作為一種專(zhuān)用于水質(zhì)分析的特定儀器分析技術(shù)，和其他儀器分析技術(shù)一樣，水質(zhì)在線(xiàn)分析儀器檢測(cè)技術(shù)的理論基礎(chǔ)也是根據(jù)水中待測(cè)物質(zhì)的物理化學(xué)或者生物化學(xué)性質(zhì)來(lái)測(cè)定物質(zhì)的組成及相對(duì)含量。根據(jù)測(cè)定的方法原理不同，主要可以分為電化學(xué)分析、光學(xué)分析、色譜分析、其他分析方法等4大類(lèi)。
電化學(xué)分析法(electroanalytical chemistry，也稱(chēng)電分析化學(xué)法)，是建立在物質(zhì)在溶液中電化學(xué)性質(zhì)基礎(chǔ)上的一類(lèi)分析方法，它是儀器分析方法中的一個(gè)重要分支。電化學(xué)分析測(cè)量系統(tǒng)是一個(gè)由電解質(zhì)溶液和電極構(gòu)成的化學(xué)電池，通過(guò)測(cè)量電池的電位、電流、電導(dǎo)等物理量，實(shí)現(xiàn)對(duì)待測(cè)物質(zhì)的分析。根據(jù)測(cè)定電化學(xué)參數(shù)的不同，電化學(xué)分析法又分為電位分析法、庫(kù)侖分析法、伏安分析法(包括極譜分析法)、電導(dǎo)分析法等。
電化學(xué)分析法原理的在線(xiàn)水質(zhì)分析儀器，是出現(xiàn)最早和應(yīng)用最普遍的一類(lèi)在線(xiàn)水質(zhì)分析儀器。其中，既有較為簡(jiǎn)單的傳感器形式的各種Ph/ORP(氧化還原電位)分析儀、電導(dǎo)率分析儀(目前在工業(yè)過(guò)程分析中應(yīng)用十分普遍的酸堿鹽濃度計(jì)，也都大多是采用電導(dǎo)檢測(cè)原理的在線(xiàn)分析儀器)、極譜法溶解氧分析儀、基于離子選擇電極法的氨氮、氯離子、硝酸鹽氮、亞硝酸鹽氮分析儀;也有結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的自動(dòng)化分析設(shè)備，如基于伏安分析法的各種重金屬分析儀，采用電位滴定原理的COD分析儀，高錳酸鹽指數(shù)分析儀，采用電導(dǎo)分析法的純水TOC(總有機(jī)碳)分析儀等。
光學(xué)分析法(optical analysis)，是以物質(zhì)發(fā)射或吸收電磁輻射以及物質(zhì)與電磁輻射相互作用(發(fā)光、吸收、散射、光電子發(fā)射等)來(lái)對(duì)待測(cè)樣品進(jìn)行分析的方法?？梢苑譃楣庾V法和非光譜法兩大類(lèi)。非光譜分析法，是基于物質(zhì)引起輻射的方向或物理性質(zhì)的改變，檢測(cè)被測(cè)物質(zhì)的某種物理光學(xué)性質(zhì)，進(jìn)行定量、定性分析的方法，非光譜分析法不考慮物質(zhì)內(nèi)部能量的變化，包括了折射法、散射光法等。光譜分析法，是以光輻射能與物質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)之間的內(nèi)在聯(lián)系或者以光譜或波譜的測(cè)量為基礎(chǔ)，利用物質(zhì)的光譜特征，進(jìn)行定性、定量及結(jié)構(gòu)分析的方法。按物質(zhì)能級(jí)躍遷的方式，光譜分析法又分為三種基本類(lèi)型：發(fā)光光譜法(包括分子熒光分析法、X射線(xiàn)熒光分析法等)、吸收光譜法(包括紫外可見(jiàn)分光光度法、紅外分光光度法等)以及散射光譜法(如最近比較熱門(mén)的拉曼散射光譜法)。
在線(xiàn)濁度分析儀是目前非光譜分析法在水質(zhì)在線(xiàn)分析技術(shù)最有價(jià)值的應(yīng)用。濁度是水質(zhì)凈化處理最重要的關(guān)鍵性工藝參數(shù)，它既可反應(yīng)水中懸浮物的濃度，同時(shí)又是人的感官對(duì)水質(zhì)最直接的評(píng)價(jià)，全球各國(guó)包括世界衛(wèi)生組織的飲用水標(biāo)準(zhǔn)都把濁度作為了一個(gè)必測(cè)的指標(biāo)。濁度的測(cè)量原理是利用光的散射原理，當(dāng)光束接觸到水中的懸浮物顆粒表面時(shí)，將會(huì)散射和吸收通過(guò)水樣的光線(xiàn)，散射光與入射光成90度直角時(shí)，散射光強(qiáng)度與濁度的大小成線(xiàn)性關(guān)系，通過(guò)檢測(cè)器測(cè)量散射光強(qiáng)度，同標(biāo)準(zhǔn)比較，就能獲得水樣的濁度值。目前市場(chǎng)上已經(jīng)有了數(shù)十種不同結(jié)構(gòu)、不同量程、不同測(cè)試精度、不同安裝方式的在線(xiàn)濁度分析儀器產(chǎn)品，可以滿(mǎn)足從潔凈度極高的膜過(guò)濾水到高污染、高懸浮物水樣濁度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。
目前，采用光譜分析法原理的水質(zhì)在線(xiàn)分析儀器是能夠測(cè)量水質(zhì)參數(shù)最多的一類(lèi)儀器，這其中，既有采用經(jīng)典比色法原理的總磷分析儀、總氮分析儀、氨氮分析儀、SO2分析儀、六價(jià)鉻、銅等重金屬分析儀;也有X射線(xiàn)熒光分析法原理的鉛、砷分析儀;還有紫外熒光原理的水中油(多環(huán)芳烴)分析儀等。最近，隨著化學(xué)計(jì)量學(xué)和光譜學(xué)的發(fā)展，采用全光譜掃描方法，可一次分析十多種水質(zhì)參數(shù)的多參數(shù)在線(xiàn)水質(zhì)分析儀也得到越來(lái)越多的應(yīng)用。
另外，隨著流動(dòng)注射分析技術(shù)的出現(xiàn)和大量應(yīng)用，也為提高“結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的自動(dòng)化分析設(shè)備或者裝置”這類(lèi)在線(xiàn)水質(zhì)分析儀器的分析速度，實(shí)現(xiàn)儀器快速自動(dòng)完成水樣采集、處理，試劑混合，乃至最終檢測(cè)提供了支撐。流動(dòng)注射分析(Flow Injection Analysis，縮寫(xiě)FIA)，是一種“非平衡態(tài)”化學(xué)分析技術(shù)，1974年由丹麥化學(xué)家魯齊卡(Ruzicka J)和漢森(Hansen E H)提出的一種創(chuàng)新的連續(xù)流動(dòng)分析技術(shù)。這種技術(shù)是把一定體積的試樣溶液注入到一個(gè)連續(xù)流動(dòng)的、無(wú)空氣間隔的試劑溶液(或水)載流中，被注入的試樣溶液在反應(yīng)管中形成一個(gè)反應(yīng)單元，并與載流中的試劑混合、反應(yīng)后，再進(jìn)入到流通檢測(cè)器進(jìn)行測(cè)定分析及記錄。整個(gè)分析過(guò)程中試樣溶液都在嚴(yán)格控制的條件下在試劑載流中分散，因此，只要待測(cè)水樣的注射方法，在管道中存留時(shí)間、溫度和分散過(guò)程等條件相同，不要求反應(yīng)達(dá)到平衡狀態(tài)就可以按照比較的方法，通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)溶液所繪制的工作曲線(xiàn)測(cè)出試樣溶液中被測(cè)物質(zhì)的濃度。
流動(dòng)注射分析技術(shù)的應(yīng)用，極大的提高了水樣分析速度。特別是隨著由具有良好耐腐蝕性能的聚乙烯、聚四氟乙烯等材料制成的微型管道系統(tǒng)的出現(xiàn)，儀器對(duì)樣品以及分析試劑的耐受性大大提高，擴(kuò)展了儀器對(duì)分析方法的適應(yīng)性，增加了可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分析的水質(zhì)參數(shù)，采用流動(dòng)注射技術(shù)的儀器小型化也成為現(xiàn)實(shí)。由于流動(dòng)注射分析技術(shù)具有可以把吸光分析法、熒光分析法、比濁法和離子選擇電極分析法等諸多分析方法的流程實(shí)現(xiàn)在管道中完成、需要的試劑量小、易于自動(dòng)連續(xù)分析的優(yōu)點(diǎn)，在水質(zhì)在線(xiàn)分析儀器領(lǐng)域得到了非常普遍的應(yīng)用，幾乎被所有非傳感器形式的在線(xiàn)水質(zhì)分析儀器所采用。
最近以來(lái)，為滿(mǎn)足對(duì)水中多種微量成分的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，色譜原理的在線(xiàn)水質(zhì)分析儀器開(kāi)始出現(xiàn)，在線(xiàn)離子色譜監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)水中高氯酸鹽和氯酸鹽、在線(xiàn)氣相色譜儀監(jiān)測(cè)水中VOCs(揮發(fā)性有機(jī)物)的都取得了成功的應(yīng)用。
其他原理的在線(xiàn)水質(zhì)分析儀器中，生物技術(shù)原理的產(chǎn)品占據(jù)了很大的份額，其中，發(fā)光細(xì)菌法生物毒性監(jiān)測(cè)儀、微生物燃料電池監(jiān)測(cè)生化需氧量和毒性，核酸酶重金屬特異性反應(yīng)監(jiān)測(cè)重金屬，酶底物法監(jiān)測(cè)大腸桿菌、ALP(堿性磷酸酶)法監(jiān)測(cè)細(xì)菌總數(shù)等原理和方法的在線(xiàn)水質(zhì)分析儀器最近幾年都開(kāi)始得到市場(chǎng)的認(rèn)可。
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