法）重鉻酸鉀法v樣品中的有機(jī)物質(zhì)在50%硫酸溶液中于回流溫度下被重鉻酸鉀氧化（2小時(shí)），以硫酸銀作催化劑，加硫酸汞以除去氯化物的干擾，過(guò)剩的重鉻酸鹽以鄰菲洛啉作指示劑，用標(biāo)準(zhǔn)的硫酸亞鐵銨滴定。

31、根據(jù)實(shí)際消耗的重鉻酸鉀的量，計(jì)算水樣的化學(xué)耗氧量。反應(yīng)式如下： 13.3.1 13.3.1 水環(huán)境檢測(cè)水環(huán)境檢測(cè)2327214627Cr OHeCrH O07266142332272HCrFeFeHOCr2）高錳酸鹽指數(shù)法）高錳酸鹽指數(shù)法v水樣中加入一定量的高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液和硫酸（對(duì)高鹽度水樣，有時(shí)加入催化劑硝酸銀），在沸水浴上加熱30分鐘，高錳酸鉀將水中的某些有機(jī)物和無(wú)機(jī)還原性物質(zhì)氧化，反應(yīng)后加入過(guò)量的草酸鈉還原高錳酸鉀，再用高錳酸鉀標(biāo)準(zhǔn)溶液回滴過(guò)量的草酸鈉。其反應(yīng)式如下：13.3.1 13.3.1 水環(huán)境檢測(cè)水環(huán)境檢測(cè)24224512456MnOCHMnCOH O OHCOMnHMnOOC

32、2224242810216253）快速消解分光光度法）快速消解分光光度法v在試樣中加入已知量的重鉻酸鉀溶液，在強(qiáng)硫酸在試樣中加入已知量的重鉻酸鉀溶液，在強(qiáng)硫酸介質(zhì)中，以硫酸銀作為催化劑，經(jīng)高溫消解后，介質(zhì)中，以硫酸銀作為催化劑，經(jīng)高溫消解后，用分光光度法測(cè)定用分光光度法測(cè)定COD值。值。v當(dāng)試樣中當(dāng)試樣中COD值為值為1001000mg/L，將三價(jià)鉻的，將三價(jià)鉻的吸光度換算成試樣的吸光度換算成試樣的COD值。值。v當(dāng)試樣中當(dāng)試樣中COD值為值為15250mg/L，將總吸光度值，將總吸光度值換算成試樣的換算成試樣的COD值。值。13.3.1 13.3.1 水環(huán)境檢測(cè)水環(huán)境檢測(cè)（2）COD在線自動(dòng)

33、監(jiān)測(cè)儀在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀vCOD在線分析儀的技術(shù)原理主要有以下五大類：重鉻酸鉀法；重鉻酸鉀法；高錳酸鹽指數(shù)法；總有機(jī)碳高錳酸鹽指數(shù)法；總有機(jī)碳換算法；換算法； 氫氧基（臭氧）氧化氫氧基（臭氧）氧化-電化學(xué)測(cè)量法；電化學(xué)測(cè)量法；紫外分光光度法（紫外分光光度法（254nm）。1）基于重鉻酸鉀法的在線分析儀）基于重鉻酸鉀法的在線分析儀v 此儀器可以根據(jù)水質(zhì)情況調(diào)整消解系統(tǒng)的反應(yīng)時(shí)間設(shè)置以保證污染物被充分氧化，確保測(cè)試可靠。以難以氧化分解的高濃度有機(jī)化合物氨基乙酸(NH2CH2COOH)(COD 5000 mg/L)為例，消解溫度達(dá)到1753min后，COD數(shù)值就達(dá)完全消解值的95以上，且此數(shù)值在隨后的2

34、0min內(nèi)一直比較穩(wěn)定(見(jiàn)圖13-14)。13.3.1 13.3.1 水環(huán)境檢測(cè)水環(huán)境檢測(cè)2 2）基于）基于高錳酸鹽指數(shù)法的在線分析儀高錳酸鹽指數(shù)法的在線分析儀v分類高錳酸鹽氧化高錳酸鹽氧化- -化學(xué)測(cè)量法化學(xué)測(cè)量法；高錳酸鹽氧化高錳酸鹽氧化- -電流電流/ /電位滴定法電位滴定法和UVUV計(jì)法計(jì)法（與在線COD儀類似）。13.3.1 13.3.1 水環(huán)境檢測(cè)水環(huán)境檢測(cè)3 3）基于總有機(jī)碳（）基于總有機(jī)碳（TOCTOC）換算法的在線分析儀）換算法的在線分析儀v 水體中TOC的分析技術(shù)已經(jīng)比較成熟，TOC值與COD和BOD值具有相關(guān)性，只需乘上一個(gè)系數(shù)就可給出另一種數(shù)據(jù)。4 4）基于氫氧基（臭氧

35、）氧化）基于氫氧基（臭氧）氧化- -電化學(xué)測(cè)量法的在線電化學(xué)測(cè)量法的在線分析儀分析儀v 在過(guò)電壓下，電極(PbO2)在水中電解氧氣產(chǎn)生羥基OH-。羥基氧化難以氧化的水中組分，待測(cè)溶液中的有機(jī)物消耗電極周圍的羥基。使得電極又不斷產(chǎn)生新的羥基。新羥基的形成在電極系統(tǒng)中產(chǎn)生電流，若將氧化電極（工作電極）的電位保持恒定，那么工作電極的電流強(qiáng)度與有機(jī)物濃度及它們?cè)谘趸姌O的氧化劑（羥基）消耗量成一定的關(guān)系13.3.1 13.3.1 水環(huán)境檢測(cè)水環(huán)境檢測(cè)v Elox100型分析儀的組成如圖13-15所示，其主元件為測(cè)量測(cè)量室室，測(cè)量室中有3個(gè)電極組件(分別為工作電極工作電極、參比電極參比電極和計(jì)數(shù)電級(jí)計(jì)數(shù)

36、電級(jí))，用于樣品傳輸?shù)男⌒碗妱?dòng)泵，閥門、管道及用于對(duì)樣品傳輸進(jìn)行控制，結(jié)果顯示和外圍設(shè)備通訊的內(nèi)部計(jì)算機(jī)。 13.3.1 13.3.1 水環(huán)境檢測(cè)水環(huán)境檢測(cè)vCOD能否準(zhǔn)確測(cè)定主要取決于氧化劑的氧化能力，氧化力弱則氧化不完全，氧化力強(qiáng)能提高氧化率，但同時(shí)又會(huì)將氯離子的干擾也統(tǒng)計(jì)進(jìn)去，因此很難調(diào)適，從表13-3可看出幾種氧化劑的性能差別。13.3.1 13.3.1 水環(huán)境檢測(cè)水環(huán)境檢測(cè)5）基于紫外分光光度法（）基于紫外分光光度法（254nm）的在線分析儀）的在線分析儀v 不飽和有機(jī)物對(duì)波長(zhǎng)不飽和有機(jī)物對(duì)波長(zhǎng)254nm的紫外光有最大的吸收效應(yīng)的紫外光有最大的吸收效應(yīng)，而對(duì)可見(jiàn)光卻吸收甚微。因此，對(duì)

37、特定水域或廢水，可根據(jù)其對(duì)紫外光的吸收大小來(lái)反對(duì)有機(jī)物的污染程度，這種方法易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，同時(shí)測(cè)定的吸光度A與BOD、COD、TOD之間有很好的相關(guān)性。 6）幾種）幾種COD分析儀的比較分析儀的比較v 從分析性能分析性能上講，在線COD儀的測(cè)量范圍一般在10（或30）2000 mg/L，因此，目前的在線COD儀僅能滿足污染源在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)的需要，難以應(yīng)用于地表水的自動(dòng)監(jiān)測(cè)。另外，與采用電化學(xué)原理的儀器相比，采用消解-氧化還原滴定法、消解-光度法的儀器的分析周期一般更長(zhǎng)一些（10 min2 h），前者一般為28 min。13.3.1 13.3.1 水環(huán)境檢測(cè)水環(huán)境檢測(cè)v 從儀器結(jié)構(gòu)儀器結(jié)構(gòu)上講，采用

38、電化學(xué)原理或UV計(jì)的在線COD儀的結(jié)構(gòu)一般比采用消解-氧化還原滴定法、消解-光度法的儀器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，并且由于前者的進(jìn)樣及試劑加入系統(tǒng)簡(jiǎn)便（泵、管更少），所以不僅在操作上更方便，而且其運(yùn)行可靠性也更好。v 從維護(hù)的難易程度維護(hù)的難易程度上講，由于消解-氧化還原滴定法、消解-光度法所采用的試劑種類較多，泵管系統(tǒng)較復(fù)雜，因此在試劑的更換以及泵管的更換維護(hù)方面較煩瑣，維護(hù)周期比采用電化學(xué)原理的儀器要短，維護(hù)工作量大。v 從對(duì)環(huán)境的影響對(duì)環(huán)境的影響來(lái)講，重鉻酸鉀消解-氧化還原滴定法（或光度法、或庫(kù)侖滴定法）均有鉻、汞的二次污染問(wèn)題，廢液需要特別的處理。而UV計(jì)法和電化學(xué)法（不包括庫(kù)侖滴定法）則不存在此類問(wèn)

39、題。13.3.1 13.3.1 水環(huán)境檢測(cè)水環(huán)境檢測(cè)13.3.1 13.3.1 水環(huán)境檢測(cè)水環(huán)境檢測(cè)HI83224型高精度型高精度COD/多參數(shù)分析測(cè)定儀多參數(shù)分析測(cè)定儀 測(cè)量氨氮，余氯，COD，硝酸鹽，總氮，總磷等項(xiàng)目 通過(guò)電子識(shí)別碼自動(dòng)識(shí)別測(cè)量項(xiàng)目和量程 多種操作模式：自動(dòng)，半自動(dòng)，手動(dòng)模式 預(yù)配制定量試劑管采用電子識(shí)別碼技術(shù) 4. TOC及其檢測(cè)技術(shù)及其檢測(cè)技術(shù)v總有機(jī)碳（Total Organic Carbon，簡(jiǎn)稱TOC）是水中有機(jī)物質(zhì)所含碳的總量，單位為mg C/L。（1） 測(cè)定方法及原理測(cè)定方法及原理vTOC測(cè)定方法測(cè)定方法燃燒氧化（干式氧化）燃燒氧化（干式氧化）-非分散紅外光度

40、法（非分散紅外光度法（NDIR法）（法）（HJ501-2009）和濕式氧化濕式氧化-NDIR（或電導(dǎo)）（或電導(dǎo)）法法。根據(jù)燃燒溫度的不同，干式氧化又可分為680燃燒燃燒氧化氧化和900950燃燒氧化燃燒氧化這兩種。 13.3.1 13.3.1 水環(huán)境檢測(cè)水環(huán)境檢測(cè)13.3.1 13.3.1 水環(huán)境檢測(cè)水環(huán)境檢測(cè)燃燒法燃燒法- -非分散紅外法的測(cè)定原理非分散紅外法的測(cè)定原理v 將一定量水樣注入高溫爐內(nèi)的石英管，在900950溫度下，以鉑和三氧化二鉻為催化劑，使水樣中的有機(jī)物燃燒裂解轉(zhuǎn)化為二氧化碳，然后用紅外線氣體分析儀測(cè)定CO2含量，從而確定水樣中碳的含量。為獲得有機(jī)碳含量，可采用兩種方法：為獲

41、得有機(jī)碳含量，可采用兩種方法：v 第一種方法為直接法。將水樣預(yù)先酸化，通入氮?dú)馄貧?，?qū)除各種碳酸鹽分解生成的CO2后，再將試樣注入高溫燃燒管中，可直接測(cè)定總有機(jī)碳。13.3.1 13.3.1 水環(huán)境檢測(cè)水環(huán)境檢測(cè)v第二種方法為差減法。使用同時(shí)帶有高溫爐和低溫爐的TOC測(cè)定儀。 13.3.1 13.3.1 水環(huán)境檢測(cè)水環(huán)境檢測(cè)（2） TOC自動(dòng)分析儀自動(dòng)分析儀v主要技術(shù)原理主要技術(shù)原理（催化）燃燒氧化-非分散紅外光度法（NDIR法）；UV催化-過(guò)硫酸鹽氧化-NDIR法；UV-過(guò)硫酸鹽氧化-離子選擇電極法（ISE）法；加熱-過(guò)硫酸鹽氧化-NDIR法；UV-TOC分析計(jì)法。v根據(jù)非分散紅外線吸收法原

42、理設(shè)計(jì)的TOC自動(dòng)分析儀有單通道單通道和雙通道雙通道兩種類型。圖13-17為單通道型儀器流程圖。圖13-18為雙通道型TOC自動(dòng)分析儀工作原理圖。 13.3.1 13.3.1 水環(huán)境檢測(cè)水環(huán)境檢測(cè)13.3.1 13.3.1 水環(huán)境檢測(cè)水環(huán)境檢測(cè)13.3.1 13.3.1 水環(huán)境檢測(cè)水環(huán)境檢測(cè)在線總有機(jī)碳在線總有機(jī)碳TOC分析儀分析儀5. 總氮及其檢測(cè)技術(shù)總氮及其檢測(cè)技術(shù)v總氮（TN）指可溶性及懸浮顆粒中的含氮量，即水中亞硝酸鹽氮、硝酸鹽氨、無(wú)機(jī)銨鹽、溶解態(tài)氨及大部分有機(jī)含氮化合物中氮的總和。v總氮的實(shí)驗(yàn)室測(cè)定方法：總氮的實(shí)驗(yàn)室測(cè)定方法：氣相分子吸收光譜法（氣相分子吸收光譜法（HJ/T19920

43、05）和堿性過(guò)堿性過(guò)硫酸鉀消解紫外分光光度法（硫酸鉀消解紫外分光光度法（GB11894-89）?？偟詣?dòng)分析儀主要采用兩類測(cè)定原理：過(guò)硫酸鉀過(guò)硫酸鉀氧化氧化-紫外吸收法紫外吸收法和密封燃燒氧化密封燃燒氧化-化學(xué)發(fā)光分析化學(xué)發(fā)光分析法法。表13-6比較了幾種總氮自動(dòng)分析儀的特點(diǎn)。13.3.1 13.3.1 水環(huán)境檢測(cè)水環(huán)境檢測(cè)13.3.1 13.3.1 水環(huán)境檢測(cè)水環(huán)境檢測(cè)6.氨氮及其檢測(cè)技術(shù)氨氮及其檢測(cè)技術(shù)v氨氮是指以游離氨(或稱非離子氨NH3 ) 和離子氨(NH4+ ) 兩種形式存在的氮。這兩種形式可以相互轉(zhuǎn)化，二者的組成比例取決于水體的pH值。v測(cè)定水中氨氮的實(shí)驗(yàn)室方法有：納氏試劑比色法納

44、氏試劑比色法（GB7479-87）、水楊酸分光光度法（水楊酸分光光度法（GB7481-87）、電極法電極法、蒸餾和滴定法（蒸餾和滴定法（GB7478-87）和氣相分子吸收光譜法（氣相分子吸收光譜法（HJ/T195-2005）。氨氮在線監(jiān)測(cè)儀的技術(shù)原理主要有滴定法滴定法、比色法比色法和電電極法極法。13.3.1 13.3.1 水環(huán)境檢測(cè)水環(huán)境檢測(cè)（1）滴定法）滴定法v 其工作原理是基于實(shí)驗(yàn)室中測(cè)定氨氮的蒸餾和滴定法，是將國(guó)標(biāo)方法( GB7478 - 87) 實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。（2）比色法）比色法 v 其工作原理是基于實(shí)驗(yàn)室中的水楊酸分光光度法，是將國(guó)標(biāo)方法( GB7481 - 87) 實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。

45、例如美國(guó)的HACH Amta xTM Compact 氨氮在線分析儀。（3）電極法）電極法v 電極法又分為氨氣敏電極法和銨離子選擇電極法兩類。根據(jù)電極法設(shè)計(jì)的監(jiān)測(cè)儀結(jié)構(gòu)一般較簡(jiǎn)單。法國(guó)SERES1000、SERES2000 氨氮在線分析儀屬于直接利用銨離子選擇電極監(jiān)測(cè)氨氮濃度的儀器。 13.3.1 13.3.1 水環(huán)境檢測(cè)水環(huán)境檢測(cè)7. 磷酸鹽及其檢測(cè)技術(shù)磷酸鹽及其檢測(cè)技術(shù)v在地表水和排放污水中，磷多以各種磷酸鹽的形式存在，一般為正磷酸鹽正磷酸鹽、偏磷酸鹽偏磷酸鹽、焦磷酸鹽焦磷酸鹽、聚磷酸聚磷酸鹽鹽和有機(jī)態(tài)含磷化合物有機(jī)態(tài)含磷化合物，如磷脂質(zhì)、有機(jī)磷農(nóng)藥、殺蟲(chóng)劑、除草劑等等。v測(cè)定方法：測(cè)定方

46、法：磷鉬藍(lán)比色法（磷鉬藍(lán)比色法（GB15762001）、磷釩鉬黃分光光度磷釩鉬黃分光光度法（法（GB15762001）、離子色譜法（離子色譜法（GB/T1464293）13.3.1 13.3.1 水環(huán)境檢測(cè)水環(huán)境檢測(cè)8. 總磷及其檢測(cè)技術(shù)總磷及其檢測(cè)技術(shù)v 總磷（TP）包括溶解的、顆粒的、有機(jī)的和無(wú)機(jī)磷。地表水和污水監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范（HJ/T 91-2002）把總磷列為河流、湖泊水庫(kù)和集中式飲用水源地的必測(cè)項(xiàng)目。 v 鉬酸銨分光光度法（鉬酸銨分光光度法（GB 11893-89）用過(guò)硫酸鉀用過(guò)硫酸鉀(或硝酸或硝酸- 高氯酸高氯酸) 在中性條件下使試樣消解，在中性條件下使試樣消解，將所含磷全部氧化為正

47、磷酸鹽。將所含磷全部氧化為正磷酸鹽。在酸性介質(zhì)中，正磷酸鹽與鉬酸銨反應(yīng)，在銻鹽存在下生成磷鉬雜多酸后，立即被抗壞血酸還原，生成藍(lán)色的絡(luò)合物。該絡(luò)合物在700nm波長(zhǎng)有較強(qiáng)吸收，通過(guò)測(cè)量吸光度值，計(jì)算出水中的總磷濃度值。13.3.1 13.3.1 水環(huán)境檢測(cè)水環(huán)境檢測(cè)13.3.1 13.3.1 水環(huán)境檢測(cè)水環(huán)境檢測(cè)9. 其他在線分析儀其他在線分析儀v UV自動(dòng)分析儀自動(dòng)分析儀：技術(shù)原理為比色法（技術(shù)原理為比色法（254 nm）。具有簡(jiǎn)）。具有簡(jiǎn)單、快捷、價(jià)格低的特點(diǎn)。不適于地表水的自動(dòng)在線監(jiān)測(cè)，單、快捷、價(jià)格低的特點(diǎn)。不適于地表水的自動(dòng)在線監(jiān)測(cè)，國(guó)外一般是用于污染源的自動(dòng)監(jiān)測(cè)國(guó)外一般是用于污染源

48、的自動(dòng)監(jiān)測(cè)v TOD 自動(dòng)分析儀自動(dòng)分析儀：技術(shù)原理一般為燃燒氧化技術(shù)原理一般為燃燒氧化-電極法。電極法。v 油類自動(dòng)分析儀油類自動(dòng)分析儀：技術(shù)原理一般為熒光光度法。技術(shù)原理一般為熒光光度法。v 酚類自動(dòng)分析儀酚類自動(dòng)分析儀：技術(shù)原理一般為比色法。技術(shù)原理一般為比色法。v 硝酸鹽和氰化物自動(dòng)分析儀硝酸鹽和氰化物自動(dòng)分析儀：技術(shù)原理主要有：（技術(shù)原理主要有：（1）離）離子選擇電極法；（子選擇電極法；（2）光度法。）光度法。v 氟化物和氯化物自動(dòng)分析儀氟化物和氯化物自動(dòng)分析儀：技術(shù)原理一般為離子選擇電技術(shù)原理一般為離子選擇電極法。極法。13.3.1 13.3.1 水環(huán)境檢測(cè)水環(huán)境檢測(cè)13.3.1

49、13.3.1 水環(huán)境檢測(cè)水環(huán)境檢測(cè)SYSTEA氨氮分析儀氨氮分析儀 13.3.1 13.3.1 水環(huán)境檢測(cè)水環(huán)境檢測(cè)在線磷酸鹽分析儀在線磷酸鹽分析儀 智能型蠕動(dòng)泵，可倒轉(zhuǎn)及快轉(zhuǎn)，便于維護(hù)。自動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，確保加藥量準(zhǔn)確。泵管卡壓力恒定，無(wú)需手動(dòng)調(diào)節(jié)，泵管使用壽命長(zhǎng)（大于12個(gè)月）虹吸原理排污，無(wú)易耗機(jī)械部件非接觸式氣泡探測(cè)器,監(jiān)測(cè)樣流和試劑并給出斷樣或斷試劑報(bào)警13.3 13.3 水及大氣環(huán)境質(zhì)量檢測(cè)水及大氣環(huán)境質(zhì)量檢測(cè)13.3.1 水環(huán)境檢測(cè) 13.3.2 大氣環(huán)境檢測(cè) v通過(guò)對(duì)環(huán)境空氣進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)測(cè)，我們可以及時(shí)了解環(huán)境空氣質(zhì)量現(xiàn)狀，掌握環(huán)境空氣質(zhì)量的時(shí)空變化特性和規(guī)律，分析影響環(huán)境空氣質(zhì)量變

50、化的各種原因，為空氣污染防治的立法、管理、規(guī)劃及相關(guān)決策提供科學(xué)依據(jù)。v空氣質(zhì)量的自動(dòng)監(jiān)測(cè)一般采用濕法濕法和干法干法兩種方式。濕法現(xiàn)已處于淘汰階段。干法以歐美國(guó)家為主，代表了目前的發(fā)展趨勢(shì)。13.3.2 13.3.2 大氣環(huán)境檢測(cè)大氣環(huán)境檢測(cè)v 表13-8列出了我國(guó)目前空氣例行質(zhì)量監(jiān)測(cè)的項(xiàng)目。其中，SO2、NO2和空氣中的顆粒物是反映城市空氣污染的典型污和空氣中的顆粒物是反映城市空氣污染的典型污染物，也是用來(lái)評(píng)價(jià)城市空氣質(zhì)量和污染變化的必要指標(biāo)。染物，也是用來(lái)評(píng)價(jià)城市空氣質(zhì)量和污染變化的必要指標(biāo)。 13.3.2 13.3.2 大氣環(huán)境檢測(cè)大氣環(huán)境檢測(cè)13.3.2 13.3.2 大氣環(huán)境檢測(cè)大氣

51、環(huán)境檢測(cè)1. 二氧化硫（二氧化硫（SO2）檢測(cè)）檢測(cè)vSO2的檢測(cè)方法：的檢測(cè)方法：火焰光度法、溶液電導(dǎo)率法、庫(kù)侖滴定法、火焰光度法、溶液電導(dǎo)率法、庫(kù)侖滴定法、紫外紫外-熒光法等熒光法等。 （1）紫外）紫外-熒光法測(cè)定熒光法測(cè)定SO2的原理的原理 v紫外熒光現(xiàn)象紫外熒光現(xiàn)象指物質(zhì)受到紫外光照射時(shí)，吸收了一定波長(zhǎng)的光之后，發(fā)射出比照射光波長(zhǎng)長(zhǎng)的光，而當(dāng)紫外光停止照射后，這種光也隨之很快消失。13.3.2 13.3.2 大氣環(huán)境檢測(cè)大氣環(huán)境檢測(cè)通過(guò)第二個(gè)濾光片，用光電倍增管接收熒光，并轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，經(jīng)過(guò)放大器輸出，即可得到待測(cè)樣氣中的SO2濃度。13.3.2 13.3.2 大氣環(huán)境檢測(cè)大氣環(huán)境檢測(cè)

52、由光源發(fā)射出的紫外光通過(guò)光源濾光片進(jìn)入反應(yīng)室，樣氣中的SO2在反應(yīng)室中吸收紫外光，生成激發(fā)態(tài)的SO2*主要通過(guò)放射出熒光過(guò)程回到基態(tài)，其發(fā)射的熒光強(qiáng)度與SO2的濃度成正比。v如圖，SO2在紫外區(qū)域有三個(gè)吸收帶：340390nm；250320nm；190230nm。 13.3.2 13.3.2 大氣環(huán)境檢測(cè)大氣環(huán)境檢測(cè)v吸收光能Ia符合朗伯朗伯-比爾定律比爾定律：(13-20) 210SOLaeIIv 在波長(zhǎng)190230nm范圍內(nèi)，SO2對(duì)紫外線的吸收最強(qiáng)，而且空氣中的N2和O2及其他污染物基本不引起淬滅，所以選用此波長(zhǎng)范圍內(nèi)的紫外線來(lái)激發(fā)SO2 v紫外熒光SO2分析儀的結(jié)構(gòu)如圖13-21所示。

53、零氣、標(biāo)氣或樣氣進(jìn)入儀器是由零氣/標(biāo)定電磁閥和采樣電磁閥控制的。 13.3.2 13.3.2 大氣環(huán)境檢測(cè)大氣環(huán)境檢測(cè)（2）紫外熒光）紫外熒光SO2分析儀的結(jié)構(gòu)分析儀的結(jié)構(gòu) v樣氣經(jīng)過(guò)滲透膜干燥器脫水，再經(jīng)阻力毛細(xì)管和除烴器（除烴器的作用是排除某些烴類化合物對(duì)熒光測(cè)定的影響）進(jìn)入熒光反應(yīng)室，SO2產(chǎn)生的熒光被光電倍增管接收和放大，并轉(zhuǎn)化為電信號(hào)被測(cè)量，最后在儀器上直接顯示SO2的濃度讀數(shù)13.3.2 13.3.2 大氣環(huán)境檢測(cè)大氣環(huán)境檢測(cè)13.3.2 13.3.2 大氣環(huán)境檢測(cè)大氣環(huán)境檢測(cè)紫外熒光紫外熒光SO2分析儀分析儀測(cè)量范圍：測(cè)量范圍：0-50 ppb到0-20,000 ppb全量程，用

54、戶可選。支持雙量程和自動(dòng)調(diào)整量程。 最低檢出限：最低檢出限：0.4 ppb 零點(diǎn)漂移：零點(diǎn)漂移： 0.5 ppb/24小時(shí), 1 ppb/7天跨度漂移：跨度漂移： 0.5%滿量程/24小時(shí), 1%滿量程/7天2. 氮氧化物氮氧化物 v氮的氧化物有多種形式，如NO、NO2、N2O3、N3O4和N2O5等。 v大氣中的NO和NO2可以分別測(cè)定，也可以測(cè)定二者的總量。v常用的檢測(cè)儀器常用的檢測(cè)儀器一是采用原電池庫(kù)侖法原電池庫(kù)侖法；二是采用化學(xué)發(fā)光法化學(xué)發(fā)光法 13.3.2 13.3.2 大氣環(huán)境檢測(cè)大氣環(huán)境檢測(cè)v（1）化學(xué)發(fā)光法測(cè)定氮氧化物的原理）化學(xué)發(fā)光法測(cè)定氮氧化物的原理13.3.2 13.3.

55、2 大氣環(huán)境檢測(cè)大氣環(huán)境檢測(cè)v化學(xué)發(fā)光是指化合物吸收化學(xué)能后，被激發(fā)到激發(fā)態(tài)，在由激發(fā)態(tài)返回至基態(tài)時(shí)，以光子（h）形式釋放能量。通過(guò)測(cè)量化學(xué)發(fā)光強(qiáng)度來(lái)對(duì)物質(zhì)進(jìn)行分析測(cè)定的方法稱為化學(xué)發(fā)光法化學(xué)發(fā)光法。發(fā)光強(qiáng)度發(fā)光強(qiáng)度(13-24)v如果臭氧過(guò)量，M恒定，則發(fā)光強(qiáng)度發(fā)光強(qiáng)度I與與NO濃度濃度成正比。成正比。 v光子通過(guò)濾光片，被光電倍增管接收，并轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏?，?jīng)放大后被測(cè)量。利用本方法就可以測(cè)定大氣中NO和NO2的濃度及其總濃度。 13.3.2 13.3.2 大氣環(huán)境檢測(cè)大氣環(huán)境檢測(cè) MONO3 kI（2）化學(xué)發(fā)光氮氧化物分析儀的結(jié)構(gòu)）化學(xué)發(fā)光氮氧化物分析儀的結(jié)構(gòu)v 以O(shè)3為反應(yīng)劑的氮氧化物分析儀

56、的結(jié)構(gòu)如圖13-23所示。13.3.2 13.3.2 大氣環(huán)境檢測(cè)大氣環(huán)境檢測(cè)v由圖可見(jiàn)，氣路分為兩部分。一是O3發(fā)生氣路，空氣經(jīng)過(guò)濾器干燥凈化后進(jìn)入O3發(fā)生器，在紫外光照射下產(chǎn)生濃度約為860mg/m3的O3送入反應(yīng)室作為反應(yīng)氣體。 v測(cè)量時(shí)，樣氣經(jīng)過(guò)灰塵過(guò)濾器后通入反應(yīng)室。通過(guò)旋轉(zhuǎn)NO2-NO轉(zhuǎn)化器前的測(cè)量選擇三通閥，就可以分別得到樣氣中總氮氧化物量、NO以及NO2（總氮氧化物量NO）的濃度值。 13.3.2 13.3.2 大氣環(huán)境檢測(cè)大氣環(huán)境檢測(cè)13.3.2 13.3.2 大氣環(huán)境檢測(cè)大氣環(huán)境檢測(cè)化學(xué)發(fā)光氮氧化物分析儀化學(xué)發(fā)光氮氧化物分析儀采用化學(xué)發(fā)光法原理單反應(yīng)室，單光電倍增管設(shè)計(jì)，二

57、個(gè)階段反應(yīng)的背景光相同零氣和標(biāo)氣通過(guò)分析儀同一入口，保證了測(cè)量條件的同一性采用DASIBI公司先進(jìn)的pipelinepipeline算法算法技術(shù)，有效提高計(jì)算精度，提高顯示數(shù)據(jù)穩(wěn)定性3. 飄塵（飄塵（PM10）v粒徑（嚴(yán)格地說(shuō)是空氣動(dòng)力學(xué)直徑）小于10m的大氣顆粒物泛稱飄塵，也稱為可吸入顆粒物，用IP或PM10表示。 v測(cè)定飄塵的方法測(cè)定飄塵的方法:重量法、壓電晶體振蕩法、重量法、壓電晶體振蕩法、射線吸收法射線吸收法及光散射光散射法法 13.3.2 13.3.2 大氣環(huán)境檢測(cè)大氣環(huán)境檢測(cè)（1）射線吸收法測(cè)定射線吸收法測(cè)定PM10的原理的原理v射線是一種電子流，當(dāng)其能量小于1MeV，穿透物質(zhì)的質(zhì)

58、量小于20mg/cm2而被吸收時(shí)，吸收量與它所透過(guò)的物質(zhì)質(zhì)量有關(guān)，而與物質(zhì)的物理、化學(xué)性質(zhì)無(wú)關(guān)。v設(shè)同強(qiáng)度的射線分別穿過(guò)空白濾紙和樣品濾紙后的強(qiáng)度分別為I0（粒子計(jì)數(shù)）和I（粒子計(jì)數(shù)），則兩者關(guān)系為：(13-25)13.3.2 13.3.2 大氣環(huán)境檢測(cè)大氣環(huán)境檢測(cè)0mmXIIev已知粒子對(duì)特定介質(zhì)的吸收系數(shù)m、濾紙面積S和采樣體積V，即可計(jì)算出空氣中PM10的質(zhì)量濃度，計(jì)算公式如下： (13-26)13.3.2 13.3.2 大氣環(huán)境檢測(cè)大氣環(huán)境檢測(cè)0lnmIScVIv 以AZFC-1A型射線測(cè)塵儀結(jié)構(gòu)如圖13-24所示。它由樣品樣品采集系統(tǒng)采集系統(tǒng)采樣入口裝置、采樣入口裝置、氣路、集塵濾紙、采樣泵；塵氣路、集塵濾紙、采樣泵；塵樣檢測(cè)系統(tǒng)樣檢測(cè)系統(tǒng)射線源、蓋