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随着人类物质文明和精神文明的不断进步,人们在不断享受科技进步所带来的福音的同时,生存环境却在不断的遭受破坏,特别是作为发展中国家的中国,伴随着工业的发展环境问题岌岌可危。我国政府为尽快抑制环境恶化程度,降低污染带来负面影响并尽快脱离环境污染大国的行列,开展了全面的防治措施,同时也投入了更大了力量对于全国环境质量进行实时有效的监测。通过近些年的整治工作,从目前环境监测统计数据反映出我们已经基本扼制了环境污染恶化趋势,大幅提高了环境质量,但环境问题仍不容乐观。针对如此严峻的环境困扰和影响,对环境现状及其变化趋势进行实时、准确的大量监测,是环境保护工作人员面临的最棘手和艰巨的工作之一。完成如此艰巨的监测工作也需要大量优质的现代化、自动化的环境监测仪器,因此,这也对环境监测仪器及系统提出了较高的技术要求,尤其是需要优质的自动监测系统和在线连续监测系统。
高锰酸盐指数,是指在一定条件下以高锰酸钾为氧化剂处理水样时所消耗的量,亦被称为化学需氧量的高锰酸钾法。该指数是环境监测各指数中的重要指数之一,它能反映水体中有机及无机可氧化物质的污染程度,常被作为水体受还原性物质污染程度的综合指标。
本文分析了现有高锰酸盐指数的分析方法和原理,从提高自动化程度,提高测量准确度和精度、减少人工操作量出发,确定了高锰酸盐指数在线自动分析仪的总体设计方案并介绍了该分析仪器的研制开发全过程。
(1)针对我国水质自动监测站的要求,结合ISO8467国际标准和GB11829-89国家标准的要求,选择酸性高锰酸钾滴定法作为高锰酸盐指数的测试方法;
(2)采用电位滴定法作为滴定过程的终点判定方法,以消除样品液物理条件对测试结果的影响,同时提高终点判定的灵敏性与准确度;
(3)采用高精度蠕动泵搭建液路系统,借鉴实验室操作设定泵速以控制取样时间,泵送量均匀稳定以实现精确取样;
(4)依据模块化的设计思想进行结构设计,仪器各功能模块功能独立,便于装配调试,维护时目标明确,减轻检修工作量;
(5)基于单片机设计主控系统,具有成本低、结构简单和操作方便等特点,可基本满足现场操作的需求;
(6)设计了各执行功能模块,并根据所选各仪器组件和实际测量过程,推算出仪器测试各模块的性能指标。
本文以设计和研发高锰酸盐指数在线分析仪为题,一方面分析了该指数的现有各测定方法的测试原理,从多方面对比并评价了各测定方法的优势与不足;另一方面选用最为符合研发的市场要求的方法进行设计,研制出可用于恶劣现场环境下的并可自动连续测量的高锰酸盐指数在线分析仪,并满足测量结果准确可靠,结构稳固,体积小巧,操作方便,维护量低的要求,为环境监测工作及时准确的进行提供尽可能可靠的帮助。
从实验数据可以看出,该分析仪测试结果准确、可靠性高,功能上具有在线测试与即时水样的通用性,测试过程中自动化程度较高,取样量、测试量程也可根据水样污染程度自动判断和切换,真正达到了分析过程的智能化运行。