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水质快速检测技术

发布时间:2018-12-12 00:00 作者:中国标准物质网 阅读量:3296

一、水质测试盒

水质测试盒,亦称试剂盒、水质检测盒或水质分析盒等,是用于快速分析水中某些物质含量的一种检测工具。一般采用化学分析法,可将标准的分析方法简化,达到快速分析的目的。

水质测试盒的检测方法大致分为以下四类。

1.直接显色法使用时将相应试剂加入反应管中,使其充分溶解、反应,一定时间后,溶液呈现特殊的颜色,和标准色阶(或其他)对比可以得到待测浓度。

2.试纸法也是利用迅速产生明显颜色的化学反应定性或定量检测待测物质的一种方法,与直接显色法的不同仅在于把化学反应从反应管里移到试纸上进行。像pH试纸就是典型的这一类产品。

3.检测管法水质检测管可分为塑料检测管、吸附检测管、比长式检测管和真空检测管。塑料检测管法是将显色试剂做成粉状封装在毛细玻璃管中,再将其套封在聚乙烯软塑料管中。使用时先将塑管用手指捏扁,排出管中空气,插入水样中放开手指使水样吸入,再将试管中毛细管捏碎,数分钟内显色,与标准色阶比较测定。

吸附检测管法是将一支细玻璃管的前端置吸附剂,后端放置用玻璃安瓿瓶封装的试剂,中间用玻璃棉等惰性物质隔开,再将两端熔封。使用时将两端割开,抽入水样使待测物吸附在吸附剂上,再将安M瓶打碎让试剂与吸附剂上的待测物作用,观察吸附剂的颜色变化,与标准色阶对比读数。

比长式检测管法是将检测试剂置于惰性载体上并灌装于一支细玻璃管中,两端用玻璃棉堵塞,再将两端熔封。使用时将检测管两端割断浸入水样中,利用毛细作用吸入水样,观察颜色变化的长度,从刻度上读数。

真空检测管是以硼硅玻璃或石英玻璃为材质的试管,具有一定真空度,内置测试试剂,折断后可白动定量吸入待测水样,特定待测物与特定试剂发生化学显色反应,与标准色阶对比或电子比色计测定得到待测物浓度。真空检测管使用时在水样中折断前端毛细管,水样即自动吸入管中,实现自动定量采样和定量反应,从而保证了测试结果的高准确度和高精密度。同时,真空状态下更能有效地延长试剂的存储期,使检测管产品具备更好的商品性能。真空玻璃检测管法无论在操作简易程度还是色阶分辨率上都明显优于前几种方法,其特殊优势在于它的真空度控制。

2013年9月20日实施的中华人民共和国国家环境保护标准(HJ 659-2013)规定了测定水中氰化物、氟化物、硫化物、二价锰、六价铬、镍、氨氮、苯胺、硝酸盐氮亚硝酸盐氮磷酸盐和化学需氧量等污染物的真空检测管-电子比色法。方法原理是:将封存有反应试剂的真空玻璃检测管在水样中折断,样品自动定量吸入管中,样品中的待测物与反应试剂快速定量反应生成有色化合物,其色度值与待测物含量成正比。将化学显色反应的色度信号与待测物浓度间对应的函数关系存储于电子比色计中,测定后直接读出水样中待测物的含量。

4.滴定法一般为微型滴定,将标准滴定反应中使用到的试剂配好并封装,使用简单滴定工具代替传统的滴定管,并简化计算方法,操作方便快速。像硬度检测等通常采用这种方法。

水质测试盒种类繁多,按其可测参数可达几十种甚至上百种,而每一个具体参数又可以根据其使用的标准方法与量程分为几个规格,常见的水质测试盒为余氯测试盒、臭氧测试盒、硬度测试盒(钙镁离子测试盒)、二氧化氯测试盒、pH测试盒、氨氮测试盒、金属离子测试盒(铜、铁、锰、铬、铅、镉等)、非金属元素测试盒(砷、氟、磷等)等。

二、水质分析仪

水质分析仪一般用于现场水质快速检测,亦称水质检测仪或水质测定仪等。

水质分析仪要求反应快速、检测数据现场直读、携带方便、使用简单、坚固耐用、适应野外恶劣条件、检测指标和检测方法符合标准等。

水质分析仪按功能分为:单参数水质分析仪、多参数水质分析仪、便携式重金属测定仪、基于气相色谱法的便携式快速分析仪、水质毒性分析仪等。按测定项目来分,水质分析仪有几十种,如BOD测定仪、氨氮测定仪、总磷测定仪、浊度仪、pH计等。

1.单参数水质分析仪指主要检测一个水质参数的分析仪。根据测定项目不同,有多种单参数水质分析仪,如便携式浊度仪、pH计、溶解氧仪、单参数比色计等。以单参数比色计为例,其测定依据是朗伯一比尔定律,基于水样中被测物与显色剂反应生成有色化合物对电磁辐射有选择性吸收而建立的比色分析法。单参数比色计针对不同的水质指标,分几十种类型,对于不同的测定指标,比色计按照规范化的检测方法进行预先编程,将标准曲线存入比色计中,测定时无需自制标准曲线,可直接显示测量结果。单参数比色计根据测定项目分为很多种,如余氯分析仪、氨氮水质分析仪、二氧化氯分析仪、氟化物水质分析仪、磷酸根和总磷比色计等。

2.多参数水质分析仪

(1)基于电化学原理的多参数水质分析仪:一个分析仪可以选择安装不同的检测模块,测定不同的水质指标。连接不同的电极,测量pH、电导率、溶解氧,BOD以及氨、氟、硝酸盐、氯等。

(2)基于光度法的便携式多参数比色计或分光光度计:比色计的工作波长是固定的,分光光度计的波长是可调的。不同型号的多参数比色计的固定波长有一个到数个波长不等,可测试多个参数,可内置储存多种离子或参数的标准曲线,波长可自动转换,自动显示吸光度值、浓度值和测量参数。不同型号的仪器可测定的项目有所不同,测定指标可多达几十项。如pH、浊度、余氯、氟化物、氰化物、硫化物、氨氮、亚硝酸盐氮、溶解氧、六价铬、总硬度、铅、镉、砷、磷酸盐、挥发酚等。某些仪器配备恒温消解器,可用快速消解法现场检测COD。

(3)基于阳极溶出伏安法的便携式重金属测定仪:使用三电极系统,包括对电极、参比电极和工作电极,检测模块为多模块设计,检测项目可根据需要定制。可同时测量水中铜、镉、铅、锌、汞、砷、铬、镍、铁、钴等。优点:检测快速(几十秒),灵敏度高,检测限达到1ppb以下,检测结果与AAS法和ICP法具有良好的一致性,满足应急检测和常规监测的需求。

3. 基于气相色谱法的便携式快速分析仪是基于快速毛细管色谱技术与高灵敏的声学传感器相结合的一种高科技产品。分析仪采用快速气相色谱技术对混合物进行分离,化合物从色谱柱依次流出后,被表面声波检测器(SAW)检测到,在电脑上显示分析图以及全貌指纹图谱,能对数百种挥发性、半挥发性有机物进行定性定量分析。SAW是采用声表面波原理制造的检测器,检测器内的压电石英晶片上电极的信号发送端产生500MHz的表面声波,检测器表面对样品进行吸收,这样引起接受端的表面声波变化,这种变化被转化成相应的信号,与数据库中存储的大量谱库图谱进行比较、鉴别,以确定物质种类。

气体样品可以直接进行测定,对于液体或土壤样品,可使用专用的附件解析出样品蒸汽,再通过吸附和解析的方式导入进样口,然后通过色谱柱分离后到达表面声波检测器进行定性定量分析。快速分析仪检测速度快,可在10秒内完成分析,灵敏度可以达到ppb~ppt水平,操作简单,使用方便。

4. 便携式水质毒性分析仪有发光细菌法和化学发光法两种毒性检测方法。化学发光法采用增强型发光法分析技术,该技术基于在辣根过氧化酶的催化下发光试剂与氧化物发生化学反应的过程产生发光,加入增强剂之后,发光过程稳定可测。当样品中存在有毒物质时,便会影响该反应的进行,进而影响发光强度,通过发光强度的变化即可确定样品毒性强度。发光细菌毒性检测仪是一种基于生物传感技术的毒性检测系统,其工作原理是通过检测水质综合毒性对发光细菌发光强度的抑制率来确定水样的毒性强弱。该仪器使用发光细菌冻干试剂,当这些细菌处于有毒的环境中时,它们发出的光受到抑制,根据其光强度变化即可快速准确地测试出样品的毒性,可直接检测上千种潜在的毒性物质。其最大优点是可在现场快速方便地进行水质毒性(尤其是对于未知化学污染物)检测,一次试验能够定性鉴别被测水样中全部有毒物质。检测范围宽(包括铬、镉、铜、铅、镍、汞等重金属离子,DDT,有机磷等农药、洗涤剂、溶剂等有机和无机有毒物质),速度快,5~30分钟完成检测。它提供了一种有效应对突发供水污染(无论是故意破坏还是事故造成)的检测手段,已被美国环境保护署(EPA)作为推荐使用方法。

三、预制试剂

预制试剂是一类预先在生产厂完成某种分析所需几种试剂的称量、溶解、混合、分装等流程的化学试剂产品。用于水质快速检测的预制试剂产品有即开即用型化学试剂包或化学试剂套装。水质分析人员每次进行样品分析时,可以直接拆封使用所需的水质参数的预制试剂,并按照规定的标准分析流程进行操作,采用预存有标准曲线的分光光度计等分析设备,快速获得所需的分析数据,无需进行繁琐的化学试剂配制工作以及标准曲线的制作过程。由于采用统一的分析试剂以及标准的分析流程,水质分析使用预制试剂可获得理想的分析结果。

相关链接:水质快速检验的定义

文章来源:《水质理化检验》

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