1、在線分析儀表在線分析儀表的基礎知識在線分析儀器(on-line analyzers),又稱過程分析儀器(process analyzers)，或質量監測儀表（quality monitoring instrument），是指直接安裝在工業生產流程或其它源液體現場。對被測介質的組成或物性參數進行自動連續測量的儀器。在線分析儀器廣泛應用于工業生產的實時分析和環境質量及污染排放的連續監測。分析儀表是對物質的成分及性質進行分析和測量的儀表。在現代工業生產過程中，必須對生產過程的原料、成品、半成品的化學成分（比如水分含量、氧分含量）、密度、Ph值、電導率、等進行自動檢測并參與自動控制，以達到優質高產、降

2、低能源消耗和產品成本，確保安全生產和保護環境的目的。2分析的方法有兩種類型，一種是定期采樣并通過實驗室測定的實驗分析方法（這種方法所用到的儀表稱為實驗室分析儀表或離線分析儀表）。另一種是利用儀表連續測定被測物質的含量或性質的自動分析方法（這種方法所用到的儀表稱為過程分析儀表或在線分析儀表）。分析儀表基于多種測量原理，在進行分析測量時，需要根據被測物質的物理或化學特性來選擇適當的檢測手段和儀表。按照使用場合來分，分析儀表又分為實驗室分析儀表、在線分析儀表（有些書中也叫過程分析儀表、自動分析儀表）。在線分析儀表都采用現場安裝方式，它可以自動采樣、預處理，自動分析、信號處理以及遠傳，是專門用于生產過

3、程的檢測和控制，在過程控制中起著常規儀表不可替代的重要作用。3在線分析系統的構成在線分析儀表(on-line analyzers)又稱過程分析儀表(process analyzers),是指直接安裝在工藝過程中,對物料的組成成分或物性參數進行自動連續分析的一類儀表。通常在線分析儀表（一般安裝在分析小屋或專門的保護裝置中）和樣品（有氣體、液體、固體）預處理裝置（一般安裝在取樣點附近）共同組成一個在線測量系統，以保證良好的環境適應性和高可靠性，其典型的基本組成圖如下圖所示。4取樣及前級預處理裝置預處理裝置分析儀表本體上位機 （DCS）公用系統（包括：儀表空氣、蒸汽、冷卻水、電源等樣品管線儀表空氣、

4、蒸汽、冷卻水、管線電源、信號線虛線框內為分析小屋或專門保護裝置樣品來自工藝管線5取樣裝置從生產設備中自動快速地提取待分析的樣品，前級預處理裝置對該樣品進行初步冷卻、除水、除塵、加熱、氣化、減壓和過濾等處理，預處理裝置對該樣品進行進一步步冷卻、除水、除塵、加熱、氣化、減壓和過濾等處理，還實現流路切換、樣品分配等功能，為分析儀儀表提供符合技術要求的樣品。公用系統為整個系統提供蒸汽、冷卻水、儀表空氣電源等。樣品經分析儀表分析處理后得到代表樣品信息的電信號通過電纜遠傳到DCS。6在線分析儀表的分類在線分析儀表分類方法有很多種，常見的分類主要有：按測定方法分: 光學分析儀器、電化學分析儀器、色譜分析儀器

5、、物性分析儀器、熱分析儀器等。按被測介質的相態分:氣體分析儀和液體分析儀。其中氣體分析儀表包括紅外線分析儀、熱導式氣體分析儀（氫表、氬表）、氧化鋯、磁力機械氧分析儀、熱磁式氧分析儀、磁壓式氧分析儀、激光煙氣分析儀、折射儀、硫比值分析儀、微量水、微量氧、CEMS煙氣分析儀、烴分析儀、色譜分析儀、質譜分析儀、拉曼光譜分析儀等等。7液體分析儀表主要是常見的水分析儀表包括PH計、電導儀、COD、DO、TOC、ORP、濁度計、氨氮分析儀、水中油、余氯分析儀等等。以上分類方法不是絕對的，比如電容式微量水分儀既可以測量氣體中的微量水分又可以處理液體中的微量水分。但是習慣上把它歸在氣體分析儀表中。我公司UIO

6、裝置使用的在線分析儀表主要有PH計、電導儀、COD、DO、ORP、濁度儀、余氯儀、硅表、鈉表、可燃氣體檢測器、有毒氣體檢測器、CO分析儀、氧化鋯、CEMS煙氣檢測等。8在線分析儀表常用的濃度單位在線分析中氣體濃度的表示方法有:摩爾分數、體積分數、質量濃度、質量分數、物質的量濃度等。在線分析儀表中最常用的是體積分數。摩爾分數：即待測組分的物質的量與混合氣體中各組分物質的量的總和之比。常用的單位是%、10-6、10-9，即我們以前常用的% vol(摩爾百分比)、ppm mol、ppb mol。體積分數：即待測組分的體積與混合氣體中各組分體積的總和之比。常用的單位是%、10-6、10-9，即我們以前

7、常用的% vol(體積百分比)、ppm vol、ppb vol。9對于理想氣體來說，摩爾分數=體積分數，因為在標準狀態下1 mol任何氣體的體積都是22.4升。質量濃度：即待測組分的質量與混合氣體（或夜體）的體積之比。常用的單位是kg/m3、g/m3、mg/m3、mg/l、g/l。質量分數：即待測組分的質量與混合氣體（或液體）中各組分的質量總和之比。常用的單位是%、10-6、10-9，即我們以前常用的% wt(質量百分比)、ppm wt、ppb wt。氣體分析中，一般不單獨使用質量分數表示方法，僅用于氣體和液體混合物濃度之間的相互換算。10濃度單位換算后單位需乘的換算系數說明mg/m3g/Lp

8、pm volppm wt124.04/M0.8301M氣體組分的摩爾質量，g24.0420，101.325KPa下，1mol氣體分子的體積，L，24.02=22.4【（273.15+20）273.15】0.8301=24.0428.9628.96干空氣的摩爾質量，gppm volmg/m3g/Lppm volM/24.04M/24.04M/28.96ppm wtmg/m3g/Lppm vol1.20471.204728.96/M1.2047=10.8301氣體濃度單位換算表1（20、101.325KPa下，空氣中）11在線分析儀表的主要性能指標在線分析儀表的性能指標含義廣泛，但大體上可以分成兩

9、類。一類性能指標與儀器的工作范圍和工作條件有關。工作范圍主要是指測量對象、測量范圍等；工作條件包括環境條件、樣品條件、供電供氣要求，儀表的防爆性能和防護等級等。另一類性能指標與儀器的分析信號，即儀器的響應值有關。這類指標主要有靈敏度、檢出限、重復性、準確度、分辨率、穩定性、線性范圍、響應時間等。12PH計PH是拉丁文“Pondus hydrogenii”一詞的縮寫，用來量度物質中氫離子的活性。PH值：在中性溶液中，氫離子H+和氫氧根離子OH的濃度都是107mol/L。如：假如有過量的氫離子H+，則溶液呈酸性。酸是能使水溶液中的氫離子H+游離的物質。同樣，如果氫離子H+并使OH離子游離，那么溶液

10、就是堿性的。所以，給出H+值就足以表示溶液的特性，呈酸性堿性，為了免于用此分子濃度負冥指數進行運算，生物學家澤倫森（Soernsen）在1909年建議將此不便使用的數值用對數代替，并定義為“pH值”。數學上定義pH值為氫離子濃度的常用對數負值。13即 ：用氫離子濃度表示的PH值； ：氫離子的濃度； ：氫離子摩爾濃度（量濃度），mol/L。因此，PH值是離子濃度以10為底的對數的負數，而氫離子活性直接關系到水溶液的酸性、中性和堿性。所以工業上常用PH計來測量水或水溶液的酸堿度。14PH值與 的對應關系圖15PH計測量原理測量PH值的方法很多，主要有化學分析法、試紙法、電位法?，F主要介紹電位法。

11、電位分析法所用的電極被稱為原電池。原電池是一個系統，它的作用是使化學反應能量轉成為電能。此電池的電壓被稱為電動勢（EMF）。此電動勢（EMF）由二個半電池構成，其中一個半電池稱作測量電極，它的電位與特定的離子活度有關，如H+；另一個半電池為參比半電池，通常稱作參比電極，它一般是測量溶液相通，并且與測量儀表相連。從以上我們對PH測量的原理進行了分析而得知我們只要用一臺毫伏計即可把PH值顯示出來。16PH計的構成工業PH計是以電極電位法為原理的在線PH值測定儀，由檢測器（也叫發送器）和轉換器（也叫變送器）兩部分構成。檢測器由指示電極（能指示被測離子活度變化的電極）、參比電極（電極電位恒定且不受待測

12、離子影響的電極）組成。當被測溶液流經檢測器時，電極和被測溶液就形成一個化學原電池，兩電極間產生一個原電勢，該電勢的大小與被測溶液的PH值成對數關系，它將被測溶液的PH值轉變為電信號。常用的指示電極有玻璃電極、銻電極等。常用的參比電極有甘汞電極、銀氯化銀電極等。轉換器由電子部件組成，其作用是將電極檢測到的電勢信號放大，并轉換為標準信號輸出。17PH測量原理18PH參比極結構銀絲AgCl棉花玻璃管銀離子捕捉阱隔膜沒有 AgCl、 Ag2S沉淀不含銀離子的電解液因無法單獨測量玻璃電極的電勢，因此還需另一支電極即參比電極。這支電極的電勢必須與被測樣品溶液的性質無關。電極的外殼是玻璃管，里面套一根小玻璃

13、管，其頂部伸出電極引線，引線的下端浸沒在汞中，汞的下端有糊狀甘汞，汞和甘汞用棉花堵住，只有離子才能通過，而汞和甘汞不會漏失，小管和大管之間充滿KCl溶液，末端用多孔陶瓷滲入到溶液中，實現電極引線與溶液間的電導通。E=EO +2.3（RTnF）log aCl- ；Cl-很大且穩定，因此E就恒定 19PH測量極結構PH玻璃膜電極： SiO2基質中加入Na2O、Li2O和CaO燒結而成的特殊玻璃膜。 內充0.1mol/LHCl溶液，敏感膜厚度約為0.10mm。 再插入一根AgCl-Ag電極作內參比電極。 水浸泡后，表面的Na+與水中的H+交換， 表面形成水合硅膠層 。20PH測量原理 - 復合電極的

14、組成 - 兩個半原電池21變送器電纜線護套pH復合電極PH測量系統22電極輸出信號與PH的關系圖23PH計的安裝PH計的安裝有很多種方式，根據安裝條件的不同安裝方式也不同，主要有插入式、流通池式、投入式等。插入式安裝流通池安裝24投入式安裝25PH計電極校準測量時應按說明書規定期對儀器進行校準。校準時應注意： 標準緩沖溶液溫度盡量與被測溶液溫度接近。定位標準緩沖溶液應盡量接近被測溶液的pH值?；騼牲c標定時，應盡量使被測溶液的pH值在兩個標準緩沖溶液的區間內。校準后，應將浸入標準緩沖溶液的電極用水特別沖洗，因為緩沖溶液的緩沖作用，帶入被測溶液后，造成測量誤差。記錄被測溶液的pH值時應同時記錄被測

15、溶液的溫度值，因為離開溫度值，pH值幾乎毫無意義。盡管大多數pH計都具有溫度補償功能，但僅僅是補償電極的響應而已，也就是說只是半補償，而沒有同時對被測溶液進行溫度補償，即全補償。26PH計電極維護目前工業上使用的電極大都是復合電極，其優點是使用方便，不受氧化性或還原性物質的影響，且平衡速度較快。復合電極不用時，可充分浸泡3M氯化鉀溶液中。切忌用洗滌液或其他吸水性試劑浸洗。使用前，檢查玻璃電極前端的球泡。正常情況下，電極應該透明而無裂紋；球泡內要充滿溶液，不能有氣泡存在。在線測量濃度較大的溶液時，不推薦使用接觸時復合電極，若非用不可時，也要盡量縮短測量時間，用后仔細清洗，防止被測液粘附在電極上而

16、污染電極。27清洗電極后，不要用濾紙擦拭玻璃膜，而應用濾紙吸干, 避免損壞玻璃薄膜、防止交叉污染，影響測量精度。測量中注意電極的銀氯化銀內參比電極應浸入到球泡內氯化物緩沖溶液中，避免電計顯示部分出現數字亂跳現象。使用時，注意將電極輕輕甩幾下。電極不能用于強酸、強堿或其他腐蝕性溶液。嚴禁在脫水性介質如無水乙醇、重鉻酸鉀等中使用。28電導儀定義電導率的物理意義是表示物質導電的性能。電導率越大則導電性能越強，反之越小。電阻率的倒數為電導率，=1/。除非特別指明，電導率的測量溫度是標準溫度（25）。在國際單位制中,電導率的單位是西門子/米（S/m），其它單位有：s/cm，s/cm。1S/m=0.01s

17、/cm=10000s/cm。工業電導儀在生產過程主要用于監測鍋爐給水和其他工業用水的質量指標；監視設備在運行過程中是否有滲漏現象；還可以用來監視熱交換器、蒸汽冷凝器等設備的滲漏情況。29電導儀的測量方法電導率的測量通常是溶液的電導率測量。固體導體的電阻率可以通過歐姆定律和電阻定律測量。電解質溶液電導率的測量一般采用交流信號作用于電導池的兩電極板，由測量到的電導池常數K和兩電極板之間的電導G而求得電導率。電導率測量中最早采用的是交流電橋法，它直接測量到的是電導值。最常用的儀器設置有常數調節器、溫度系數調節器和自動溫度補償器，在一次儀表部分由電導池和溫度傳感器組成，可以直接測量電解質溶液電導率。3

18、0電導儀的測量原理電導率的測量原理是將相互平行且距離是固定值L的兩塊極板（或圓柱電極），放到被測溶液中，在極板的兩端加上一定的電勢（為了避免溶液電解，通常為正弦波電壓，頻率13kHz）。然后通過電導儀測量極板間電導。- +陽離子陰離子AC鹽:酸:堿:31UIACAl電導率的傳感器常數K。傳感器由本身的幾何形狀所決定。傳感器常數K接近于傳感器之間的距離I和傳感器的表面面積A的關系：特定的電導率公式:32電導儀的構成傳感器信號電纜變送器變送器信號電纜傳感器33電導率探頭的種類測量高電阻率（或低電導率）介質，如超純水34測量中高電導率介質，例如相分離過程35測量高電導率介質，例如濃度檢測電感式電導探

19、頭36電極探頭的結構電纜接頭O-型圈驅動電極1驅動電極2緊固螺母測量電極電纜O型圈線圈盒流通孔37電導儀的安裝電導儀的安裝跟PH計類似，也分為插入式、流通池式、投入式等幾種安裝方式。3839電導儀的維護和一般故障處理維護：當電導池安裝在新的管道系統時，建議運行幾天后就進行第一次檢查。觀察電極和池室上有無油污、鐵銹、沉淀等物。如有，則應清洗。若被測溶液的電導率大大超過儀表測量范圍的上限，應立即切斷電源，并查看電導池是否損壞。若儀表出現不明原因的不正常現象，如靈敏度下降、死區增大、儀表指示不穩和平衡困難等，這往往表明電極表面有損壞，應卸下電導池進行檢查、清洗或更換。40常見故障及處理：儀表指示為零

20、故障原因及處理方法：電源沒有接好；檢查供電電路、保險絲；電極回路斷線；檢查電極回路連線。儀表指示最大故障原因及處理方法：檢測器電極連線短路；檢查電極連線；溶液電導率已超過儀表滿刻度；將表內溶液排空，如儀表指示能降下來，說明表正常。儀表指示偏高故障原因及處理方法：原因：檢測器兩電極端子間受潮；處理方法：用洗耳球吸去端子間容液，再用過濾紙擦干。41溶解氧概念空氣中的分子態氧溶解在水中成為溶解氧，溶解氧是指溶解在水里氧的量，通常記作DO，用每升水里氧氣的毫克數表示。水中溶解氧的多少是衡量水體自凈能力的一個指標。它跟空氣里氧的分壓、大氣壓、水溫和水質有密切的關系。清潔地面水中溶解氧一般接近飽和，20清

21、潔水中飽和溶解氧含量約為9mg/L。水體受有機、無機還原性物質污染，會使溶解氧降低。當水中溶解氧低于2mg/L時，水體即產生惡臭。42溶解氧測量應用食品制藥業產品質量監測發酵罐電廠鍋爐循環水水/污水處理污水處理廠自來水廠河流湖泊養漁塘43測量原理目前，常用的DO連續測定方法是隔膜電極法。其隔膜采用聚四氟乙烯纖維、聚乙烯等組成，用鉑、金作正電極，鋁、鉛作負電極，兩金屬電極浸沒在電解質溶液中，電解液用氯化鉀等溶液，電極和電解質溶液裝在有氧半透膜的小室內。當把這種電極浸入測定水中，連通電流測定回路，水中的分子氧透過隔膜擴散到電極表面上，發生電極反應。陽極發生氧的還原反應，陰極進行氧化反應，從而產生擴

22、散電流。44工作電極絕緣體絕緣體e-e-O2O2O2H2OH2OH2OOH-OH-OH-e-e-O2工作電極反電極極化電壓測量電流工作電極的電化學反應:O2 + 2 H2O + 4 e- 4 OH-反電極的電化學反應：Ag+ + Br - AgBr (標準)Ag+ + Cl- AgCl (HD 型號)45溶解氧探頭的結構隔膜電極式溶解氧分析儀分為原電池型和電解池型兩種。前者的電極反應是自發進行的，后者需要外加電壓，使電極極化。儀器由傳感器（一次儀表）和轉換器（二次儀表）兩部分組成，傳感器結構如下圖所示：46溶解氧分析儀使用注意事項一些氣體和蒸汽，像氯、二氧化硫、硫化氫、胺、氨、二氧化碳、溴和碘

23、能擴散并通過隔膜，如上述物質存在，會影響被測電流而產生干擾。水樣中的溶劑、油類、硫化物、碳酸鹽和藻類會引起隔膜阻塞、隔膜損壞或電極被腐蝕而干擾測定。被測水樣溫度較高時，應采取降溫措施，使之符合儀器要求。如在鍋爐給水測量中，一般應先用水冷器將問。應保證被測水樣有足夠的流速，如流速過慢，薄膜附近電解液中的氫氧根離子可能還原成氧和水，而使儀器讀數偏低。對儀表進行定期校準。47溶解氧分析儀的校準溶解氧分析儀表開機與標定開機需等待約20分鐘以便探頭適應環境溫度注意：探頭千萬不可直接受日曬 當變送器顯示的測量讀數穩定后.按照操作手冊步驟進行標定 在完成自動標定工作后.將探頭浸入測量介質中校準方法：用校正液

24、校準 用電解配氧法校準 在空氣中校準 48余氯分析儀概念在自來水和污水處理廠的出水階段，廣泛采用加氯消毒工藝，以殺滅水中的細菌和病毒。在工業循環冷卻水處理中，也采用加氯殺菌除藻工藝，因為冷卻水在循環過程中，由于部分水蒸發，水中的營養物質被濃縮了，細菌等微生物就會大量繁殖，易于形成黏泥污垢，過多的黏泥污垢會導致管道堵塞和腐蝕。加氯消毒一般是指向水中通入氯氣殺死細菌等微生物，通常是采用瓶裝氯氣(Cl2)或者次氯酸鈉(NaClO)。49游離氯：氯氣在水中生成HClO和ClO-, HClO和ClO-之和稱為“游離氯”。其中HClO對細菌等微生物有很強的滅殺作用，是游離氯中的有效殺毒成分，所以也將HCl

25、O稱為“有效游離氯”。余氯量：是指為抑制水中殘余細菌再度繁殖而余留在水中的氯量，稱為余氯或殘余氯。有人把游離氯稱為余氯，這是不確切的，殺滅細菌后剩余的游離氯才是余氯。為了維持殺滅細菌的效果，出水中始終要保持余氯量在0.51mg/L,在供水管網末端也要保持0.050.1mg/L的余氯。測量出水中剩余游離氯含量的儀器稱為余氯分析儀。50需要測量的氯應該是真正起作用的HClO（次氯酸分子），但是，因HClO是個不穩定的分子，會發生如下反應：HClO ClO- + H+因此，需測量HClO與ClO-兩個值。HClO：直接由探頭直接測得ClO-：與pH相關，由已知或測量所得pH值換算， 換算由變送器的C

26、PU自動完成。51水中的游離氯HClO（自由活性氯）在不同pH條件下會電離弱電解質的可逆電離）為ClO- 和 H+ 。在pH值9.5條件下，氯以無消毒活性作用的ClO- 形式存在。另外，氯的游離性還與溫度關HClOClO-CIO-與PH值得關系52余氯分析儀的應用場合在線余氯分析儀主要在下列場合使用：自來水廠出水中余氯含量的在線監測；污水處理廠出水中余氯含量的在線監測；循環冷卻水中余氯含量的在線監測；鍋爐給水處理中余氯含量的在線監測。當采用經過消毒處理的自來水作鍋爐給水進行脫鹽處理時，必須除去自來水中的余氯。因為余氯的存在會破壞離子交換樹脂的結構，使其強度變差，容易破碎。目前常用的除氯方法有活

27、性炭脫氯法和添加化學藥劑除氯法。53余氯分析儀的探頭結構及工作原理探頭結構在線測量余氯的方法通常采用的是極譜法，也就是電解池法。其傳感器探頭有敞開式傳感器和隔膜式傳感器兩種型式。敞開式傳感器：可測量游離氯和化合氯兩項，但電極與被測介質直接接觸，容易受到污染，必須連續不斷地活化，極化時間長達24小時。隔膜式傳感器：只能測量游離氯，隔膜將傳感器密封，里面有永久性的電解質，對于游離氯的測量，它是最好的選擇。54隔膜式傳感器的特點由于采用隔膜密封措施，隔膜式傳感器還具有以下優點。鐵和硫的化合物等干擾組分不能通過隔膜，從而消除了交叉干擾。通過樣品池的流量30L/h (流速0.3cm/s時，測量值不受被測

28、流量波動影響。測量值不受被測液體電導波動的影響。測量元件被隔膜密封，不會受到污染，因而其維護量小。傳感器極化時間短，一般只需3060min。目前，在線余氯分析儀大多采用隔膜式傳感器。55隔膜式傳感器的結構及原理隔膜電極式余氯傳感器是由金制的測量電極和銀制的反電極組成，電極浸入含有氯化物離子的電解質溶液中，電極和電解液由隔膜與被測介質隔離，然而允許氣體擴散穿過。測量時，電極之間加一個固定的極化電壓，電極和電解液便構成了一個電解池。隔膜傳感器具有選擇性，唯一能擴散通過隔膜的化合物是游離氯，能在電極上請反應的是次氯酸（HClO），即有效游離氯。陽極 （銀）陰極 （金）電解液絕緣體覆膜反電極（陽極）的

29、電化學反應：2 Ag + 2 Cl- 2 AgCl + 2 e-工作電極（陰極）的電化學反應：HClO + 2 e- Cl- +OH-56匹配棒pH補償電極流量接近開關余氯探頭進水口出水口流量指示30l/h刻度針閥端蓋及標定口57隔膜式傳感器余氯分析儀的使用注意事項由于受最低流量限制，隔膜電極傳感器只能安裝在流通式樣品池中，而不能安裝在明渠上直接測量。應保證通過樣品池的流量30L/h (流速0.3cm/s)，并注意被測水樣的溫度、壓力和pH值不應超過儀表允許范圍。被測水樣中不應有能在傳感器隔膜上形成淀積物的任何懸浮固體，否則應采取過濾措施。定期補充電解液和對傳感器進行校準（零點標準液必須經活性

30、炭過濾除氯，量程標準液可按儀表說明書配置制）58濁度儀概念濁度是用以表示水的渾濁程度的單位。按照國際標準化組織ISO的定義，濁度是由于不溶性物質的存在而引起液體的透明度降低的一種量度。不溶性物質是指懸浮于水中的固體顆粒物（泥沙、腐殖質子、浮游藻類等）和膠體顆粒物。水的濁度表征水的光學性質，表示水中懸浮物和膠體物對光線透過時所產生的阻礙程度。濁度的大小不僅與水中懸浮物和膠體物的含量有關，而且與這些物質的顆粒大小、形狀和表面對光的反射、散射等性能有關。因此，濁度與水中懸浮物和膠體物質的濃度并不存在對應的關系。59當一束光線穿過一種液體媒介時,其中的一部分會在其中不溶解的顆粒表面產生折射,這種現象產

31、生濁度的定義. 0.5 NTU透鏡樣品池90o檢測器60濁度的單位濁度計的常用單位;FTU：Formazine濁度單位；NTU：散射濁度單位；mg/L：總懸浮固體物質濁度單位；EBC：歐洲釀造業濁度單位。上述單位中，現在普遍采用的是NTU單位，NTU與FTU在數值上相同，即1NTU=1FTU。mg/L目前用的較少，應當注意，作為濁度單位的mg/L和作為濃度單位的mg/L是兩個完全不同的概念。濁度儀61濁度的測量方法及濁度計的分類濁度計是測量水的渾濁程度的儀器，各種類型的濁度計都是利用光學方法進行測量的。按測量方法分，濁度計主要有以下幾種：投射式濁度計 測量投射光的強度，即透過被測水樣的光強。散

32、射式濁度計 測量散射光的強度，按測量方位的不同，又可分為前散射式、垂直散射式和后散射式三種。散射光和投射光比率式濁度計 交替或同時測量散射和投射光的強度，依據其比值得出濁度。表面散射式濁度計 測定照射到水樣表面的散射光的強度。62儀表類型測量原理測量范圍水樣色度影響線性透射光型TI1中、高濁度大差散射光型TI2低、中濁度大較好表面散射型TI2低、中濁度中較好散射光透射光型TI2/ I1低、中濁度小好幾種濁度計的比較63濁度計的安裝不能安裝的地方:氣體聚集容易產生泡沫可能沉淀懸浮固體顆粒64硅酸根分析儀概述硅酸根分析儀是分析水中可溶性二氧化硅和硅酸鹽含量的儀器，目前普遍采用鉬藍法測量水中微量硅的

33、含量。由于鉬藍法是先將水中的硅化物轉變成可溶性正硅酸（H4SiO4）,通過分析水中硅酸根 含量進行測量的，所以將其稱為硅酸根分析儀。水中微量硅的含量，通常換算成每立升水中所含二氧化硅（SiO2）的微克數來表示，所以也將其稱為二氧化硅分析儀，簡稱硅表。65硅酸鹽分析的目的水中硅化物的存在是造成水垢的原因之一。水垢由于其熱導率遠比金屬小，致使影響過濾傳熱，造成熱量損失和燃料浪費，同時也會使鍋爐產生局部過熱而損壞。水垢還會引起沉積物下面金屬的腐蝕，危機鍋爐的安全運行。此外，硅化物由于能溶解在高壓蒸汽中，而被攜帶到汽輪機內，在汽輪機的噴嘴和葉片上形成二氧化硅（SiO2）沉積物，危機汽輪機的安全運行。硅

34、表可用來監測除硅過程中的除硅質量，檢測鍋爐給水中的微量硅含量。66鉬藍法硅酸根離子分析儀的測量原理在酸性溶液中，水中硅會與顯色劑鉬酸鹽產生顯色反應，生成硅鉬黃，再與還原劑生成硅鉬藍，使溶液呈藍色。藍色的深淺程度又與試劑水中的硅的含量有關，從而可通過光電比色或分光光度法測定吸光度而求得待測試樣水中的硅含量。硅鉬藍法的分析過程一般可分為三個階段，即顯色、加掩蔽劑和還原。顯色 在加有硫酸的酸性溶液中，使水中硅轉變成可溶性正硅酸鹽H4SiO4，然后與鉬酸鹽在微酸性溶液中進行顯色反應，生成黃色硅鉬雜多酸，稱為硅鉬黃，其分子式為H4SiMo12O40。67加掩蔽劑 由于水中的鐵、磷和申均能與鉬酸鹽起顯色反

35、應，也生成黃色絡合物，當加入還原劑時，又會與硅鉬黃一起被還原成鉬藍，因而會干擾硅的測定。為此，在對硅鉬黃進行還原之前，先加入掩蔽劑（例如酒石酸、草酸），使得干擾離子與掩蔽劑生成無色穩定的絡合物，從而達到防止干擾分析的目的。還原 硅鉬黃在還原劑的作用下，會被還原成藍色的硅鉬雜多酸，稱為硅鉬藍，其分子式為68硅分析儀的結構和一般工作過程硅分析儀一般由采樣及預處理、鉬藍法比色測定和操作-控制三部分組成，待測的工業用水經采用及預處理后，成為合乎硅表所要求的試樣水，這一段屬于采樣及預處理部分；對試樣水進行顯色及比色測定到顯示輸出，為比色測定部分；操作控制整個系統的開關和電磁閥順序動作的為操作控制部分。采

36、樣及預處理采樣及預處理 操作控制待測水試樣水SiO2%硅分析儀的一般構成框圖69水樣泵試劑泵清洗液標準溶液試劑1試劑2試劑 3光度計電磁閥廢液排放硅分析儀產品結構內部管路70通常硅表的工作過程可分為五個階段：試樣水的準備零點調整顯色反應測定及記錄 顯色槽及測量室的洗凈及洗液的排放 經過上述五個過程便完成了一次硅含量的測定。由于儀表的品牌和型號的不同，整個過程可能用時十到十五分鐘。71硅分析儀的安裝維護在線硅硅分析儀的安裝必須認真遵循以下幾點：儀表應盡量靠近取樣點。環境要求清潔，無腐蝕性氣體，濕度低，溫度變化小。安裝地點不應有強烈振動。硅表的供電電源應穩定，周圍不應有強電磁場，以免影響儀表示值。

37、安裝地點應有排水溝，一供硅表工作過程中排放下水之用。72硅分析儀的維護可以從以下幾個方面考慮：樣品水方面試劑方面儀表組件方面環境方面其中儀表組件方面，主要由以下內容：過濾器的檢查及更換；測量槽窗板的清洗；校對濾光片、干涉濾光片及透鏡的清掃；光源燈的更換；試劑計量泵的檢修；電磁閥隔膜的更換。73鈉離子分析儀概述在線鈉表用于測量凝結水和飽和蒸汽，與氫電導率測量相比，具有相應速度快，信號反應靈敏的優點（氫交換柱有一定的稀釋和延緩作用）?？梢约皶r發現凝汽器泄漏、經處理系統漏鈉和蒸汽品質惡化的情況，對減少水汽系統腐蝕結垢和蒸汽系統積鹽有重要意義。74鈉離子分析儀的測量原理鈉離子分析儀是采用鈉離子選擇性玻

38、璃電極進行測量的。鈉電極對水樣中的鈉離子有敏感性選擇作用，鈉離子在玻璃電極表面發生電化學反應，生成電壓，變送器根據能斯特方程將電壓信號轉換成鈉離子的濃度. E=EO +2.3（RTnF）Log（CCIso） E:點擊對測得的電位，（mV） EO：鈉濃度為CIso的電位，（mV） R：理想氣體常數 T：水樣的絕對溫度值，K n：被測離子的價態（鈉離子為+1價） F：法拉第常數 C：鈉離子的有效濃度（即離子活度） CIso：電極對的電位差測定與溫度無關時的水樣的鈉離子濃度（活度）75上面的方程說明，測量的電位值與溫度和被測離子的濃度有關，為了消除溫度波動所引起的測量誤差，鈉表不斷從溫度電極獲得的數

39、據修正溫度補償；為消除銨離子和氫離子對鈉離子的影響，需要將樣水的pH值調高。可采用向樣水中加純的二異丙胺蒸汽的方法調節pH值，采用此方法可使pH值恒定且不會產生干擾離子。7677鈉離子分析儀的結構78COD分析儀概述COD即化學需氧量(Chemical Oxygen Demand)是指在規定的條件下，用氧化劑處理水樣時，在水中溶解性或懸浮性物質消耗的該氧化劑的量。計算時折合為氧的質量濃度，以mgL表示。還原性物質主要是有機物，組成有機化合物的碳、氮、硫、磷等元素往往處于較低的化合價態。有機化合物在生物降解過程中不斷消耗水中的溶解氧而造成氧的損失，空氣中的氧氣無法及時補充水中的氧氣，從而破壞水環

40、境和生物群落的生態平衡，并帶來不良影響。79反映水體有機物污染的指標還有BOD、TOC等。BOD：生物耗氧量，是指在特定條件下，水中的有機物和無機物進行生物氧化時所消耗溶解氧的質量濃度。以mg/L表示。TOC：總有機碳，是指水中溶解性和懸浮性有機物中存在的全部碳含量。COD測量較為方便快速，是目前最普遍的監測指標，國家規定的強制排放標準。 有機物厭氧缺氧水體污染80COD的測量方法COD的測量方法根據氧化劑種類的不同，可分為：1、重鉻酸鉀法在酸性介質下以重鉻酸鉀為氧化劑測定化學需氧量的方法記作CODCr2、高錳酸鉀法測定COD的另一分支，稱為高錳酸鹽指數(Im)。可分為酸性和堿性的兩種，在氯離

41、子含量較少時，使用前者，在氯離子含量較高（如海水、鹽湖水等）時，使用后者。另外還有紫外光法，有機物對紫外光有一定的吸收作用。測量254nm紫外光消光度得出有機碳的含量。81重鉻酸鉀法重鉻酸鉀法測定COD分為2個過程：消解過程水樣中加入一定量的重鉻酸鉀，在強酸性溶液中，加熱迥流2小時，與水中的有機物相互作用。測定過程：（1）滴定法；（2）比色法：82 水樣、重鉻酸鉀、硫酸銀溶液（催化劑）和濃硫酸的混合液在消解池中被加熱到175，在此期間鉻離子作為氧化劑從價被還原成價而改變了顏色，顏色的改變度與樣品中有機化合物的含量成對應關系，儀器通過比色換算直接將樣品的COD顯示出來。 其它無機物如：亞硝酸鹽、

42、硫化物和亞鐵離子將使測試結果增大，將其需氧量作為水樣COD值的一部分是可以接受的； 抗干擾：主要干擾物為氯化物，加入硫酸汞形成絡合物去除； 分析儀能夠自動檢測出消解完畢的時間。83重鉻酸鉀法所用的試劑84消解過程85測定過程86COD分析儀的構成1. 活塞泵2. 計量試管3. 閥單元4. 下液位測量光度計5. 上液位測量光度計6. 光度計7. 消解單元分析處理單元871. 托盤2. 試劑3. 安全面板4. 進樣管5. 廢液排放管6. 電源線7. 屏蔽電纜口8. 儀器外殼9. RS232界面10. 液晶顯示屏11. 操作鍵盤12. 儀器門外部成套單元88COD分析儀的安裝1. 潛水泵2. 手動閥

43、3. 溢流杯4. 電源插座5. 在線COD分析儀6. 廢液管7. 廢液容器89COD分析儀的安裝位置要求環境要求：室內安裝環境溫度：540范圍內（41104）干燥、通風，易于進行溫度控制的地方緊鄰樣品源，減少取樣管路和減少分析滯后易于廢液排放干燥環境，避免陽光直射；安裝方式：壁掛安裝或獨立支架安裝90可燃氣體及有毒氣體檢測器概述可燃氣體檢測儀就是氣體泄漏檢測報警儀器。當工業環境中可燃氣體泄露時，當氣體報警器檢測到氣體濃度達到報警器設置的臨界點時，可燃氣體報警器就會發出報警信號，以提醒工作人員采取安全措施，從而保障安全生產?？扇細怏w檢測儀，主要用于檢測空氣中的可燃氣體，常見的如氫氣（H2）、甲烷

44、（CH4）、乙烷（C2H6）、丙烷（C3H8）、丁烷（C4H10）等。91爆炸極限的概念“LEL”是指爆炸下限。可燃氣體在空氣中遇明火種爆炸的最低濃度，稱為爆炸下限簡稱%LEL。英文：Lower Explosion Limited。爆炸極限是爆炸下限、爆炸上限的總稱，可燃氣體在空氣中的濃度只有在爆炸下限、爆炸上限之間才會發生爆炸。低于爆炸下限或高于爆炸上限都不會發生爆炸。因此，在進行爆炸測量時，報警濃度一般設定在爆炸下限的25%LEL以下。92可燃氣體檢測器的分類一、按自身形態可分為： 固定式氣體檢測儀 便攜式氣體檢測儀二、按照檢測采樣方式： 擴散式氣體檢測儀 泵吸式氣體檢測儀固定式氣體檢測儀

45、便攜式氣體檢測儀93便攜式氣體檢測儀便攜式可燃氣體檢測儀為手持式，工作人員可隨身攜帶，檢測不同地點的可燃氣體濃度，便攜式氣體檢測儀集控制器，探測器于一體，小巧靈活、操作簡便、開機就能檢測，可以對動火前的可燃氣體濃度檢測，各種燃氣管道燃氣設備的檢漏。94固定式氣體檢測儀固定式可燃氣體檢測儀由報警控制器和探測器組成，控制器可放置于值班室內，主要對各監測點進行控制，探測器安裝于可燃氣體最易泄露的地點，其核心部件為內置的可燃氣體傳感器，傳感器檢測空氣中氣體的濃度。探測器將傳感器檢測到的氣體濃度轉換成電信號，通過線纜傳輸到控制器，氣體濃度越高，電信號越強，當氣體濃度達到或超過報警控制器設置的報警點時，報

46、警器發出報警信號。95泵吸式與擴散式氣檢儀泵吸式氣體檢測儀是儀器配置了一個小型氣泵，其工作方式是電源帶動氣泵對待測區域的氣體進行抽氣采樣，然后將樣氣送入儀表進行檢測。 泵吸式氣體檢測儀的特點是檢測速度快，對現對危險的區域可進行遠距離測量，維護人員安全。擴散式氣體檢測儀是被檢測區域的氣體隨著空氣的自由流動緩慢的將樣氣流入儀表進行檢測。這種方式受檢測環境的影響，如環境溫度、風速等。 擴散式氣體檢測儀特點是成本低。 9697可燃氣體檢測器的結構98有毒氣體檢測器的結構99可燃氣體報警控制器100紅外線氣體分析儀概述紅外線是一種看不見的光，其 波長范圍為0.781000微米。 它在紅光界限以外，所以得

47、名 紅外線。紅外線可分為三部分 ，即近紅外線，波長為0.751.5 m之間；中紅外線，波長為 1.506.0m之間；遠紅外線， 波長為6.0l000m 之間。101紅外線分氣體析儀的工作原理其工作原理是基于某些氣體對紅外線的選擇性吸收。紅外線分析儀常用的紅外線波長為212m。簡單說就是將待測氣體連續不斷的通過一定長度和容積的容器，從容器可以透光的兩個端面的中的一個端面一側入射一束紅外光，然后在另一個端面測定紅外線的輻射強度，然后依據紅外線的吸收與吸光物質的濃度成正比就可知道被測氣體的濃度。朗伯比爾定律指的是當一束平行單色光垂直通過某一均勻非散射的吸光物質時,其吸光度與吸光物質的濃度及吸收層厚度

48、成正比。這就是紅外線氣體分析儀的測量依據。102紅外線氣體分析儀的特點1、能測量多種氣體 除了單原子的惰性氣體和具有對稱結構無極性的雙原子分子氣體外，CO、CO2、NO、NO2、NH3等無機物、CH4、C2H4等烷烴、烯烴和其他烴類及有機物都可用紅外分析器進行測量；2、測量范圍寬 可分析氣體的上限達100%，下限達幾個ppm的濃度。進行精細化處理后，還可以進行痕量分析；3、靈敏度高 具有很高的監測靈敏度，氣體濃度有微小變化都能分辨出來；4、測量精度高 一般都在+/-2%FS,不少產品達到+/-1%FS。與其他分析手段相比，它的精度較高且穩定性好；5、反應快 響應時間一般在10S以內6、有良好的

49、選擇性 紅外分析器有很高的選擇性系數，因此它特別適合于對多組分混合氣體中某一待分析組分的測量，而且當混合氣體中一種或幾種組分的濃度發生變化時，并不影響對待分析組分的測量。103紅外分析儀基本結構及主要部件紅外線氣體分析儀一般由氣路和電路兩部分組成，它的氣路和電路的聯系部件也是核心部分是發送器，發送器是紅外分析儀的“心臟”部分，它將被測組分濃度的變化轉為某種電參數的變化，并通過相應的電路轉換成電壓或電流輸出。發送器由光學系統和檢測器兩部分組成，主要構成部件有如下一些，紅外輻射光源、氣室和濾光元件、檢測器。104常見紅外線氣體發送器示意圖105一個是測量室，一個是參比室。兩室通過切光板以一定周期同

50、時或交替開閉光路。在測量室中導入被測氣體后，具有被測氣體特有波長的光被吸收，從而使透過測量室這一光路而進入紅外線接收氣室的光通量減少。氣體濃度越高，進入到紅外線接收氣室的光通量就越少；而透過參比室的光通量是一定的，進入到紅外線接收氣室的光通量也一定。因此，被測氣體濃度越高，透過測量室和參比室的光通量差值就越大。這個光通量差值是以一定周期振動的振幅投射到紅外線接收氣室的。接收氣室用幾微米厚的金屬薄膜分隔為兩半部，室內封有濃度較大的被測組分氣體，在吸收波長范圍內能將射入的紅外線全部吸收，從而使脈動的光通量變為溫度的周期變化，再可根據氣態方程使溫度的變化轉換為壓力的變化，然后用電容式傳感器來檢測，經

51、過放大處理后指示出被測氣體濃度。106紅外線氣體分析儀調校的主要內容和要求相位平衡調整 調整切光片軸心位置，使其處在兩束紅外光的對稱點上。要求切光片同時遮擋或同時漏出兩個光源，即所謂同步，使兩個光路作用在檢測器室兩側窗口上的光面積相等。光路平衡的調整 調整參比光路上的偏心遮光片，改變參比光路的光通量，使測量、參比兩光路的光能量相等。零點和量程校準 分別通零點氣和量程氣，反復校準儀表零點和量程。107常見故障及處理紅外線氣體分析儀種類很多，故障和處理方法也不盡相同，下表列出了一些常見的故障及其處理方法?，F象原因處理方法儀表指示回零切光馬達啟動力矩不足切光馬達壞電源未接通檢測器電容短路檢查切光馬達

52、和切光片更換切光馬達檢查通電檢查確認，返廠修理儀表指示滿度連接電纜斷路雙光路中的一組光源斷路參比電壓單端與地短路檢查電纜并修理檢查并修理光路檢查并清除108現象原因處理方法儀表靈敏度下降元件老化電壓下降前置放大器接觸不良檢測器漏氣光源老化光路透鏡污染更換檢查電源穩壓清潔接插件并使接觸良好返廠修理更換發熱絲擦拭透鏡或拋光儀表零點連續正漂測量氣室被污染或腐蝕晶片上有塵埃濾波氣室漏氣測量氣室漏氣清洗或返廠修理用擦鏡紙擦拭檢查密封并重新充氣檢查密封儀表指示出現擺動干擾馬達和切光片嚙合不好切光片松動電路系統濾波電容壞穩壓電源不穩定電路系統接地不良重新嚙合減速齒輪檢查緊固更換濾波電容檢查并修理穩壓電源檢查

53、接插件109氧分析儀概述在很多化工生產過程中，都會有氧氣參與化學反應，需要將氧含量控制在一定的范圍內，比如一些反應釜內如果其內部氧含量過高可能會引起爆炸的危險，如果氧含量過低，則可能其反應不完全；再比如鍋爐的燃燒控制，其風量和燃煤量、油量或燃氣量也要有一定的比例，使煤、油或燃氣能夠充分的燃燒，又不至于風量過大，造成能源浪費，如果燃燒不夠充分，則會產生大量的CO及粉塵，既造成了環境的污染，又浪費了大量的能源，所以這就要求我們去檢測鍋爐尾氣中的氧氣含量。110氧分析儀的分類測量氧氣含量的分析儀有很多種，主要有以下幾種：順磁式氧分析儀 順磁式氧分析儀也可叫做磁效應式氧分析儀、或磁式氧分析儀，它一般分

54、為磁機械式、磁壓力式和氧熱磁對流式分析儀三種。微量氧分析儀 微量氧分析儀是燃料電池式分析儀，既可以測量微量氧，也可以測量常量氧。氧化鋯分析儀 氧化鋯是屬于電化學法氧分析儀，具有結構簡單、維護方便，反應迅速，測量范圍廣等特點。111順磁式氧分析儀順磁式氧分析儀是根據氧氣的體積磁化率比一般氣體高得多，在磁場中具有極高的順磁特性的原理制成的一種測量氣體中含氧量的分析儀器。任何物質，在外界磁場的作用下，都會被磁化，呈現出一定的磁特性。物質在外磁場中被磁化，其本身會產生一個附加磁場，附加磁場與外磁場方向相同，該物質被吸引，表現為順磁性；方向相反，該物質被排斥，表現為逆磁性。氣體介質處于磁場也會被磁化，而

55、且根據氣體的不同也分別表現出順磁性或逆磁性。112測量原理磁力機械式氧分析儀光學測量系統原理圖113測量原理在一個封閉的氣室中，裝有兩對不均勻的磁極，它們的磁場強度梯度正好相反。兩個空心球（俗稱啞鈴）置于兩對磁極的間隙中，用彈性金屬帶固定在殼體上，這樣，啞鈴只能以金屬帶為軸轉到而不能上下移動。在啞鈴與金屬帶交點處裝一平面反射鏡。被測樣氣由入口進入氣室后，它就充滿了氣室。兩個空心球被樣氣所包圍，被測樣氣的氧含量不同其體積磁化率k值也不同，球體所受到的作用力就不同。如果啞鈴了的兩個空心球體積相同，體積磁化值相等，兩個球體受到的力大小相等、方向相反，對于中心支撐點金屬帶而言，它受到的是一個力偶的作用，這個力偶促使啞鈴以金屬帶為軸心偏轉，在啞鈴做角位移的同時，金屬帶會產生一個抵抗啞鈴偏轉的復位力矩，與轉動力矩相平衡，被測樣氣中的氧含量不同，旋轉力矩和恢復力矩的平衡位置不同，也就是啞鈴的偏轉角度不同，這樣，啞鈴偏轉角度的大小，就反映了被測氣體中氧含量的多少。114微量氧分析儀微量氧分析儀屬于燃料電池式分析儀。燃料電池是指原電池中的一種類型。原電池式氧分析儀中的電化學反應可以自發地進行，不需要外部供電，其綜合反應是氣樣中的氧和陽極發生氧化反應，