一直以來(lái)，在線水質(zhì)分析儀器技術(shù)都是沿著在線分析儀器研發(fā)制造技術(shù)和在線水質(zhì)分析儀器應(yīng)用技術(shù)兩個(gè)方面同時(shí)發(fā)展的。
根據(jù)ISO標(biāo)準(zhǔn)的定義，有兩種形式的在線水質(zhì)分析儀器：在線分析傳感器和比較復(fù)雜的自動(dòng)化分析設(shè)備或者裝置。
第一代的在線水質(zhì)分析儀器常常是以在線分析傳感器+顯示控制器的形式出現(xiàn)的，儀器通常結(jié)構(gòu)都比較簡(jiǎn)單，通過(guò)傳感器直接和被測(cè)水樣接觸獲得水質(zhì)指標(biāo)的數(shù)據(jù)。最初可以測(cè)量的水質(zhì)指標(biāo)，主要是一些簡(jiǎn)單的物理指標(biāo)和成分指標(biāo)，如水溫、電導(dǎo)率、PH、ORP、溶解氧等;接著是濁度、懸浮物濃度等光學(xué)原理的傳感器;隨著電化學(xué)分析技術(shù)的發(fā)展，氟離子、銨離子、硝酸鹽等多種離子選擇電極法原理的在線水質(zhì)分析傳感器也開(kāi)始進(jìn)入市場(chǎng)。由于傳感器和水樣直接接觸，無(wú)法像實(shí)驗(yàn)室人工分析時(shí)進(jìn)行樣品預(yù)處理及去除樣品中干擾物質(zhì)，在面對(duì)水質(zhì)復(fù)雜的水樣(高溫、高壓、含油、硫化物、重金屬、懸浮物、高鹽度、腐蝕性氣體等各種雜質(zhì))時(shí)的適用性受到很大局限，最初的測(cè)量對(duì)象主要是地表水、飲用水、市政污水以及工業(yè)純水等水質(zhì)情況較為簡(jiǎn)單的水體。
為了解決傳感器測(cè)量復(fù)雜水樣的適用性問(wèn)題，也為了實(shí)現(xiàn)一些實(shí)驗(yàn)室人工分析方法步驟比較繁瑣或者測(cè)試條件要求較高的水質(zhì)參數(shù)的自動(dòng)分析，隨著自動(dòng)控制技術(shù)的采用，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的在線水質(zhì)分析儀器-水質(zhì)自動(dòng)化分析設(shè)備或裝置開(kāi)始出現(xiàn)：儀器通過(guò)控制一整套的設(shè)備或裝置的自動(dòng)運(yùn)行來(lái)完成以前實(shí)驗(yàn)室人工分析的步驟，比如：過(guò)濾、加熱、加顯色劑、混合、測(cè)量等等;另外，為了保證長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)運(yùn)行的準(zhǔn)確度，還需要定時(shí)對(duì)儀器進(jìn)行自動(dòng)校準(zhǔn)，以及定期的人工維護(hù)。這一類在線水質(zhì)分析儀器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，多用于水質(zhì)成分指標(biāo)(TOC、SiO2、總磷、總氮、重金屬等)和評(píng)估性水質(zhì)綜合指標(biāo)(COD、堿度、硬度、生物毒性等)。
隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是分析化學(xué)、材料科學(xué)、電子科學(xué)以及包括計(jì)算機(jī)技術(shù)和通訊技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)在內(nèi)的系統(tǒng)工程成套自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展， 再加上水質(zhì)科學(xué)自身的發(fā)展與進(jìn)步，從以下介紹的多個(gè)維度共同推動(dòng)了在線水質(zhì)分析儀器技術(shù)的發(fā)展。
首先，在測(cè)量原理方面，除了傳統(tǒng)的電化學(xué)、光學(xué)、光電比色法原理，激光誘導(dǎo)擊穿光譜、混合多光譜分析、X射線熒光分析、三維熒光光譜、生物技術(shù)等各種新的測(cè)量原理被應(yīng)用到了在線水質(zhì)分析儀器;同時(shí)，流動(dòng)注射分析技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，使得儀器分析時(shí)間大大縮短，增強(qiáng)了在線分析技術(shù)實(shí)時(shí)性的優(yōu)點(diǎn)。
其次，水質(zhì)科學(xué)的發(fā)展，提出了“替代參數(shù)”的概念，為在線水質(zhì)分析儀器的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用開(kāi)拓了新的空間。水質(zhì)替代參數(shù)是指一類特定的水質(zhì)參數(shù)，可以綜合反映水體的某一類別的水污染情況或水處理過(guò)程中某些不能實(shí)現(xiàn)在線監(jiān)測(cè)而且實(shí)驗(yàn)室分析也非常繁瑣水質(zhì)參數(shù)的變化。目前，對(duì)飲用水水質(zhì)安全來(lái)講，反應(yīng)有機(jī)物總量及某些特定成分變化的綜合性指標(biāo)UV254是目前非常重要的水質(zhì)替代參數(shù)，可以通過(guò)UV254的實(shí)時(shí)測(cè)量，獲得和水中有機(jī)物污染相關(guān)的其他參數(shù)(如，COD、BOD、TOC等)的信息。由于能實(shí)時(shí)反映水質(zhì)的變化，測(cè)量“替代參數(shù)”的在線水質(zhì)分析儀器在水處理工藝過(guò)程控制中有著非常重要的價(jià)值。目前其他重要的在線水質(zhì)替代參數(shù)分析儀器還有：濁度、顆粒物、SDI(污染指數(shù))等。
第三，隨著材料科學(xué)的發(fā)展，在線水質(zhì)分析儀器傳感器的環(huán)境適應(yīng)性也得到了很大提高，表現(xiàn)為：高溫材料的采用，使得傳感器的最高工作溫度范圍不斷提高;傳感器材質(zhì)采用惰性的材料，可以耐受水中硫化氫、硫化物、高鹽、重金屬、油污染的探頭，可以耐受高強(qiáng)度核輻射的溶解氧和溶解氫探頭應(yīng)用于核電廠;采用鈦合金材料，可長(zhǎng)時(shí)間應(yīng)用于海洋監(jiān)測(cè)的傳感器等等。
另外，和所有儀器產(chǎn)品一樣，在線水質(zhì)分析儀器中執(zhí)行數(shù)據(jù)處理與通訊功能的硬件與軟件都采用了電子工業(yè)的最新技術(shù)。相對(duì)于最初的模擬電路，由于數(shù)字電路設(shè)計(jì)要比模擬電路相對(duì)簡(jiǎn)單、自動(dòng)化程度高，對(duì)設(shè)計(jì)人員的經(jīng)驗(yàn)水平要求也稍低，數(shù)字電路技術(shù)的采用和普及，使得儀器設(shè)計(jì)和批量生產(chǎn)的成本得以大幅下降，儀器的可靠性有了很大的提升。
目前的在線水質(zhì)分析儀器的控制器普遍具有了自動(dòng)運(yùn)算、統(tǒng)計(jì)、圖形顯示、趨勢(shì)分析等數(shù)據(jù)處理功能;同時(shí)，儀器一般具有自動(dòng)診斷、故障報(bào)警功能，方便儀器運(yùn)行及維護(hù)人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決儀器的問(wèn)題;儀器生產(chǎn)商采用通用控制器也已經(jīng)成為共識(shí)，同一種型號(hào)的控制器可以同數(shù)十種傳感器連接，由此給儀器生產(chǎn)企業(yè)和使用者兩方面都帶來(lái)了好處：儀器制造廠家可以實(shí)現(xiàn)控制器的大批量生產(chǎn)，取得規(guī)模效益;同時(shí)通用控制器降低了儀器技術(shù)服務(wù)的復(fù)雜程度，也降低了儀器生產(chǎn)廠家的服務(wù)成本;帶給在線分析儀器使用者的好處也是顯而易見(jiàn)的：在保證水處理生產(chǎn)正常運(yùn)行的同時(shí)，可以減少水質(zhì)分析儀器零備件的庫(kù)存壓力;通用控制器也讓操作者減少了學(xué)習(xí)的時(shí)間，可以更快更熟練的掌握儀器的使用及維護(hù)，提高生產(chǎn)效率;同時(shí)，新型的數(shù)字化傳感器可以被通用控制器自動(dòng)識(shí)別，具有“即插即用”功能，極大的減輕了安裝維護(hù)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。
在通訊及數(shù)據(jù)傳輸方面，RS232、RS485以及Profibus、Modbus等現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)和TCP/IP等網(wǎng)絡(luò)協(xié)議得到了普遍應(yīng)用，為實(shí)現(xiàn)水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸及水處理過(guò)程的自動(dòng)控制提供了支持。
最后，標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)一步支持了在線水質(zhì)分析儀器技術(shù)和行業(yè)的發(fā)展。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)在2003年制定的代號(hào)為ISO15839-2003的標(biāo)準(zhǔn)《水質(zhì)在線傳感器/分析設(shè)備-水質(zhì)規(guī)范和性能測(cè)試》,定義了在線水質(zhì)分析儀器的性能特征，建立了評(píng)估及測(cè)定性能特征參數(shù)的測(cè)試程序，這個(gè)通用性標(biāo)準(zhǔn)給在線水質(zhì)分析儀器的研發(fā)、生產(chǎn)及驗(yàn)收提供了依據(jù)。進(jìn)入21世紀(jì)以來(lái)的十多年中， 中國(guó)也發(fā)布了大量有關(guān)在線水質(zhì)分析儀器的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和一系列的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)布與實(shí)施，為在線水質(zhì)分析儀器的應(yīng)用與發(fā)展提供了技術(shù)上的可靠保證。
最新動(dòng)態(tài)
