在线浊度快速分析的方法研究及应用

　　1　引　言

　　在线浊度长期测量存在着光窗污染、气泡干扰以及色度影响等问题[1,2],到目前为止,尚无很好的办法解决上述问题。尤其气泡的干扰,往往会造成浊度读数不稳定和虚假的高浊度读数现象。为解决测量过程中的这一难题,本文应用了动态运行静态测量的间歇式方法很好地消除气泡的干扰,利用参比光源消除光源波动的影响,并结合Cygnal单片机技术提高了测量过程的稳定性和准确度。

　　2　浊度测量原理

　　在有大量悬浮物体系中,不同粒径对光的散射效应如图1所示。随着颗粒粒径与波长比(d/λ)的增大,散射光的图形逐渐沿入射光的方向伸展,表明前角散射光增强,后角散射光减弱。因此,散射光浊度与散射光的接收角度有关,同时也与所用光源的光谱特性有关。使用光谱能量曲线不同的光源或使用同一光源在不同的角度接收散射光,其强度都不会相同。

　　根据上述散射光浊度测量特性,本文采用ISO7072标准在90°角接收散射光,所使用的波长为660 nm的单色光元,以减少因某些有机物对光的吸收而产生的干扰。测试方法如图2所示。　　散射光与浊度的关系为[1]

　　可知,散射光与浊度并非严格的线性关系,为了提高测量的准确度,需对仪器进行分量程0~20NTU(1NTU=0. 13mg/l)和0~100NTU测量。仪器可采用以零浊水调整仪器零点,标准ormazin悬浮液作两点标定,分别求出每段的斜率,得出近似的线性关系,待测量时调出相应参数进行计算。

　　3　浊度传感器的设计

　　在浊度测量过程中,气泡的干扰是影响浊度测量稳定性的重要因素,试验研究中发现,当水样注入到测量装置中时,会携带一定量的空气混合在水样中,形成细小微型气泡,对测量稳定性带来较大的影响,为解决这一问题,设计研究了间歇法分析的测量装置,如图3所示。这一测量装置的特点是在浊度测量池底部设有机械搅拌式清洗器,用于气泡排除和光窗的自动清洗。散射光测量方向与入射光成90°,符合ISO7072国际浊度测量标准。在测量装置中透射光窗设计了光阱,用来吸收透射光,防止形成反射,影响正常测量。为保证每次测量数据的稳定性和准确度,每次在进行正式测量前,先注入三次水样进行清洗并使水样溢流,启动搅拌清洗器对测量池清洗,以消除交叉污染问题,完毕后,通过排废口排出废液,进入测量状态,即第四次注入一定体积的被测水样,待1min后,停止搅拌静止1min,然后进行测量,完成信号的采集。图3为浊度测量池的结构图。

　　4　仪器分析系统设计

　　在工业现场的浊度测量中,系统设计主要避免有气泡存在,造成虚假的高浊度读数,影响测量的准确性。为了消除气泡的影响,仪器分析系统设计采用了间歇法静态测量技术完成设计,如图4所示