在線水質(zhì)分析儀器的發(fā)展
進入21世紀以來，由于水資源短缺、水環(huán)境污染的問題日益嚴重，水工業(yè)同時迎來了水資源費上漲、飲用水水質(zhì)標準提高、廢水排放標準更加嚴格以及用水量及用水人口增加、水價上漲等諸多挑戰(zhàn)和機會；在法規(guī)的壓力和市場的推動下，淘汰粗放式的水處理及用水模式，采用更加*的過程控制系統(tǒng)以提高水處理效率、降低水處理及用水成本就成為了水工業(yè)的必然選擇；與此同時，水處理工業(yè)所涉及的過程控制系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備－在線水質(zhì)分析儀器及技術(shù)也得到了快速發(fā)展，儀器的穩(wěn)定性與可靠性有了很大提高、可以實現(xiàn)在線監(jiān)測的水質(zhì)參數(shù)越來越多、在線水質(zhì)分析儀器的功能也越來越*。國際標準化組織（ISO）在2003年制定了代號為ISO15839－2003的標準《水質(zhì)在線傳感器/分析設(shè)備-水質(zhì)規(guī)范和性能測試》,標準定義了在線水質(zhì)分析儀器的性能特征，建立了評估及測定性能特征參數(shù)的測試程序，這個通用性標準給在線水質(zhì)分析儀器的研發(fā)、生產(chǎn)及驗收提供了依據(jù)，從而為水工業(yè)行業(yè)，以在線水質(zhì)分析儀器為基礎(chǔ)的過程控制系統(tǒng)的進一步充分應(yīng)用提供了技術(shù)上的可靠保證。
在線水質(zhì)分析儀器研發(fā)及制造技術(shù)的發(fā)展情況
在線水質(zhì)分析儀器的發(fā)展主要表現(xiàn)為在線分析儀器研發(fā)制造技術(shù)和在線水質(zhì)分析儀器的應(yīng)用技術(shù)兩個方面：在研發(fā)及制造技術(shù)方面，隨著現(xiàn)代高科技技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是分析化學、材料科學以及包括計算機技術(shù)和通訊技術(shù)在內(nèi)的系統(tǒng)工程成套自動化技術(shù)的發(fā)展，在線水質(zhì)分析儀器的自身性能得到了極大提高，能實現(xiàn)在線檢測的水質(zhì)參數(shù)也不斷的增加。
首先，目前的在線水質(zhì)分析儀器在控制器的功能上普遍具有了自動運算、統(tǒng)計、圖形顯示、趨勢分析等數(shù)據(jù)處理功能；同時，儀器一般具有自動診斷、故障報警功能，方便儀器運行及維護人員及時發(fā)現(xiàn)和解決儀器的問題；現(xiàn)在采用通用控制器也已經(jīng)成為趨勢，同一種型號的控制器可以同數(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了好處：儀器制造廠家可以實現(xiàn)控制器的大批量生產(chǎn)，取得規(guī)模效益；同時通用控制器降低了儀器技術(shù)服務(wù)的復(fù)雜程度，也可以降低儀表生產(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的：在保證水處理工藝工程正常運行的同時，可以減少水質(zhì)分析儀器零備件的庫存壓力；通用控制器也讓操作者減少了學習的時間，可以更快更熟練的掌握儀器的使用及維護，提高生產(chǎn)效率；同時，新型的“數(shù)字化”傳感器可以被通用控制器自動識別，具有“即插即用”功能，極大的減輕了安裝維護人員的勞動強度。世界水質(zhì)分析儀器市場上重要的制造商美國哈希公司自2003年推出這種具有通用型控制器的在線水質(zhì)分析儀器及新型“數(shù)字化”傳感器以來，獲得了市場的廣泛認同，短短幾年時間，又生產(chǎn)出了數(shù)十種“數(shù)字166 化”傳感器，對在線水質(zhì)儀器的發(fā)展和應(yīng)用起到了很大的推動作用。
另外，對于一些需要復(fù)雜樣品前處理的水質(zhì)參數(shù)（如總磷、總氮、COD等），儀器都配置有成套的樣品預(yù)處理系統(tǒng)，在內(nèi)置的微處理器控制下，可以自動完成水樣過濾、高溫、高壓消解等一系列操作，極大的加快了分析速度，降低分析人員的勞動強度。在通訊及數(shù)據(jù)傳輸方面，RS232、RS485以及Profibus、Modbus等現(xiàn)場總線技術(shù)也在在線水質(zhì)分析儀器上得到了普遍應(yīng)用，為實現(xiàn)水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)的實時傳輸及水處理過程的自動控制提供了支持。最近，哈希公司還推出了具有遠程診斷功能的SC1000型在線水質(zhì)分析儀器通用控制器，一旦連接上GSM等通訊模塊，廠家的技術(shù)人員可以完成對儀器的遠程配置、診斷及軟件升級，非常方便。
其次，流動注射分析技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，使得儀器分析時間大大縮短；②同時，一些新的分析化學技術(shù)的的應(yīng)用，讓能實現(xiàn)在線監(jiān)測的水質(zhì)參數(shù)比以前擴展了許多，目前在環(huán)境監(jiān)測及水處理工藝中常用的水質(zhì)參數(shù)有：PH、電導(dǎo)率、溶解氧、濁度、SiO2、磷酸鹽、硬度、堿度、銅離子、氟離子、硫化物、水中油、氨氮、硝氮、總磷、總氮、CODCr、CODMn、TOC、鈉離子、SDI等；一些儀器還具有多參數(shù)同時測量的功能；最近還發(fā)展出以陽極溶出伏安法為原理的重金屬在線監(jiān)測儀器，可以測量大量的重金屬離子，測定靈敏度可達到μg/L級③；在電廠純水測量等場合，在線離子色譜儀也開始得到應(yīng)用。
另外，隨著材料科學的發(fā)展，在線水質(zhì)分析儀器傳感器的環(huán)境適應(yīng)性也得到了提高，具體的例子有：PH電極的工作溫度范圍不斷提高；可以耐受高強度核輻射的溶解氧和溶解氫探頭在核電廠得到了普遍的應(yīng)用等，據(jù)不*統(tǒng)計，已經(jīng)有超過500臺的這種在線溶解氧和溶解氫分析儀被安裝在核電廠水系統(tǒng)中；近年來還出現(xiàn)了一種新型的熒光法溶解氧分析儀，這種儀器不同于傳統(tǒng)的溶解氧分析儀，采用全新的一種不同于傳統(tǒng)電化學分析原理的熒光測量原理，無需更換電解液，維護需求最小，不會發(fā)生電極中毒；同時傳感器材質(zhì)采用惰性的聚丁烯合成橡膠，同水樣接觸的探頭其他部分采用耐腐蝕的316不銹鋼，可以耐受廢水中硫化氫、硫化物、重金屬、油污染，在諸如石化廢水等非常惡劣和復(fù)雜的廢水中都可以長時間正常使用。儀器用于監(jiān)測廢水中的溶解氧，可以實現(xiàn)廢水曝氣的自動控制，達到節(jié)能和環(huán)保的目的。