隨著人們對水質安全關注度的不斷提高,水質檢測技術也在持續革新。手持水質檢測儀作為一種新興的水質檢測設備,憑借其獨-特的技術原理和顯著的應用優勢,在眾多水質檢測場景中嶄露頭角。
pH 值檢測:pH 傳感器是手持水質檢測儀中用于檢測酸堿度的關鍵部件。其核心部分為玻璃電極,當玻璃電極浸入水樣時,水樣中的氫離子會與玻璃膜表面水化層中的氫離子進行交換。由于水樣與玻璃膜水化層中氫離子濃度的差異,會在玻璃膜兩側產生電位差。這種電位差與水樣中的氫離子濃度符合能斯特方程,通過測量電位差,儀器便能精確計算出 pH 值。例如,在檢測酸性較強的工業廢水時,玻璃電極能迅速感知水樣中高濃度的氫離子,準確輸出對應的 pH 值,幫助工作人員判斷廢水的酸性程度是否超出排放標準。
溶解氧檢測:采用克拉克電極原理來測定溶解氧濃度。克拉克電極由陰極、陽極和電解液組成,外面覆蓋一層透氧膜。當電極浸入水樣中,水中的溶解氧透過透氧膜擴散到陰極表面,在陰極上發生還原反應,陽極則發生氧化反應,從而產生電流。電流的大小與溶解氧的擴散速率成正比,而溶解氧的擴散速率又與水樣中的溶解氧濃度相關。通過測量電流強度,儀器即可換算出水樣中的溶解氧含量。在水產養殖中,養殖戶可利用手持水質檢測儀的這一功能,實時監測養殖水體中的溶解氧,確保魚蝦等水生生物有充足的氧氣生存,避免因缺氧導致水產大量死亡的情況發生。
電導率檢測:電導率傳感器利用兩個電極之間的電場來測量水樣的導電能力。當在電極兩端施加一定的電壓時,水樣中的離子會在電場作用下發生定向移動,形成電流。水樣的電導率與離子濃度、離子種類以及離子的遷移率等因素有關。一般來說,離子濃度越高,電導率越大。儀器通過測量電流大小,并結合已知的電極常數,就能計算出水樣的電導率。在檢測地下水時,電導率的變化可以反映地下水中礦物質含量的變化,對于評估地下水的水質狀況具有重要意義。
光學傳感技術
濁度檢測:濁度是衡量水體中懸浮顆粒物含量的重要指標。手持水質檢測儀通常采用 90° 散射光法或紅外雙散射光法來檢測濁度。在 90° 散射光法中,儀器發射一束光線到水樣中,水中的懸浮顆粒物會使光線發生散射,位于與入射光成 90° 角方向的光接收器接收散射光的強度。散射光強度與懸浮顆粒物的濃度和粒徑有關,通過建立合適的數學模型,儀器可以根據散射光強度計算出水樣的濁度。而紅外雙散射光法利用紅外線在水樣中的散射特性,通過測量兩個不同角度的散射光強度,并進行比較和分析,能更準確地測定濁度,有效減少水樣顏色等因素對檢測結果的干擾。在污水處理廠,通過檢測出水的濁度,可以判斷污水處理工藝的效果,確保排放的水質清澈達標。
分光光度法檢測特定物質:對于一些需要檢測特定化學物質濃度的情況,如化學需氧量(COD)、氨氮、總磷等,手持水質檢測儀常采用分光光度法。以 COD 檢測為例,水樣中的有機物在強氧化劑(如重鉻酸鉀)的作用下被氧化,反應過程中會消耗一定量的氧化劑,剩余的氧化劑與特定的顯色劑發生顯色反應,生成具有特定顏色的物質。儀器通過測量該物質在特定波長下的吸光度,根據朗伯 - 比爾定律,吸光度與物質濃度成正比,從而計算出 COD 的含量。在工業廢水檢測中,準確測定 COD 含量對于評估廢水對環境的污染程度以及制定合理的處理方案至關重要。
其他技術
部分高-端的手持水質檢測儀還可能采用生物傳感技術,通過酶、抗體或微生物等生物識別元件來識別特定的污染物。例如,檢測水中的生物毒素或某些有機污染物時,生物傳感器能夠利用生物識別元件與目標污染物之間的特異性結合反應,產生可檢測的信號,實現對這些污染物的高靈敏度檢測。雖然這種技術目前在手持水質檢測儀中的應用相對較少,但隨著生物技術的不斷發展,其應用前景十分廣闊。
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