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氨氮普遍存在于地表水及地下水中。水中氨氮的来源主要是生活污水中含氮有机物受微生物作用分解的产物和某些工业废水及农田排水所致。氨氮含量较高时,对鱼类呈现毒副作用,对人体也有不同程度的危害。因此,氨氮含量的多少是判断水体污染程度的重要标志之一。氨氮是我国水体环境监测的重要指标,是各级监测站点的必测项目。
氨气敏电极自上世纪六十年代提出后,因其快速、灵敏、使用简便等特点而得到广泛的应用,已逐渐发展成为快速监测水体环境中氨氮含量的较成熟的手段之一。但是仅限于实验室离线应用,迄今未见应用于在线自动监测仪的报道。本文主要报道了以氨气敏电极法为测定原理的氨氮在线自动监测仪的研究方法和研制过程,以及氨气敏电极结构设计改进方法,由此提高了氨气敏电极的使用寿命和工作稳定性,改善了仪器整机的测试性能。
此外,本文还通过以下实验着重对仪器的实际测量性能进行检验,分述如下:
1.重复性误差
在规定实验条件下,测定零点校正液6次,将各次指示值作为零值。在相同条件下,测定量程校正液6次,以各次测量值(扣除背景值后)计算相对标准偏差。
XHAN-90B型氨氮在线自动监测仪重复性误差为1.3%,满足国家环境保护总局制订的《氨氮水质自动监测仪技术要求》中规定的重复性误差在±5%的技术要求。
2.零点漂移
采用零点校正液连续测定24h,每30min测量一次,利用该段时间内的初期零值(最初3次测定值的平均值),计算零点漂移。
氨氮在线自动监测仪的零点漂移值为0.05%满足国家环境保护总局制订的《氨氮水质自动监测仪技术要求》中规定的零点漂移值在±5%的技术要求。
3.量程漂移
采用量程校正液(800mg/L氨氮标准溶液),于零点漂移试验的前后分别测定3次,计算前后3次测量结果的平均值,计算量程漂移。
氨氮在线自动监测仪的量程漂移值1.1%,满足国家环境保护总局制订的《氨氮水质自动监测仪技术要求》中规定的量程漂移值在±5%的技术要求。
4.响应时间
监测仪用无氨水清洗干净后,将电极从零点校正液移入标准液中,用秒表记录测定指示值达到9mg/L所需要的时间。
氨氮在线自动监测仪的响应时间平均在186 s满足国家环境保护总局制订的《氨氮水质自动监测仪技术要求》中规定的响应时间≤5min的技术要求。
5.平均无故障连续运行时间(MTBF)
采用黄河花园口实际水样,连续运行2个月,记录总时间运行(h)和故障次数(次),计算平均无故障连续运行时间(MTBF)(h/次)。
氨氮在线自动监测仪的平均无故障连续运行时间(MTBF)为1309h/次满足国家环境保护总局制订的《氨氮水质自动监测仪技术要求》中规定的响应时间≥720h/次的技术要求。
6.实际水样比对实验
用氨氮在线自动监测仪和纳氏试剂比色法分别测定民心河、啤酒厂、电厂、化肥厂和黄河水样五种实际水样。计算各种水样相对误差绝对值的平均值(A)。
氨氮在线自动监测仪和纳氏试剂比色法作比对实验,分别测定民心河、啤酒厂、电厂、化肥厂和黄河水样五种实际水样,各实际水样的相对误差绝对值的平均值分别为9.1%、3.5%、7.7%、8.9%和3.1%均满足国家环境保护总局制订的《氨氮水质自动监测仪技术要求》中规定的相对误差绝对值的平均值(A)≤10%的技术要求。