儀器分析法在水質(zhì)分析中的應(yīng)用

甘小英

重慶市地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局208水文地質(zhì)工程地質(zhì)隊(duì) 重慶 400000

1 分析化學(xué)以及儀器分析方法的發(fā)展

伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和微電子技術(shù)的應(yīng)用，分析化學(xué)通過測(cè)量和組分化學(xué)分析的方式，定量定性分析物質(zhì)中元素和化合物的含量，這種科學(xué)技術(shù)囊括了半導(dǎo)體、微電子器件等新型的材料科學(xué)和環(huán)境科學(xué)、生物科學(xué)，如原子能的運(yùn)用可以提高分析化學(xué)的功能。分析化學(xué)的運(yùn)用，是在經(jīng)典分析化學(xué)發(fā)展基礎(chǔ)上發(fā)展而來。經(jīng)過科學(xué)研究手段的運(yùn)用?，F(xiàn)代分析化學(xué)成為強(qiáng)有力的科學(xué)研究手段，對(duì)于物質(zhì)的信息含量和物理組成進(jìn)行分析。

（1）將經(jīng)典分析方法和儀器分析方法加以比較，其具有分析速度快、試樣用量少、靈敏度高的特點(diǎn)，在進(jìn)行光學(xué)分析法和電化學(xué)分析法、熱分析法結(jié)合的過程中，又衍生出分離方法和放射化學(xué)分析方法。前者是建立在待監(jiān)測(cè)物質(zhì)基礎(chǔ)上的信號(hào)輻射和能量的監(jiān)測(cè)方法。運(yùn)用分離的方法對(duì)于組分含量加以測(cè)定，獲得離子濃度，例如測(cè)定水的電導(dǎo)率、PH值，能夠利用測(cè)定重點(diǎn)溶液的電解質(zhì)的分解，分析出指定滴定重點(diǎn)的電位數(shù)值。后者是測(cè)定物質(zhì)的特性，如熱導(dǎo)、體積、質(zhì)量等，將溫度的動(dòng)態(tài)關(guān)系加以測(cè)定，用于熱力學(xué)分析和成分分析、化學(xué)反應(yīng)機(jī)理分析。放射化學(xué)分析方法在使用過程中，根據(jù)核衰變過程中的放射性輻射來進(jìn)行分析。將放射性同位素作為示綜，進(jìn)行污染物的遷移轉(zhuǎn)化的研究。分離方法利用儀器，采用色譜法等進(jìn)行結(jié)構(gòu)、性質(zhì)的分離，如對(duì)水樣的結(jié)構(gòu)性質(zhì)等，進(jìn)行電泳技術(shù)的測(cè)定，將色譜加以分離，根據(jù)定量定性的分析結(jié)果，測(cè)定組分的性質(zhì)，其中由于紅外輻射和紫外輻射得到的熒光，可以使用現(xiàn)代儀器進(jìn)行復(fù)雜物質(zhì)分離，對(duì)于問題的分析結(jié)果的精確性十分有效[1]。

（2）現(xiàn)代儀器經(jīng)過發(fā)展目前是科學(xué)分析常用的工具。應(yīng)用在直接檢測(cè)和信號(hào)分析等過程中。不同的分析方法有著不同的分析儀器，包括信號(hào)發(fā)生器、檢測(cè)器、輸入轉(zhuǎn)換器以及讀出裝置。信號(hào)發(fā)生器能夠?qū)π盘?hào)進(jìn)行組分獲取，試樣本身由于發(fā)生的信號(hào)較為復(fù)雜，因此在類型性的信號(hào)轉(zhuǎn)換的過程中，采用單色器、光速切光器等，進(jìn)行類型信號(hào)的輻射源的獲得；檢驗(yàn)器將信號(hào)進(jìn)行類型的轉(zhuǎn)換和檢測(cè)。例如分光光度計(jì)的光電管，可以進(jìn)行光能到電能的轉(zhuǎn)換；信號(hào)處理器將檢測(cè)器出來的信號(hào)加以處理和加工，包括積分、放大、相加，都可以進(jìn)行直流信號(hào)的精度轉(zhuǎn)換，也可以轉(zhuǎn)換為交流信號(hào)；讀出器將處理器中出來的信號(hào)進(jìn)行讀取，轉(zhuǎn)換為人能夠讀出的信號(hào)，采用示波器、記錄儀等作為主要讀出裝置。

2 水質(zhì)分析中現(xiàn)代儀器的應(yīng)用

現(xiàn)代儀器的使用隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步得到拓展。當(dāng)前在水質(zhì)分析中運(yùn)用原子熒光光譜法、氣相色譜法、分光光度法、電位法等相對(duì)來說已經(jīng)較為普遍，從手動(dòng)到半自動(dòng)的方法運(yùn)用，計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的融合，通過自動(dòng)化技術(shù)的方式，完成在線檢測(cè)成為發(fā)展趨勢(shì)。水質(zhì)分析檢測(cè)和科學(xué)研究有了現(xiàn)代科技力量的加入，正在向自動(dòng)儀器分析的方向邁進(jìn)[2]。

（1）常規(guī)的水質(zhì)檢測(cè)，采用分析儀器進(jìn)行檢測(cè)，得到生化需氧量、COD值、TOD值等，通過特殊的儀器獲得油分度、渾濁度等。例如對(duì)于水中的汞含量，采用專用的儀器儀表就能得到檢測(cè)數(shù)值。例如利用原子熒光光譜法、原子吸光光譜法等，測(cè)定水質(zhì)污染情況，對(duì)于多種元素加以檢出，檢測(cè)出的元素能夠包括無機(jī)微量和衡量元素。采用質(zhì)譜檢測(cè)的方法，運(yùn)用原子熒光光譜、分光光度計(jì)等現(xiàn)代儀器，獲取數(shù)據(jù)精度高、線性范圍廣，節(jié)省了大量樣品預(yù)處理和數(shù)據(jù)處理時(shí)間，提升了檢測(cè)工作效率。對(duì)于水質(zhì)中的參數(shù)，包括葉綠素、藍(lán)綠藻、氨氮?dú)庀髤?shù)，如雨量溫度濕度等可以進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測(cè)，能夠有效的預(yù)防赤潮和藻類進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)，具有耐腐蝕的優(yōu)勢(shì)，對(duì)于污染源數(shù)據(jù)進(jìn)行污水排放監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表的生成，對(duì)于污染源信息可以進(jìn)行查詢。

（2）以污水處理中的污水水質(zhì)檢測(cè)為例，使用現(xiàn)代儀器進(jìn)行水質(zhì)分析，要考慮到污水處理系統(tǒng)中所具有的厭氧環(huán)境，使用化學(xué)加藥系統(tǒng)，采用phostrip工藝，最大限度地提高水質(zhì)處理效率，達(dá)到降低磷菌含量的目的。

（3）對(duì)于水質(zhì)分析，采用專用的測(cè)量?jī)x器。如濁度儀可以測(cè)定水樣渾濁程度，利用光散射法、光透過法；油分測(cè)定儀采用紫外吸收法和熒光法、紅外吸收法的原理，對(duì)于油分進(jìn)行測(cè)定；測(cè)汞儀通過原子吸收和熒光測(cè)量的方法，以冷原子吸收和原子熒光方法，專門測(cè)量汞元素。對(duì)于水質(zhì)測(cè)量中常見的BOD（生化需氧量）進(jìn)行測(cè)定，運(yùn)用電極測(cè)量?jī)x得出監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)；利用分光光度計(jì)進(jìn)行化學(xué)需氧量（COD）的測(cè)量，將一定體積的待測(cè)的水樣，聯(lián)同載體儀器加入到燃燒管中，給與催化和高溫條件，燃燒后消耗了部分氧氣，利用檢測(cè)器對(duì)于剩余的氧濃度進(jìn)行測(cè)量，對(duì)比分析已知的濃度，求出TOD值（總需氧量）。對(duì)于水樣進(jìn)行預(yù)處理，利用超聲波清洗器進(jìn)行清洗，還有微波消解器也能夠發(fā)揮水質(zhì)分析的作用。超聲波作用在液體中，氣泡破裂產(chǎn)生巨大的沖擊波，瞬態(tài)產(chǎn)生高溫，發(fā)生空化作用，達(dá)到對(duì)水質(zhì)的破解作用，水中傳遞的能量振動(dòng)有固有頻率，清除水質(zhì)中的污染物[3]。

（4）當(dāng)前基于物聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、無線通訊技術(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接，使用在線分析技術(shù)進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測(cè)，由云端服務(wù)平臺(tái)和各個(gè)終端加以連接，如進(jìn)行水溫信號(hào)傳遞、光照強(qiáng)度傳感等。采用無線網(wǎng)關(guān)無線通訊模塊，ph值傳感模塊聯(lián)動(dòng)的方法，已經(jīng)通過一種垂向監(jiān)測(cè)系統(tǒng)得以實(shí)現(xiàn)。

3 結(jié)語

隨著環(huán)境保護(hù)的呼聲日益增高，全球?qū)τ谏鷳B(tài)環(huán)境的重要性都予以重視，特別是對(duì)水質(zhì)問題，應(yīng)對(duì)工業(yè)化規(guī)模加大、廢水產(chǎn)生惡劣影響的問題。對(duì)于水質(zhì)進(jìn)行分析，根據(jù)分析的情況采取有針對(duì)性的防治污染措施，是當(dāng)前的重要課題?，F(xiàn)代儀器分析技術(shù)的應(yīng)用，不僅提高水質(zhì)分析的精確度、靈敏度，而且在保證生活生產(chǎn)用水安全方面發(fā)揮巨大作用。對(duì)于現(xiàn)代儀器的工作原理和應(yīng)用進(jìn)行深入研究，對(duì)于促進(jìn)水質(zhì)分析工作的開拓和創(chuàng)新是有著巨大的技術(shù)支持力量的。因此在工業(yè)發(fā)展不斷邁進(jìn)的當(dāng)下，應(yīng)加大研究力度，探索更加先進(jìn)的現(xiàn)代分析儀器并加以推廣應(yīng)用。