線紫外光譜水質分析儀的知識

　　鑒于環境保護需求的增加和水質污染的日益嚴重，國家規定了多個水質污染物含量的標準。廣泛應用的水質參數主要有兩類：一類是直接反映水中的具體成分，如金屬離子的濃度等；另一類稱為替換參數，如COD、BOD、TOC等。替換參數能簡便迅速地反映水的物理、化學及微生物的特征。
　　
　　國內外有不少科研機構和專業廠商都在研究如何能在線地測定這些水質替換參數。目前，在線自動分析儀的主要技術原理有化學滴定法、電化學丈量法、可見和紫外分光光度法[7]。第1種方法的原理是通過化學滴定來確定水質參數的含量。其缺點是丈量時間過長、操縱維護復雜，運行本錢高，同時還會產生二次污染。第2種方法的原理是利用水中有機物在工作電極表面被氧化的同時，工作電極上將有電流變化，當工作電極的電位衡定時，電流的變化與水中的水質參數成線性關系。通過計算電流的變化便可測出水質參數。其主要特點是丈量速度快，儀器結構簡單，沒有二次污染。缺點是通過不同電化學法產生的電極電流變化只和一種替換參數有線性關系，和其他水質參數則存在非線性的關系。因此一般以電化學法為原理的在線分析儀只能丈量一種水質參數[2]。第3種方法是建立在吸收定律之上的一種利用被測物質的分子或離子對特征電磁輻射的吸收程度進行定量分析的方法。實驗證實，紫外吸光度能反映水中有機污染的程度，特別是對水中的一大類芳香族有機物和帶雙鍵有機物尤為靈敏。很多資料亦表明紫外吸光度和一些主要水質替換參數具有一定的相關性[4]，因此，通過分析紫外吸光度來獲得水質參數具有極為重要的理論與實際意義。該文介紹的是一種新型在線紫外光譜水質分析儀，以紫外分光光度法為原理，采集水樣在紫外區的全波段光譜，通過分析光譜數據的相關性，獲得全光譜中的特征光譜。然后利用智能軟件的算法分析光譜和各水質參數的關系，建立相關猜測模型。實驗結果表明，該水質分析儀有丈量速度快、精度高、跟蹤性能好、操縱簡便的特點，和同類產品相比具有極大的上風。
　　
　　系統丈量原理，該儀器就是一種以紫外分光光度法為原理的水質分析儀。和國外同原理的分析儀不同的是，國外儀器采用的光源只產生單一波長的光譜，這是由于紫外UV254與COD近似成線性關系，而其他波長和水質參數的關系則比較復雜。為了不喪失其他波長所提供的關于水質參數的有用信息，該儀器使用的光源產生250～470nm的光譜，通過智能軟件分析不同波長對水質參數變化的影響，建立兩者的關系模型。而且不少國外儀器在使用中或多或少會用到一些化學試劑。如日本DKK－TOA公司的幾款水質分析儀就是屬于這種類型。筆者設計的儀器在使用中則不需要任何化學試劑，因此能更迅速、直接地獲得各種水質參數。相比以往的各種水質分析儀，該系統具有丈量速度快、可重復性好、本錢低、不形成二次污染的優點。