分类

水质参数测定仪

water quality analyser测定水中温度、溶氧、pH值、电导(包含盐度)、浑浊度、氨氮、亚硝酸盐等有关参数的仪器。

20世纪50年代开始,由于工业及环境工程的需要,各工业发达国家相继研制了各种水质参数传感器及配套仪表。80年代,已有电子计算机处理的智能化产品,能完成水质参数连续自动测量、记录,并按要求对水质进行控制、报警等。中国的水质参数测定仪起步于20世纪60年代,80年代已有智能化产品。

水质参数测定仪由传感器和电子配套部件组成。根据检测对象的不同,有测定温度、溶氧、pH值、电导、浑浊度、氨离子等传感器。传感器具有对某一项水质参数特别敏感的特性。在连续使用时,一般需配有搅拌、清洗、校正等辅助装置。电子部件一般由放大、非线性校正、温度补偿、数字显示、控制设定、报警、记录等部分组成。

图1 水温检测器示意图1.恒压源;2.测温电桥;3. 放大器; 4.显示器

温度检测传感器 采用热敏电阻或集成电路的温度传感器。原理是利用它们在不同温度下呈现不同的阻值或电势的特性,把它作为测量电桥的一个桥臂(图1)。当检测温度为0℃时,调至电桥输出平衡。当感受其他温度时,电桥输出发生偏移,

此差值经电子放大后指示出相应的温度值。通常,测量范围为0~50℃,误差小于±0.5℃。具有控制功能的温控仪误差小于±1℃。

图2 溶氧测量传感器结构示意图1.阴极;2.透氧薄膜;3.压膜圈;4.阳极;5.外套;6.电解液;7. 热敏电阻;8.本体

溶氧测量传感器 大多采用隔膜电极(图2),它的表面是一层极薄的有机氟薄膜。当水中的氧分子透过薄膜分子间隙到达电极的阴极表面,并与之化学反应,发生电量变化。该电量正比于水中的溶氧量,通过放大电路指示出水中的溶氧值。根据电极材料不同,可分为原电池型和极谱型。原电池型以银为阴极,铅为阳极,氢氧化钾溶液为电解液,组成一个原电池。该电池的电动势正比于水中的溶氧值。此类电极成本低,电路简单。但易老化,不使用时要保存在无氧水中。另一种是以铂或金作阴极,银与氯化银为阳极,以氯化钾溶液为电解液的极谱式电极。工作时,在阴阳极之间必须加一个约为0.7伏的工作电压。当水中的氧分子经过透氧薄膜到达阴极表面时,引起相应电化学反应:

在电极内形成扩散电流, 该电流的量值正比于水中的溶氧值,经过放大,即指示出水中的溶氧量。使用时采用空气定标法。它是利用空气中含氧量百分比恒定的特性,在每一温度值上空气中氧量值与水中的饱和溶氧值相对应,这样查核对应的饱和值表便可进行空气校正。通常,溶氧仪测量范围为0~20毫克/升,被测量水体允许温度为0~40℃。由热敏电阻作温差补偿时,仪器的测量误差小于±0.5毫克/升。

pH值测定仪 它的传感器是由甘汞电极和玻璃电极组成。甘汞电极的电极电位始终为常数,而玻璃电极在不同的pH值溶液里呈不同电势值。当两支电极浸入同一水中呈现的电势差值,即为水的pH值。使用前,一般均需采用9.01、6.86、4.01的标准溶液校正。误差只有±0.01。

电导测量传感器 由两片间隔一定距离的铂片作为极片烧结在玻璃支架上组成。当两极片间通有频率约1000赫兹、幅度稳定的交流电后,在水中两极间呈现一定的阻值,通过电极的电流值变化量,即指示出单位面积单位距离水的导电特性。电导单位为西门子,通常以微西门子来表达。测出海水的电导后,再经电导—盐度表,查出对应的海水盐度。在淡水中通过电导测量, 可以检测水中无机离子的污染量。

浑浊度测量传感器 采用光学方法测定。由电光源发出恒定的光量,经透镜折射成平行光线。穿过被测水体由硅光电池接受。根据感受到的光量大小,硅光电池输出不同的电量。电量的大小反比于水悬浮物质的含量,经过电路处理,在仪表上指示出浑浊度。在测量前,一般先用预先配制的不同标号的浑浊度标准液进行校正。

氨离子(NH4+)测量仪 测量水中氨离子浓度的传感器,是pH复合电极的派生产品。其电极结构见图3。它把pH仪测量电极的玻璃加工成平底结构,然后整支玻璃电极浸在氯化氨溶液里, 再在表面覆上一层能有效透过氨气的高分子材料薄膜, 即组成氨离子电极。当氨离子电极未感受到氨分子时, 内部溶液中的pH值为一个常数。当被测水中的氨离子透过薄膜与电极内溶液起反应, 使溶液中的pH值发生变化,经放大处理, 即显示水中的氨离子浓度。由于水中氨(NH3)、氨离子(NH4+)与氮(N)之间经常不断地进行着可逆反应, 而且相互间存在着一定的常数关系, 通过氨离子浓度的测定, 便可以推算出水中氨—氮的含量。

图 3 氨离子电极示意图1. 电缆; 2. 电极帽; 3. 氯化氨溶液; 4. 平底pH电极;5. 透氨薄膜