儀器分析法在水質分析中的應用

王曉偉

(湛江市商業技工學校，廣東 湛江 521001)

對于水質中的化學元素、元素組成和相對含量，采用儀器分析的方法，得到各類物理和化學特性結果。應用現代儀器，如半導體、微電子、原子能等，使得材料、生物部門發揮作用，并且在運用中也提升了儀器分析和化學分析的使用要求。

一、分析化學以及儀器分析方法的發展

伴隨著計算機技術和微電子技術的應用，分析化學通過測量和組分化學分析的方式，定量定性分析物質中元素和化合物的含量，這種科學技術囊括了半導體、微電子器件等新型的材料科學和環境科學、生物科學，如原子能的運用可以提高分析化學的功能[1]。分析化學的運用，是在經典分析化學發展基礎上發展而來。經過科學研究手段的運用。現代分析化學成為強有力的科學研究手段，對于物質的信息含量和物理組成進行分析。

(一)將經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，在進行光學分析法和電化學分析法、熱分析法結合的過程中，又衍生出分離方法和放射化學分析方法。前者是建立在待監測物質基礎上的信號輻射和能量的監測方法。運用分離的方法對于組分含量加以測定，獲得離子濃度，例如測定水的電導率、PH值，能夠利用測定重點溶液的電解質的分解，分析出指定滴定重點的電位數值。后者是測定物質的特性，如熱導、體積、質量等，將溫度的動態關系加以測定，用于熱力學分析和成分分析、化學反應機理分析。放射化學分析方法在使用過程中，根據核衰變過程中的放射性輻射來進行分析。將放射性同位素作為示綜，進行污染物的遷移轉化的研究。分離方法利用儀器，采用色譜法等進行結構、性質的分離，如對水樣的結構性質等，進行電泳技術的測定，將色譜加以分離，根據定量定性的分析結果，測定組分的性質，其中由于紅外輻射和紫外輻射得到的熒光，可以使用現代儀器進行復雜物質分離，對于問題的分析結果的精確性十分有效[2]。

(二)現代儀器經過發展目前是科學分析常用的工具。應用在直接檢測和信號分析等過程中。不同的分析方法有著不同的分析儀器，包括信號發生器、檢測器、輸入轉換器以及讀出裝置。信號發生器能夠對信號進行組分獲取，試樣本身由于發生的信號較為復雜，因此在類型性的信號轉換的過程中，采用單色器、光速切光器等，進行類型信號的輻射源的獲得；檢驗器將信號進行類型的轉換和檢測。例如分光光度計的光電管，可以進行光能到電能的轉換；信號處理器將檢測器出來的信號加以處理和加工，包括積分、放大、相加，都可以進行直流信號的精度轉換，也可以轉換為交流信號；讀出器將處理器中出來的信號進行讀取，轉換為人能夠讀出的信號，采用示波器、記錄儀等作為主要讀出裝置[3]。

二、水質分析中現代儀器的應用

現代儀器的使用隨著科學技術的進步得到拓展。當前在水質分析中運用原子熒光光譜法、氣相色譜法、分光光度法、電位法等相對來說已經較為普遍，從手動到半自動的方法運用，計算機和互聯網技術的融合，通過自動化技術的方式，完成在線檢測成為發展趨勢。水質分析檢測和科學研究有了現代科技力量的加入，正在向自動儀器分析的方向邁進。

(一)常規的水質檢測，采用分析儀器進行檢測，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。例如對于水中的汞含量，采用專用的儀器儀表就能得到檢測數值。例如利用原子熒光光譜法、原子吸光光譜法等，測定水質污染情況，對于多種元素加以檢出，檢測出的元素能夠包括無機微量和衡量元素。采用質譜檢測的方法，運用原子熒光光譜、分光光度計等現代儀器，獲取數據精度高、線性范圍廣，節省了大量樣品預處理和數據處理時間，提升了檢測工作效率。對于水質中的參數，包括葉綠素、藍綠藻、氨氮氣象參數，如雨量溫度濕度等可以進行水質監測，能夠有效的預防赤潮和藻類進行在線監測，具有耐腐蝕的優勢，對于污染源數據進行污水排放監測數據表的生成，對于污染源信息可以進行查詢[4]。

(二)以污水處理中的污水水質檢測為例，使用現代儀器進行水質分析，要考慮到污水處理系統中所具有的厭氧環境，使用化學加藥系統，采用phostrip工藝，最大限度地提高水質處理效率，達到降低磷菌含量的目的。

表1 現代儀器使用后進出水的水質概況

污水水質檢測中使用的現代儀器主要是分光光度計混凝實驗攪拌機，實驗的藥劑，除抗壞血酸、氯化鐵、聚合硫酸鐵等，還有過硫酸鉀試劑等。目前水質檢測中現代儀器聯用，構成高效聯用技術，已經能夠對多種元素進行形態分析。例如有學者對于地下水的電形態進行定量分析，目前采用連用質譜分析法不需要去除溶劑效應，就能夠得到較好的檢測分析結果，快速的分析出水中的污染物形態[5]。

(三)對于水質分析，采用專用的測量儀器。如濁度儀可以測定水樣渾濁程度，利用光散射法、光透過法；油分測定儀采用紫外吸收法和熒光法、紅外吸收法的原理，對于油分進行測定；測汞儀通過原子吸收和熒光測量的方法，以冷原子吸收和原子熒光方法，專門測量汞元素。對于水質測量中常見的BOD(生化需氧量)進行測定，運用電極測量儀得出監測數據；利用分光光度計進行化學需氧量(COD)的測量，將一定體積的待測的水樣，聯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，利用檢測器對于剩余的氧濃度進行測量，對比分析已知的濃度，求出TOD值(總需氧量)。對于水樣進行預處理，利用超聲波清洗器進行清洗，還有微波消解器也能夠發揮水質分析的作用。超聲波作用在液體中，氣泡破裂產生巨大的沖擊波，瞬態產生高溫，發生空化作用，達到對水質的破解作用，水中傳遞的能量振動有固有頻率，清除水質中的污染物[6]。

(四)當前基于物聯網和互聯網技術、無線通訊技術進行遠距離通信網絡聯接，使用在線分析技術進行水質監測，由云端服務平臺和各個終端加以連接，如進行水溫信號傳遞、光照強度傳感等。采用無線網關無線通訊模塊，ph值傳感模塊聯動的方法，已經通過一種垂向監測系統得以實現。該系統采用自動方式對水質進行監測。自測系統包括固定點設定，水樣自動深度采集等。

三、結束語

隨著環境保護的呼聲日益增高，全球對于生態環境的重要性都予以重視，特別是對水質問題，應對工業化規模加大、廢水產生惡劣影響的問題。對于水質進行分析，根據分析的情況采取有針對性的防治污染措施，是當前的重要課題。現代儀器分析技術的應用，不僅提高水質分析的精確度、靈敏度，而且在保證生活生產用水安全方面發揮巨大作用。對于現代儀器的工作原理和應用進行深入研究，對于促進水質分析工作的開拓和創新是有著巨大的技術支持力量的。因此在工業發展不斷邁進的當下，應加大研究力度，探索更加先進的現代分析儀器并加以推廣應用。