水质总磷总氮在线自动监测技术的研究
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水质总磷总氮在线自动监测技术摘要:本文首先分析了水质总磷总氮在线自动监测技术的主要问题,分别分析了总氮自动监测技术、总磷自动监测技术的测量问题以及总氮总磷在线监测技术的宏观技术问题。
重点针对这些问题进行细致讨论,分析各个问题的解决方法。
关键词:水质;总磷;总氮;自动监测;在线监测引言:水质总磷总氮过多,排放到自然界会造成水体富营养化,引发水华现象,进而威胁水体中动植物的正常生长。
所以,要通过监测技术来控制水体中总磷总氮的含量。
总磷总氮的来源非常多,常见的有城市生活用水、农村养殖厂污水、工业废水等。
随着科学技术的发展,监测总磷总氮的技术在不断完善,我国早期引入国外技术,后来结合我国水体情况研究了自己的总磷总氮在线监测技术。
一、水质总磷总氮在线自动监测技术问题1.水质总磷在线自动监测技术问题水质总磷在线自动监测中的主要问题有两个,一是波长选择不当,二是显色不够充分。
例如,应用磷钼杂多酸监测时,还原剂是抗坏血酸和氯化亚锡,通常情况下要求用700mm比色测定,但是实际上690mm到730mm之间都有吸收峰,并且最大的峰值在710nm。
所以,如果只选择常规的700nm来进行监测,不能够完全监测出水中总磷的含量。
显色是否充分受到温度和酸钼溶液两个因素影响,温度影响显色速度,酸钼溶液配置不精确则影响显色的稳定程度。
造成该问题的根本原因是从国外引进的技术是针对国外自身水质特点设计的设备,国内外水质特点有一定差异,所以设备的固定参数与我国水质监测的实际情况匹配度有问题经过多年的研究发展,总磷监测技术已趋于成熟,国内外常见的的流动注监测方法有流动注射分光光度法、离子色谱法,各种方法在不同监测环境下各有其优缺点,大部分仅用于实验室内,未能市场化。
2.水质总氮在线自动监测技术问题水质总氮在线自动监测技术中的主要问题是部分监测项目的空白值不合理,比如T-N低于NH3-N的空白值,K2S208的空白值等。
对饮用水源地的含氮要求为NO3-N1是10mg/L,而V类湖水的总氮是2mg/L。
总磷总氮在线监测中存在的问题及对策探析(一)随着经济的快速发展,一系列环境问题也日益突显出来。
水质污染和破坏是目前造成水资源紧缺的主要因素之一。
而总磷总氮的所占比例的大小是辨别水质是否受到破坏,水质污染程度的主要标度之一。
为此,加强水质中总磷总氮的监测,及时做好相应的措施势在必行。
一般而言,水质总磷总氮量必须控制在一定的范围内,否则就会造成水质的富营养化,污染水资源,破坏水质。
如果地表水中的含磷量在0.02mg/L-0.03mg/L时,或者氮含量超过0.1mg/L,水质处于富营养化状态,会使大大加速藻类植物的过度增殖,降低水质的透明度,从而导致水质恶化和破坏。
1总磷总氮在线监测技术问题及对策长期以来,我国采用的总磷总氮监测技术不够先进,制度不够健全,造成了总磷总氮监测成本过高。
我国传统实现的总磷总氮监测方式是手工采用和实验室人工监测发,这种方法呆着明显的缺陷。
首先来说,手工采集水质样本复杂而困难,地表水比较容易采集,而对于地下水或者废气排放的污水则有很大的困难,增大了水样采集的成本。
此外,手工采集进行实验室人工监测,周期过长,时间耗费大,无形中也提高了水样总磷总氮的监测成本。
因此,在总磷总氮的监测上,我国积极引进国外昂贵监测仪器,大大增加了监测成本。
当然,我国也对于总磷总氮的技术加强了研究力度,并且也取得一系列优秀的成功,大大提高了我国总磷总氮的监测水平。
目前我国水资源污染越来越严重,水质恶化越来越严重,并且水资源环境恶化趋势明显,也就加剧了我国淡水资源紧张程度,严重影响我国经济的发展。
为了加强对水污染和水资源破坏的控制力度,对水资源进行有效的监管,提高关于水资源的科学管理和决策水平,加强对总氮总磷在线监测自动监测技术的研究与应用势在必行。
吸收国内外先进的总磷总氮监测成果与经营,切实结合本国实际情况,加大研究力度,切实自行设计和研发出一套总磷总氮的科学的先进的在线自动监测系统。
2总氮在线监测中存在的问题以对策探析总氮在线监测中存在的问题主要是T-N低于NH3-N的情况和K2S2O8的空白值不合理。
※※※※※采※※※※※谤∈※※柒|||环保与安全囊米※※※※※※※※※柒※※※柴际丕亿工V01.3lNQlJan.2008水环境中氮、磷含量的测定及方法研究进展程艳坤1,闫志谦1,伊丽丽:,张雪荣,(1.河北化工医药职业技术学院,河北石家庄050026;2.河北科技大学,河北石家庄050018)[摘要]概述了一些传统的氮、磷含量的测定方法及新方法的研究进展情况。
该方法与标准方法相比,大大简化了分别测定总氮、总磷的工作量和时间,测定结果令人满意。
[关键词]氮、磷测定方法;水质监测[中图分类号]0661.1[文献标识码]A[文章编号]1003—5095(2008)0卜0077一02氮、磷均是生物生长的必需元素,测定水中氮、磷含量,有助于评价水体被污染和自净状态。
大量的工业废水排入江河湖泊,致使废水中氮和磷的浓度大幅度升高,造成了水体的富营养化。
为了保护水质、控制危害,氮、磷的测定已成为对水质评价的重要指标。
1氮含量的测定水环境中氮的形态有氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、有机氮和总氮,前四者通过生物化学作用可以相互转化,总氮为前四者之和。
1.1氨氮水中氨氮是以游离氨㈣3)和离子氨㈣。
々形式存在的氮。
目的研究生活污水中铵态氮(NH。
+-N)的测定方法(见表1)。
在酒石酸和草酸作掩蔽剂的条件下,采用分光光度法进行测定。
表1氨氮的测定方}去一—————————————————。
————————————,———;——————————_:—:=—————————————一——亟丝堡直这型蕉直鲨垡筮盛清洁水:絮凝沉淀优点:灵敏、稳定工业废水:蒸馏法纳氏试剂分光光度法缺点:需作相应预处理望霉麓囊罐水融次瓣醚盼光列默熊蚕嚣霜淼处理蒸馏法气相分子吸收光谱法簇煮:幕荐相应预处理优点:小斋预处理一一氨选择性气敏电极法缺点:再现性及电极——麦佥崮在查间壁蒸馏法滴定法缕煮:籍蔫性差1.2亚硝酸盐氮亚硝酸盐氮@0。
一N)是氮循环的中问产物。
对水质总磷测定方法的研究引言:水质中的总磷含量是评价水体富营养化程度的重要指标之一、高含量的总磷会导致水体富营养化,引发蓝藻水华和水质恶化。
因此,对水质中总磷的准确测定方法的研究具有重要意义。
本文针对水质总磷测定方法进行综述和分析,以期更准确地评估水体的富营养化。
一、测定原理:水质总磷的测定方法主要涉及两个方面:磷的提取和磷酸盐的测定。
磷的提取是将水中的磷转变为可测定的形式,如抽提、酸消化等方法。
磷酸盐的测定则是通过化学反应,将提取后的磷转变为吸光度、荧光度、电导率、电位等信号进行测定。
二、传统测定方法:1.分光光度法:分光光度法是目前用得最多的传统测定方法之一、其基本原理是利用特定波长的光线照射样品,通过测量光线通过样品后的光强度的变化,得到样品中总磷含量的信息。
2.分光光度法:分子荧光法是一种非常敏感的测定方法,可以用于水质中低浓度磷的测定。
分子荧光法利用磷酸盐物质与特定试剂反应后形成的荧光物质产生的荧光强度与磷酸盐物质浓度成正比。
3.恒电位测定法:恒电位法是一种传统的电化学测定方法,其基本原理是利用电位差对样品中的磷浓度进行测定。
该方法具有简单、准确、快速的优点,但在水质中测定总磷时可能会受到其他的化学物质的干扰。
三、新型测定方法:1.离子色谱法:离子色谱法结合了高效液相色谱和分光光度测定的优点,可以分离和测定水中的无机磷和有机磷。
该方法具有高灵敏度、分离度好、重复性好等特点,但其操作复杂。
2.原子荧光法:原子荧光法是一种新型测定总磷的方法,其原理是样品中的磷经过原子化后,由原子能级跃迁产生荧光信号。
该方法具有快速、无污染、高灵敏度的特点。
3.光纤光谱法:光纤光谱法是一种基于光纤光谱技术的非接触式、实时监测方法,可以实现对水体中总磷浓度的准确测定。
该方法具有高灵敏度、实时性强、操作简便等优点。
四、总结与展望:当前,水质总磷测定方法已经有了不断的发展和改进,但对于不同类型水样的测定仍有局限性。
总磷水质在线自动监测仪总磷是指水体中的有机磷和无机磷的总和,是一种非常重要的水质指标之一、总磷含量过高会导致水体富营养化,引发蓝藻水华等环境问题,对水环境产生不可忽视的负面影响。
因此,发展一种高效准确的总磷在线自动监测仪对于环保事业具有重要意义。
总磷水质在线自动监测仪是一种能实时监测水体中总磷含量的仪器设备。
它通过先进的传感技术,将水体中的总磷成分直接转化为电信号,再通过一系列的数据处理和分析,最终得出准确的总磷含量。
与传统的手工监测方法相比,总磷水质在线自动监测仪具有持续、准确、高效等优点,大大提高了水质监测的精度和效率。
总磷水质在线自动监测仪的主要工作原理是基于化学传感技术。
常见的监测原理有荧光测量法、比色法和电化学法等。
其中,荧光测量法是较为常用的一种方法。
该方法利用荧光染料与总磷发生化学反应,产生荧光信号,并通过光电转换器将荧光信号转化为电信号,进而进行测量和分析。
该方法具有灵敏度高、响应速度快、分析范围广等优点,适合于总磷在线监测。
总磷水质在线自动监测仪的关键技术包括传感器技术、光电转换技术、数据处理和分析技术等。
传感器技术是关键的核心技术,包括荧光传感器、比色传感器等。
这些传感器能够将总磷成分转化为电信号,从而实现对总磷含量的监测。
光电转换技术是将荧光信号或比色信号转化为电信号的重要技术,包括光电二极管、光电倍增管等。
数据处理和分析技术能对得到的电信号进行分析、处理和整合,最终得出准确的总磷含量。
总磷水质在线自动监测仪可应用于水源地、河流、湖泊、水库、海洋等水体的监测。
它能够实时监测水体中总磷的含量变化,为环保部门提供重要的参考数据,及时采取措施进行治理和调控。
此外,总磷水质在线自动监测仪还可应用于工业废水处理、农田水体管理等领域,为相关部门提供科学的决策依据。
总磷水质在线自动监测仪的研发和使用还面临一些挑战。
首先,其复杂的传感器技术和数据处理技术需要进行不断的创新和改进,以提高监测的准确性和稳定性。
总磷水质在线自动监测仪的检测原理是怎样的
云传物联水质分析仪以水质传感器为核心,结合现代传感技术、自动测量技术、自动控制技术、网络传输技术与大数据分析处理技术,构建了一个综合性的小型在线自动监测系统。
系统基于“触摸屏+控制板+扩展板”的机构,加之丰富的扩展接口,可满足用户多样化的产品定制需求。
分析仪采用自主专利的“自动进样及剂量计量”和“自动进样”稀释技术;
加之优化的试剂配方,结合其他专有技术,灵敏度和测量稳定性得到了大幅提高。
该仪器已广泛应用于环保、水利、市政以及科研教育等领域。
工作原理
钼黄法+分光光度法
在高温、高压和酸性条件下,过硫酸盐分解出的原子态氧将试样中含磷化合物中的磷元素转化为正磷酸盐;
正磷酸盐与偏钒酸铵和钼酸铵形成磷钒钼黄络合物,于420nm波长处测量其吸光度并换算成相应的浓度值。
钼蓝法(“过硫酸盐+加热+紫外”消解+钼蓝分光光度法)
在加热和紫外照射条件下,过硫酸盐分解出的原子态氧将含磷化合物中的磷元素转化为正磷酸盐(测量正磷酸盐无需此步骤);
在酸性介质和锑盐条件下,正磷酸盐与钼酸铵反应生成的磷钼杂多酸被抗坏血酸还原成蓝色的络合物,于700nm波长处测定其吸光度并换算成相应的浓度值。
标签:
在线自动监测仪。
流动注射分析仪同时测定水样中总氮和总磷的分析流动注射分析仪(Flow Injection Analysis, FIA)是一种自动化的化学分析技术,它将样品、试剂和载气以一定的流速注入到特定的探测器中进行分析。
它具有高效、快速、灵敏度高的特点,已被广泛应用于环境监测、食品安全、药品分析等领域。
FIA技术在水样中总氮和总磷的测定中具有重要的应用价值。
水是生命之源,而水质的优劣直接关系到人类的健康和生存环境。
总氮和总磷是水体中的重要污染指标,它们来自于工业废水、生活污水、农业排放等多种渠道。
在水体中过量的总氮和总磷会导致水体富营养化、藻类过度生长等问题,严重影响水质和水生生态系统的健康。
对水样中的总氮和总磷进行快速、准确的测定显得尤为重要。
传统的总氮和总磷测定方法主要包括光谱法、光度法、质谱法等,但这些方法存在测定时间长、操作复杂、耗试剂多、灵敏度低等缺点。
相比之下,流动注射分析仪同时测定水样中的总氮和总磷具有以下优点:1.快速高效:FIA技术采用自动进样、自动混合、自动检测的方式进行分析,不仅操作简便、省时省力,而且大大缩短了分析周期,提高了分析效率。
2.灵敏度高:采用流动注射分析仪同时测定水样中的总氮和总磷,可以实现对微量组分的快速准确测定,灵敏度优于传统分析方法,能够满足对水样中微量总氮和总磷的测定要求。
3.试剂消耗少:FIA技术采用微量试剂进行分析,不仅减少了试剂使用量,还降低了实验成本。
4.自动化程度高:流动注射分析仪能够实现全自动化分析过程,无需人工干预,大大减少了操作失误的可能性,提高了分析结果的准确性和可靠性。
流动注射分析仪同时测定水样中总氮和总磷的关键步骤包括:进样、混合、反应和检测。
在进样环节,样品和试剂以一定的流速进入到FIA系统中;在混合环节,样品和试剂在分析池中进行混合反应;在反应环节,通过化学方法将总氮和总磷转化为特定的反应产物;在检测环节,利用光学、电化学或荧光等探测技术对反应产物进行定量测定。
水质总磷总氮在线自动监测技术的研究
目前我国面临水污染日益严重和水环境恶化趋势, 为了有效开展水污染控制和提高科学管理决策水平, 水和废水在线监测技术的研究及应用势在必行。
氮、磷营养物质的富集容易造成水体富营养化, 引起藻类及其他浮游生物的迅速繁殖, 使水体溶解氧含量
下降, 最终造成藻类、浮游生物、水生生物衰亡甚至绝迹, 因此总磷( TP) 、总氮( TN) 一直是水质常规监测的重要指标[1]。
我国的《地表水环境质量标准》( GB3838-
2002) 规定了湖库、河流的总磷和总氮水质标准与监测方法, 同时还在《污水综合排放标准》( GB8978-1996) 中规定了工业废水、污水处理厂排放废水、生活废水等污染源的排放标准与监测方法[2]。
但是传统的总磷、总氮监测采用手工采样和实验室人工检测的方法, 测量周期比较长, 手工操作复杂, 不能达到实时监测的目标[3- 4]。
因此, 本文在研究现有的国内外总磷总氮监测技术基础上, 自行设计和研发一套总磷、总氮在线自动监测系统, 实现了水质总磷总氮的快速、安全和稳定的在线监测, 对提高水质监测的监测水平以及减少引进国外价格昂贵的监测仪器等极具重要意义。
1 实验部分
1.1 仪器与试剂
1.1.1 仪器
TN- TP 在线监测仪器( 自行研制样机) ; 分析电子天平( FA2104N, 上海民桥精密科学仪器有限公司) ;电热恒温水浴锅( HZ- 9211K, 上海精宏实验设备有限
公司) ; 自动双重纯水蒸馏器( BSZ- 2, 上海博通) ; 不锈钢手提式压力蒸气灭菌锅( YXQ.SGD46, 广州市华南医疗器械有限公司分厂) ; PH 计( PHS- 3C, 上海蕾磁厂) 。
1.1.2 试剂
过硫酸钾溶液( 15mg/mL, AR 级, 国药集团化学
试剂有限公司) ; 四水合钼酸铵( AR 级, 广州化学试
剂厂) ; 酒石酸锑钾( AR 级, 汕头市光华化学厂) ; 氢
氧化钠溶液( 15mg/mL, AR 级, 广州化学试剂厂) ; 硫
酸溶液( 1: 3V/V, AR 级, 广州化学试剂厂) ; 盐酸溶液
( 1: 16V/V, AR 级, 广州化学试剂厂) ; 抗坏血酸溶液
( 24mg/mL, AR 级, 广州化学试剂厂) ; 磷标准溶液
( 500mg/L, 国家环境保护总局标准样品研究所) ; 氮标
准溶液( 500mg/L, 国家环境保护总局标准样品研究所) 。
无氨水: 在1000mL 蒸馏水中加入0.1mL 硫酸
( ρ=1.84g/mL) , 全玻璃蒸馏器中重蒸馏并弃去前
50mL 馏出液, 将馏出液收集在带有玻璃塞的玻璃瓶中。
钼酸盐溶液: 取12g 钼酸铵溶于700mL 水中, 另
取0.48g 酒石酸锑钾溶于100mL 水中, 将这两种溶液
在不断搅拌下先后缓缓倒入160mL 浓硫酸中, 并混
合均匀。
此溶液可稳定约2 个月。
1.2 实验方法
1.2.1 总氮分析方法
在线监测方法: 在水样中加入K2S2O8 溶液和
NaOH 溶液, 在85 ℃下紫外线照射, 水样中含氮化
合物被分解成NO3
- 。
被消解的水样冷却至一定温度
后, 分取一部分试样, 加HCl 调节至pH2~3 , 然后在220nm 波长处测量吸光度值, 并计算出水中的总氮
浓度值。
该方法的优点是在常压和低温条件下进行氧化分解。
国标方法( GB/T 11894- 1989) : 在60℃以上水溶
液中, 过硫酸钾可分解产生硫酸氢钾和原子态氧, 硫酸氢钾在溶液中离解而产生氢离子, 故在氢氧化钠的碱性介质中可促使分解过程趋于完全。
分解出的原子态氧在120~124℃条件下, 可使水样中含氮化合物的
氮元素转化为硝酸盐。
并且在此过程中有机物同时被氧化分解。
可用紫外分光光度法于波长220nm 和
275nm 处, 分别测出吸光度A220 及A275, 两者相减求出校正吸光度A。
1.2.2 总磷分析方法
在线监测方法: 采用紫外催化- 过硫酸钾氧化分
光光度法为测定方法, 其理论基础是光催化氧化技术, 当有机磷吸收紫外光后, 原有的C—P 键被破坏, 形成易于测量的正磷酸盐成分。
在水样中加入K2S2O8
溶液和硫酸溶液, 在95 ℃下紫外线照射, 水样中含
磷化合物被分解成PO4
3-。
试样冷却后分取一部分, 加
入抗坏血酸和钼酸铵溶液, 显色。
然后在700nm 波长处测量吸光度值, 并计算出水中的总磷浓度值。
该方法优点是可以在常温常压下进行。
国标方法( GB/T GB11893- 89) : 在中性条件下用
过硫酸钾( 或硝酸- 高氯酸) 使试样消解, 将所含磷全部氧化为正磷酸盐。
在酸性介质中, 正磷酸盐与钼酸铵反应, 在锑盐存在下生成磷钼杂多酸后, 立即被抗坏血酸还原, 生成蓝色的络合物。
该络合物在700nm 波长有较强吸收, 通过测量吸光度值, 计算出水中的总磷浓度值。
2 结果与讨论
2.1 在线监测仪器的工艺流程设计
研制的TNP inst 污水在线监测仪主要由样品采
集系统、反应器、质量控制与保证系统、检测器、系统控制设备和数据采集系统等6 部分组成, 其中系统控制、反应器、质量控制与保证是其设计重点。
监测仪器工艺流程如图1 所示。
2.1.1 系统控制设备
负责对反应器和检测器的控制、与人机交互设备
进行交互操作以及和计算机进行通信。
控制设备采用可编程控制器( PLC) 。
该系统所采用德国西门子公司生产的小型S7- 200 PLC, 其性能可靠、指令丰富、内置功能丰富、强劲的通讯能力和较高的性价比等特
点, 其突出特点是自由口通讯功能[5]。
通过设定自由通信协议, 可实现PLC 与个人计算机、打印机、触摸屏
等的互联通信。
2.1.2 反应器
将一定功率的紫外灯( 6W 或12W) 等作为辅助
消解的催化氧化器插入石英制样品反应池中, 反应池
容积大小为10.0 mL, 样品池外围采用电阻丝加热, 最高升温速率为25 ℃/min, 最高升温可达150℃。
2.1.3 紫外检测器
采用的分光光度计由光源、样品池、分光镜、滤光
片、检测器5 部分组成, 其工作过程是: 从光源灯发出的连续辐射光线直接照射在样品池上, 光线一部分被
吸收, 透过样品池的光通过分光镜上分光后, 一束光
传播方向不变, 通过880nm 滤光片后, 光线被P 探测
器接收并转化为相应的电信号; 另一束光转角90°, 通。