废水在线监测仪原理

一. 紫外可见分子吸收光谱分析

随着光学和电子技术的发展，基于电磁辐射与物质相互作用而建立的分析测试方法也得到了广泛的应用。凡是基于检测能量作用于被测物质后产生的辐射信号或所引起的变化的分析方法均可称为光化学分析方法。任何光分析方法都包含三个主要过程：1）能源提供能量；2）能量与被测物质相互作用；3）产生被检测的信号。按能源不同，光分析方法可分为红外、紫外、X光及化学发光；按被测物质来分，有原子光谱和分子光谱；按产生被检测的信号来分，有吸收、发射、散射、折射等。华时捷公司废水在线监测仪（氨氮在线监测仪、氰化物在线监测仪、COD在线监测仪、六价铬在线监测仪、总铜在线监测仪、总锰在线监测仪、总镍在线监测仪、总磷在线监测仪、总铬在线监测仪）在光化学分析中是应用紫外可见分子吸收光谱。 1. 1电磁辐射

整个电磁波包括无线电波、微波、红外光、可见光、紫外光、X射线等，有以下共同点：

c （1.1）

是波长，是频率，c是光在真空中的传播速度，约为31010cm/s。

其中近紫外光的波长为200～400nm，可见光的波长为400～750nm。 1. 2 紫外可见分子吸收光谱的产生

紫外可见分子吸收光谱是物质分子的外层电子吸收紫外、可见光发出的辐射能而产生的光谱。

1.2.1 朗伯－比尔定律

朗伯－比尔定律是光吸收的基本定律：当一束单色光穿过透明介质时，光强度的降低同入射光的强度、吸收介质的厚度、被测物质的浓度成正比。

II 10abc 或 lg0abc （1.2）

II0这里，I0是入射光强度；I是透射光强度；a是吸光系数；b是光通过透明物的距离，一般为吸收池厚度；c为被测物质的浓度。我们把lg用A表示，称为吸光度，此时（1.2）可表示为：

Aabc （1.3） 在一定条件下，吸光系数和吸收池厚度可以为常数，所以有：

Akc

II0 （1.4）

1.2.2 吸收光谱图

以波长为横坐标，吸光度为纵坐标绘制的图叫吸收光谱图（图1.1）。

A λ

λ

图1.1 紫外吸收曲线

max 在图1.1中，具有最大吸光度的波长称为最大吸收波长，一般用max表示，在max处（此处灵敏度最好），我们对被测物质进行吸收光谱测定，可以得到吸光度与被测物质浓度的工作曲线，可以进行定量分析。

1.3 定量分析

我们的紫外可见分子吸收光谱定量分析主要是用标准曲线法。标准曲线法是定量分析中最常用的方法，先配制一系列已知浓度的被测物质标准溶液，加入特定的缓冲剂和显色剂，形成在特定波长下具有明显紫外可见光吸收的物质，在同样测定条件，测定标准溶液吸光度，制作吸光度与被测物质浓度的标准曲线；然后，在试样溶液中也加入特定的缓冲剂和显色剂，形成在特定波长下具有明显紫外可见光吸收的物质，在同样测定条件，测定试样溶液吸光度，从标准曲线上计算试样溶液中被测物质的浓度。 1.3.1 标准曲线 A * * * * c1 c2 c3 c

图1.2 标准曲线

如图1.2所示，我们根据数据利用最小二乘法计算标准曲线的斜率k和截距b：

Akcb （1.5）

1.3.2 物质测定

在相同条件下，我们测得试样溶液的吸光度A1，由式（1.5）得：

csAsb （1.6） k这样，我们就可以测定到试样中被测物质的浓度cs了。

二. 极谱分析法

极谱分析是一种特殊形式的电解方法，它以小面积的工作电极与参比电极组成电解池，电解被分析试样的稀溶液，根据所得到的电压－电流曲线来进行分析。华时捷公司废水在线监测仪（总镉在线监测仪、总钴在线监测仪、总锗在线监测仪、总锌在线监测仪）在电化学分析中是应用示波极谱法。 2.1基本装置

在普通极谱法中，采用滴汞电极为工作电极（负极），饱和甘汞电极为参比电极（正极），铂丝电极为辅助电极，即三电极系统。 2.2 极谱波的形成

i c d

id i

a b ir E 图2.1 Cd 的极谱图

我们以镉Cd为例来说明极谱波的形成过程。

2.2.1 a—b段：此时外加电压没有达到Cd2+的分解电压，也就是说滴汞电极电位较Cd2+的析出电位为正，电极上没有Cd2+被还原，应该没有电流通过电解池，但此时仍有微小的电流通过电解池，称为残余电流ir。

2.2.2 b—c段：此时外加电压达到了Cd2+的分解电压，Cd2+在滴汞阴极上被还原析出金属镉，金属镉再与汞生成镉汞齐，同时，甘汞阳极的汞被氧化成氯化亚汞。此时电解池有电流通过。继续施加外加电压，滴汞电极表面附近的Cd2+迅速被还原，电解电流急剧上升。由于出现浓差极化现象，即滴汞电极表面附近的Cd2+的浓度低于溶液中Cd2+的浓度，使得溶液中的Cd2+不断向滴汞电极表面扩散，不断被还原，这样形成的电流称为扩散电流i。

2.2.3 c—d段： 当外加电压进行增加，使滴汞电极电位负到一定数值时，电流达到一个稳定值，以后不随电压的增加而上升，曲线上出现一个平台，此时电流达到极限值，称为极限扩散电流id。 有 id＝K·c (2.1) 即极限扩散电流与溶液中的Cd2+的浓度成正比，这就是极谱定量分析的依据。 2.3 示波极谱法

在示波极谱法中，汞的滴下时间一般为7～8s，在滴下时间的最后约2s区间，加依次扫描电压，一般为0.5V（扫描起始电压可以随意设定，一般为出峰前100～200mV）,每进行一次电压扫描，显示屏上就会出现一次极谱图。

2.3.1示波极谱峰

i

图2.2 Cd 的极谱图 E

2.3.2 定量分析

我们的示波极谱法定量分析主要是用标准曲线法。标准曲线法是定量分析中最常用的方法，先配制一系列已知浓度的被测物质标准溶液，加入特定的缓冲剂和催化剂，形成特定的物质，在同样测定条件，测定标准溶液极谱电流，制作极谱电流与被测物质浓度的标准曲线；然后，在试样溶液中也加入特定的缓冲剂和催化剂，形成特定的物质，在同样测定条件，测定试样溶液极谱电流，从标准曲线上计算试样溶液中被测物质的浓度。 2.3.2.1 标准曲线 i * * * * c1 c2 c3 c

图1.2 标准曲线

如图1.2所示，我们根据数据利用最小二乘法计算标准曲线的斜率k和截距b：

ikcb （2.2）

2.3.2.2 物质测定

在相同条件下，我们测得试样溶液的极谱电流is，由式（2.2）得：

csisb （2.3） k这样，我们就可以测定到试样中被测物质的浓度cs了。