技術(shù)文章
污水在線硝態(tài)氮分析儀的核心功能是連續(xù)、自動(dòng)監(jiān)測(cè)污水中硝態(tài)氮(以 NO??-N 計(jì))的濃度,其工作原理基于硝態(tài)氮的化學(xué)或物理特性,通過(guò)特定檢測(cè)方法將濃度轉(zhuǎn)化為可量化的電信號(hào)或光信號(hào),再經(jīng)數(shù)據(jù)處理輸出結(jié)果。目前主流技術(shù)路線包括紫外UV光譜法(如XTNO3-N-300型)、離子選擇電極法(如NOT-9000型)和流動(dòng)注射分析法(FIA),以下分述其原理及在線實(shí)現(xiàn)方式:
一、XTNO3-N-300型紫外UV光譜法硝氮分析儀
核心原理:利用硝態(tài)氮的紫外特征吸收
硝態(tài)氮(NO??)在220nm 紫外光下有強(qiáng)烈吸收(因硝酸根離子的電子躍遷特性),而水中有機(jī)物在 220nm 和 275nm 均有吸收,可通過(guò) 275nm 處的吸收值校正干擾(公式:A 有效 = A??? - 2×A???,消除有機(jī)物對(duì) 220nm 的疊加吸收)。根據(jù)朗伯 - 比爾定律,硝態(tài)氮濃度與校正后的吸光度成正比(C = k×A 有效,k 為校準(zhǔn)系數(shù))。
在線實(shí)現(xiàn)流程:
1,自動(dòng)取樣與預(yù)處理:
分析儀通過(guò)蠕動(dòng)泵抽取污水樣品,經(jīng)內(nèi)置過(guò)濾器(通常 0.45μm 膜)去除懸浮物,避免堵塞流路或干擾光路;部分設(shè)備會(huì)加入弱酸性試劑(如 H?SO?)抑制微生物活性,防止 NO??被還原。
2,檢測(cè)池反應(yīng)與吸光度測(cè)量:
預(yù)處理后的樣品進(jìn)入石英檢測(cè)池,儀器內(nèi)置雙波長(zhǎng)紫外光源(220nm 和 275nm)依次照射樣品,光電檢測(cè)器同步采集兩波長(zhǎng)下的吸光度(A???和A???)。
3,數(shù)據(jù)處理與輸出:
內(nèi)置算法自動(dòng)計(jì)算校正吸光度(A 有效),結(jié)合校準(zhǔn)曲線(通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)溶液預(yù)先標(biāo)定)轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮濃度,實(shí)時(shí)顯示并上傳數(shù)據(jù)(支持 4-20mA、RS485 等接口)。
二、NOT-9000型離子選擇電極法硝氮分析儀
核心原理:基于特定電極對(duì) NO??的選擇性響應(yīng)
硝態(tài)氮離子選擇電極(ISE)的敏感膜(通常為硝酸根選擇性材料,如季銨鹽類聚合物)對(duì) NO??有特異性識(shí)別能力。當(dāng)電極浸入樣品時(shí),NO??與膜表面發(fā)生離子交換,產(chǎn)生跨膜電位差,其值與樣品中 NO??活度的對(duì)數(shù)成正比(符合能斯特方程:E = E? + (RT/nF)×ln(a),a為 NO??活度,近似濃度)。
在線實(shí)現(xiàn)流程:
1,樣品預(yù)處理:
樣品經(jīng)過(guò)濾除懸浮物后,進(jìn)入恒溫反應(yīng)池(控制溫度 ±0.1℃,減少溫度對(duì)電位的影響),部分設(shè)備會(huì)加入離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)劑(ISA),固定溶液離子強(qiáng)度,使活度與濃度近似相等。
2,電位測(cè)量:
池中插入硝態(tài)氮 ISE 和參比電極(如 Ag/AgCl 電極),兩者組成原電池,電極儀實(shí)時(shí)測(cè)量電位差(E)。
3,濃度計(jì)算:
儀器通過(guò)內(nèi)置校準(zhǔn)曲線(用已知濃度標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)定E 與 lgC的關(guān)系),將電位差轉(zhuǎn)化為硝態(tài)氮濃度,同時(shí)補(bǔ)償溫度、pH(通常需控制 pH 5-9,避免 H?與 NO??競(jìng)爭(zhēng))等干擾。
4,電極維護(hù):
定期自動(dòng)用標(biāo)準(zhǔn)溶液校準(zhǔn)(兩點(diǎn)校準(zhǔn)),用專用清洗液(如稀硝酸)去除膜表面污染,延長(zhǎng)電極壽命(12個(gè)月)。
三、流動(dòng)注射分析法(FIA)
核心原理:通過(guò)化學(xué)反應(yīng)顯色,再測(cè)吸光度
利用硝態(tài)氮在特定條件下的化學(xué)還原性:在酸性介質(zhì)中,NO??被還原劑(如 Cd-Cu 柱)還原為 NO??,隨后與磺胺和 N-1 - 萘基乙二胺發(fā)生重氮偶合反應(yīng),生成紫紅色偶氮化合物,在 540nm 處有最大吸收,吸光度與硝態(tài)氮濃度成正比。
在線實(shí)現(xiàn)流程:
1,連續(xù)流路設(shè)計(jì):
樣品、還原劑、顯色劑通過(guò)蠕動(dòng)泵按比例注入密閉流路,經(jīng)混合圈充分混合,在反應(yīng)盤(pán)管中完成還原和顯色反應(yīng)(溫度控制在 25-30℃,加速反應(yīng))。
2,檢測(cè)與定量:
顯色后的溶液進(jìn)入紫外 - 可見(jiàn)檢測(cè)器,測(cè)量 540nm 處的吸光度,通過(guò)與標(biāo)準(zhǔn)溶液的吸光度對(duì)比,計(jì)算硝態(tài)氮濃度。
3,自動(dòng)化控制:
每檢測(cè)一定數(shù)量樣品(如 20 個(gè)),自動(dòng)注入空白和標(biāo)準(zhǔn)溶液校準(zhǔn);流路定期用稀酸清洗,防止還原柱失效(Cd 柱通常 3-6 個(gè)月更換)。
總結(jié):污水在線硝態(tài)氮分析儀的核心是將實(shí)驗(yàn)室方法自動(dòng)化,通過(guò)預(yù)處理、反應(yīng)、檢測(cè)和維護(hù)的全流程,實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守的連續(xù)監(jiān)測(cè),滿足污水廠硝化/反硝化工藝調(diào)控、環(huán)保排放監(jiān)管等需求。
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