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1、电厂水分析在线硅表和磷表基础知识及应用在线硅表和磷表是基于被测成分的光学特性，采用适当的装置，对被测成分 进行定性或定量分析的方法。本章重点介绍基于分光光度法原理的光学式分析仪 器。第一节硅表基础知识一、光的吸收定律10-KLC朗伯-比耳定律：-In / 丁 = aLC/ 0-1g %= KLC / 0透光率 T： T = Zz_ = e-aLC10吸光度 A：A =-gT = KLC二、影响分析精度的因素1.方法误差由分析方法决定的。(1)溶液浓度的影响:在浓度较高时，浓度与吸光度偏离比尔定律。(2)操作条件的影响：显色反响过程中，显色剂的用量、溶液的pH值、温度 和显色时间等都对光的吸收有
2、一定影响。严格控制操作条件，保证标准试样与被测试样操作条件一致，以保证测量 准确度。(3)干扰物质的影响：干扰物本身颜色；干扰物与显色剂生成有色物质；干扰 物与金属离子、显色剂生成稳定的无色物质。2）补充试剂：可进行试剂容量的调整、管路冲洗和试剂容器满的设定和操作。3）管路冲洗：按以下步骤清洗管路：准备一个烧杯，倒入250毫升去离子水, 在另一个烧杯中倒入100毫升10%的氨水。把试剂管R1浸入在氨水中。4）长期停运：仪器需要长期停运时进行此操作。按照程序，先进行管路清洗， 然后停运。5）测量/光度计测试子菜单：用该菜单，技术人员可以确认光度计是否处于良 好的运行状态。6）泵-其它:该功能允许
3、测试泵，混合器，排放和加热器是否处于良好的运行状O7）电磁阀：用于测试电磁阀是否正常工作。8）继电器：用于测试继电器的动作。9）逻辑输入：用于测试逻辑输入状态。4.故障处理1）故障原因分析故障原因系统不能运行启动/停止变送器测量不稳定，太局或太低校正、管路、泵、阀、光度计校准错误管路、泵、阀、光度计、试剂、校准溶液、校正编程。光度计不能运行或测量错误光度计2）故障处理问题原因处理方法启动/停止仪表停止系统报警，根据报警信息纠正问题。主电源切断将仪表连接到主电源上或接通保险丝。泵不能运行检查泵，在维护菜单注意开启泵，并检 查流量是否在正常范围内。更换泵。不规那么运行管路未清洗就启动泵，管路未充满
4、，。更换泵。管路管路有缺陷。更换管子管路堵塞。更换管子电磁阀电磁阀泄漏取下电磁阀，检查和清洗电磁阀不能翻开阀芯垫被粘住，必须取下清洗电磁阀不能关闭弹簧被卡住，需要取下清洗校准污染从堵塞处拆下清洗流量减小检查和调节流量（101/h）,如果管路堵塞，更换管子。校准标准溶液配制错误重新配制标准溶液标准溶液浓度错误重新配制标准溶液试齐试剂桶连接错误，试剂连接错 误检查流程图加入试剂比例错误检查泵的运行情况管路中细菌滋生在lg/1中加40毫升苯甲酸钠试剂管中有白色沉淀清洗管路，必要时用氨水溶液清洗。光度计不准确测量在维护菜单中进行光度计测试，仪器校 准后进入测量环节，测试参比值和测量 值，典型值见仪表操
5、作手册。第三节SWAN在线硅/磷表一、主要特点样水分配器：多通道系统，样水溢流、稳流，保证测量值的真实性； 通道选择阀：自动在各通道间随时或定时切换，实现 多点测量；智能蠕动泵：自动微量、定量加药和进样：七SWAN硅表选择波长为815nm的单色半导体冷光源 （LED）,其特点是灵敏度高、稳定性好、测量准确、光 源长寿命。但需要温度恒定。SWAN硅表将光度计置于 45温控室中。45 C温控室（反响线圈+光度计）：确保反响完全、 测量快速，每两次测量间隔只有2.5分钟。4-3 SWAN 硅表废水排放单元：虹吸排液，彻底干净、无机械易 损件；变送器：信号处理、数据显示与传输；校准单元：校准与离线测量
6、；自动零点校准：排空显色剂，每24小时一次，以排除样水浊度和杂色影响。 自动斜率校准（每周一次或编程）。离线测量：验证仪表，等同一台实验室仪器。自动空白校准（选项）：排除全部试剂本底影响。测量周期：每次测量循环:2.5分钟（自动）每个通道测量周期：15分钟（出厂值），可选10分钟和20分钟。 一个周期有6次测量：前4次作为冲洗但不显示测量值，后2次显示测量 值，以排除交叉污染和偶然因素，确保测量真实、可靠。 SWAN智能蠕动泵特点1）数控机械式的齿轮泵，转速可控可调，可以加速正转和反转。微量定量、无试剂腐蚀，转速稳定，长寿命；加速正转用于快速试剂填充和排除气泡；加速反转用于快速排空试剂，可在长
7、时间停机，或更换试剂防止污染时使 用；2）采用压力恒定的压力棒和连接件一体的泵管，安装更换操作简便、连接紧固 无漏液、泵管寿命长达1-2年。3）自动微调转速，确保试剂和样水定量加入、每个测量周期在2.5分钟内完成。光度计电温控阴离子交换柱空白校准还原剂 草酸 铝酸铉硫酸通道切换阀1 -4样水管排水排水4-4 SWAN硅表流程图二、测量原理硅酸盐连续测定仪是根据不同浓度硅铝蓝溶液对波长为815nm光的吸收度 不同的原理来设计的（Lange标准方法）。在低pH条件下，硅酸盐和磷酸盐与铝酸钱反响，分别生成黄色的硅铝酸和 磷铝酸。在硅铝酸被硫酸亚铁锈还原成多聚混合物之前，磷铝酸要被草酸还原。 第一步反
8、响（生成硅铝酸）的速度是相对缓慢的。但就整体来看，反响全过程还 是非常剧烈的。随着反响速度的提高，反响温度也相应提高，从而缩短了加热样 水的时间。所以硅酸盐连续测定仪装备了可自动调节至45%：的反响室。45 C时, 第一步反响只需2分钟便可完成。接下来的反响需要1分钟。再用30秒的时间 来加热样水。因此，全程反响时间不到5分钟。光度计也须保持在45%：恒温， 以防止温度变化带来的误差并减少温度对光学元件的影响。零点校准：样水和所有的试剂（铝酸除外）被引入光度计，因此没有兰色出现。零点补 偿样水色度。增益校准：在光度计内标准溶液替代了样水，和所有的试剂做常规测量。 空校准：样水通过强碱阴离子交换
9、器，去除样水中所有的硅元素，可以做空校准。 空校准是补偿硅本底（试剂中硅本底和配置试剂的水中的硅本底硅）o 样水要求：流速：10毫升/分钟，每一通道IL/h；水压：0.3 - 3 bar （4 - 43 PSI）；水温：5-45 （41 - 113 F）；固体悬浮物：小于10 ppm,无油脂。消除方法：添加掩蔽剂或将干扰物质从溶液中别离出去。2.仪器误差（1）光源的不稳定：电压或电流波动引起误差。解决方法：采用恒流源或双光 路系统。（2）光的单色性的影响：提高仪器的灵敏度和分析准确度，采用被测物质的最 大吸收单色光，光的单色性越好分析精度越高。滤光片的单色光比棱镜或光栅的单色性差，另外狭缝越宽
10、光的单色性越差, 但过窄光线太弱，不能满足测量的需要。（3）光电元件的光电转换特性的影响光电元器件光电池、光电管、光电倍增管等长期使用的老化及强光照射的疲 劳现象都影响光电转换的关系。（4）比色皿的影响：同组比色皿的材质、厚度、长度应相同，不要混用不同仪 器的比色皿，在紫外区时用石英比色皿。第二节Polymetron9210型在线硅表一、技术指标测量范围：0-1000 ppb 0 5000 ppb通道数：16;测量循环：10分钟/每通道；样水压力：0.2 6 bar；温度：硅铝黄法：5 50 硅钥兰法：5 35 水样流量：1020L/h；重复性：2%或0.5ppb；4-I Polymetron
11、 9210 型硅表检测下限:0.5ppb；分析频率：10分/样。1 仪表变送器箱2-样水液位检测器3-溢流容器4-样水16流量调节阀5-光度计测量槽6 .仪表主控制器箱7-测量电磁阀8 .仪表泵放置箱9-测量箱10-多路样水输入阀采样槽11-排放1X1-3-txW?3331 .溢流槽带液位检测器2 .流量调节阀3 .样水输入164 .光度计测量槽6.混合器马达7.磁性棒8 ,排放9 .试剂泵10 .校准液容器11 .校准泵12 .光度计13 .测量槽排放5.测量电磁阀图4-2 9210分析流程图二、测量原理1.分析流程分析流程见图4-2。9210能够分析达6个不同的样水。被分析的样水流量 的调
12、节通过一个针型阀（2）来实现。翻开电磁阀（5）,样水被引入测量槽（4）内。用微型泵（9）加入第1种试 剂，此时，在样水中所含的硅与铝酸盐反响，形成黄色的硅铝黄络合物，试剂反 应时间相对较长。加入草酸以防止磷酸的干扰。用硫酸亚铁钱将黄色的硅铝酸盐 络合物还原成兰色的硅铝兰络合物，反响结束后采用光度法测量。2.溶液配制试剂1：用一个带有2升刻度的烧瓶或长颈瓶，加入去离子水至2/3刻度处（含 硅量尽可能小）；在常规搅拌下，加入100克铝酸钠，直至所有的铝酸钠完全溶 解。在常规搅拌下，非常小心地加入90毫升浓硫酸，（用滴定管或类似的计量器具）； 再加入去离子水至2升刻度处。待冷却后，注入到9210硅表
13、所提供的2升试 剂容器中试剂2：所需药品：草酸（C2H2O4.2 H2O）, 80克，配制方法：用一个带有2升 刻度的烧瓶或长颈瓶，加入去离子水至2/3刻度处（含硅量尽可能小）：- 在常规搅拌下，加入80克草酸，直到它完全溶解；- 加入去离子水至2升刻度处，然后注入到9210硅表所提供的2升试剂容 器中。试剂3：所需药品：浓硫酸（H2so4浓度9597 %）, 25毫升铝盐六水合硫 酸亚铁镂（FeSO4. （NH4）2 SO4. 6 H2O ）, 40克（含硅量尽可能小）：- 在常规搅拌下，非常小心地加入25毫升浓硫酸；- 再加入40克硫酸亚铁钱，直到它完全溶解；- 加入去离子水至2升处，然后
14、注入到9210硅表所提供的2升试剂容器中。 标准贮备液：用Titrisol（Merck公司注册商标）标准贮备液，将1小瓶Titrisol Merck 9947 溶液全部倒入1升容量瓶中，用去离子水定容至刻度，使其浓度为1000mg/L （以Si计），相当于2139mg/L的SiCh,将该溶液稀释100倍，得到浓度为10mg/L的标准溶液（以Si计），相当于2L39mg/L的SiCh。校准溶液：用标准贮备液（21.39 mg/L）与去离子水稀释成适当浓度的母液，用浓 度的SiO2制备成各种校准溶液。21,39毫克/升 浓缩溶液 （毫升）校准溶液 ppb Si校准溶液 ppb SQ仪表测量范围10
15、501070 200 ppb20100213,90 200 ppb25125267.40 500 ppb50250534.80 1000 ppb三、仪器主要操作1 .功能显示arc | start menu整个使用界面由5个键和一个图像 最后测员的样水的名称（这里：样水1）当前时间（XX:XX）最后测量的样水的浓度浓度单位开始分析样水：SAMPLE 5 分析状态：取样，加药，测量.棒型图显示循环的状态最后的斜率和偏移校准，日期和时间功能键：ESC：取消数据输入或回到上一显示屏Enter：确认并进入F一步：功能键编程模式回到显示2启动/停运仪表o显示屏组成，而且配有数据，操作设置和趋势曲线的显示
16、这些信息分别显示在几 个屏幕中。2.仪表校准为了使仪表有良好的精度，必须定期校准仪表有三种校准方式：系统零点,系统斜率 系统的零点+斜率零点校准仪器不进行显色反响，进行零点校正。用浓度的SiO2标准溶液进行系统的斜率可以通过三种形式进行校准： 初始校准 手动校准 自动校准初始校准：当第一次运行仪表时，首先要对仪表进行初始校准，作为以后校准的参考。 所有手动或自动校准的结果将与初始校准的零点和斜率进行比拟，以判断校准是 否通过，由此通过错误信息显示。初始校准只能用手动方式实现。 进入主菜单MENU； 用Select功能键选择CALIBRATION（校准）”菜单并用Enter键 确认； 选择子菜单
17、EXECUTION PRIMARY（初始执行）并用Enter”键确认。斜率校准完成后是零点校准。棒型图上部显示校准类型：初始，手动或自动 如果想退出校准菜单和回到校准菜单，按ESC键。校准阶段显示如下： 标样注入 加药,测量 冲洗棒型图显示校准状态，校准结束，显示校准结果。初始校准结果：P =斜率值(ppb / Abs)Z二零点漂移值在千分之一 (milli-Abs)缺省值(default value)是按照测量范围(0- 1000或05000ppb)确定 的校准理想结果。手动校准：选择校准，进入菜单：按MENU键；用Select功能键选择CALIBRATION(校准)”菜单并按Enter键确
18、认；用Select功能键选择EXECUTION MANUAL CAL (手动执行校准)” 并按Enter”键确认。按Select键，选择EXECUTION SLOPE 执行斜率或EXECUTIONZERO执行零点”子菜单并按Enter键确认。自动校准：仪表按照设定的校准频率自动执行零点和斜率的校准。 按CALIBRATION校准”菜单 按PROGRAMMING编程”子菜单并按Enter键确认。首先要对零点校准频率、校准液浓度和选择自动校准或手动校准进行编程。零点校准频率(Offset interval)设置：根据所测定水样的最小浓度控制值、 确定零点校准频率，见下表所示。样水最小浓度频率 5
19、ppb24小时5 X 50 ppb72小时斜率校准日期设置： 选择BASE基准”为“day，WEEK周”菜单可以选择校准天数。例如：BASE:Day;week：smtwtfs5 日常校准SM*TW*FS,除周二和周四每天校准HOUR”菜单可以调整开始校准的时间）如07： 00o选择BASE基准”为“Hour”，“INTERVAL间隔”菜单允许调整校准 斜率的周期.斜率校准频率大约为1周（168小时）.手动-自动校准结果判断：手动或自动校准结束，仪表与主初始校准结果进行比拟，按照校准结果，可 以确认（0K）、重开始或退出校准。有三个区域：否决区，确认区，OK区。b p p /1 o50 后后七二
20、总 303050S： (%)20%50%1150%180%Rejection zoneConfirmation zoneZoileokConfirmation zoneRejection zoneOK区：校准斜率和零点值在参比值正常变化范围内在自动模式，仪表返回到测量状态；在手动模式下按OK确认，使仪表重新开始测量。确认区：校准斜率和零点值超出了参比值正常变化范围在自动模式，仪表按照上一次成功校准的参数进入测量状态；在手动模式下可选择“确认”或“取消”，进入测量状态。一般情况下, 需要重新进行手动校准。否认区：校准结果异常，说明仪器运行存在严重问题，如校准液浓度不准确、失 效等。自动校准模式下
21、，仪器停止运行并发出“警告”信息。手动模式下，可以取消（随上一次成功校准参数转到测量），或重新开始手 动校准。自动或手动校准参数查询：按“CALIBRATION校准”菜单按Paramters参数”子菜单并按Enter键确认。MANUAL /AUTOMATICCALIBRATIONDefault values:S = 760.0 0 = 0.00Primary calibiation :S = 694.001/01/010 = 0.0001/01/01Last calibration :S = 694.001J01/010 = 0.0001/01/01上图左图所示该屏幕可以显示校准缺省值（理论值）、初始校准参数和最后 的校准参数。，右图显示校准历史数据和以下信息:日期和小时类形：手动或自动斜率（Slope）和偏移（Offse）3.仪器维护和保养定期的维护和保养是保证仪表良好的运行条件，可进行补充试剂、管路清洗、 元器件工作状态测试等。仪器维护菜单包括以下内容：1）仪器启动/停运：用于仪器的初次启动和运行时的停运操作。该子菜单可进行样水流量的调整、试剂管路充满操作。