水質分析中,會涉及到水體中固體物質、有機成分含量的測定,參數包括親脂性物質、水化指標、總磷量、總氮量、COD化學需氧量和重金屬含量等。本文著重介紹如何使用實驗室微波設備對水質進行更簡單、快捷的分析。
能夠反映活性污泥特性的兩個重要參數為干物質含量TS和有機干物質含量oTS。對活性污泥中干物質進行殘留量樣本分析的常規步驟為:樣本的干燥、干燥皿中的樣本冷卻、樣本稱重、在干燥箱中干燥至重量恒定、取出樣本、干燥器冷卻、再次秤量樣本重量。
有機干物質含量oTS的測定
不論是在干燥器中測定TS的含量還是在普通的隔焰爐中測定oTS含量,都是既費時又費力的工作。干燥和焚化常常要耗費幾小時,干燥皿冷卻也耗費時間,光是樣本的處理時間就已經花費掉了一整個工作日,樣本檢測只有放在第二天才能做。
利用微波技術的濕法檢測
CEM公司為了解決上述問題,把Smart Turbo微波水分-干物質分析儀和Ph?nix隔焰爐結合使用,開發了一套全新的檢測方案。它能夠在幾分鐘內完成樣本的干燥和焚化。利用快速檢測的結果對技術設備進行控制和調整,甚至可以在貨車供貨時提供及時的檢測結果。
在Smart Turbo微波水分-干物質分析儀中,污泥樣本放置在吸濕的樣本載體上,再一并放入秤量天平上(見圖2),溫度傳感器控制著微波分析儀的輻射量,對消解的樣本進行加熱。Smart Turbo微波分析儀能夠一直保持著DEV方法中規定的干燥溫度105℃。這樣一來,得到的檢測結果就可以與干燥器檢測值相互比較了。為了能夠達到與使用干燥器和分析天平的DEV方法相同的檢測精度,Smart Turbo微波分析儀中帶有內置的、稱量精度達0.0001g的秤量天平。這一內置稱量天平不斷的采集樣本的重量數據,保證在干燥過程中,重量恒定時,幾分鐘內切斷電路(典型時間為2min)。干燥過程中所產生的水蒸汽經通風系統快速排出被測樣本所在的空間,可以減少出錯的可能性,提高檢測的精度依靠的都是Smart Turbo微波分析儀的高自動化:操作者只需把檢測樣本放到樣本載體上、按下干燥開始按鈕就可以了。
微波干燥器自動檢測樣本的重量,烘干樣本,在干燥過程中不斷的秤量樣本重量,以便最快的檢測到干燥結束的時刻,隨后,儀器會自動計算出分析結果,經內置的顯示屏、通訊接口或者打印機輸出檢測結果。另外,Smart Turbo微波分析儀也可以連接一個條碼掃描儀。內置的分析天平也是防塵密封的,在使用中幾乎不會受到損傷。Smart Turbo微波分析儀可以在污水凈化處理廠的任一角落使用,快速提供分析結果。
可濾除物質的測定
Smart Turbo微波水分-干物質分析儀所使用的控制軟件也帶有檢測固體懸浮物的功能。對被測水樣進行過濾,Smart Turbo分析儀可將過濾后的物質在2min內干燥。在干燥結束后,微波分析儀自動的計算出被測污水樣本中的TSS總懸浮固體物的含量。
oTS檢測的替代方案
在oTS有機固體物的檢測中使用的是Ph?nix隔焰爐(見圖3)。傳統的常規隔焰爐消耗能源很多,焚化過程要持續幾個小時,而且干燥器中的坩堝冷卻也要等待很長時間。采用螺旋電熱絲加熱Ph?nix隔焰爐發熱元件的質量很小,能快速接收微波輻射的能量使得爐壁能在幾分鐘內加熱到理論溫度。也可快速對溫度變化進行調節。

隔熱陶瓷材料高空氣流量保證了污泥樣本的快速燃燒,也保證了整個系統很好的通風。CEM特種坩堝能夠在離開隔焰爐幾秒鐘內冷卻下來卻不吸濕。這也省去了轉化到干燥皿中去的麻煩,加快了再次秤量的速度。通風排氣管直接連接到儀器設備上,也保證了設備本身以及周圍環境不會積留下大量的灰塵。活性污泥在Ph?nix隔焰爐內的全部焚化過程只需5min。隨后將坩堝和坩堝內的焚化殘留物從隔焰爐內取出,冷卻20s,就可以放入秤量天平中秤量了。包括秤量和oTS含量計算在內,整個檢測可以在10min內完成。
快速、可靠地測定親脂性物質
Smart Turbo微波水分-干物質分析儀可以與MMR模塊配套使用。這樣組合起來的儀器設備稱之為Smart Trac II,能在8s內完成水或者活性污泥中脂肪、油脂和親脂性物質含量的測定。且操作比傳統的干燥器更簡單,更環保。
水化指標中總磷的檢測
在環境檢測分析時磷含量的檢測是不可或缺的。傳統的沸點檢測法是一種非常費時的方法。作為快速替代解決方案,被測樣本只需在特制玻璃試杯中用Mars 6微波分析儀輻射30min就可完成,可同時對24個樣本進行分解。然后將玻璃試杯中抽取少許,達到規定的標記高度,在光譜儀中對磷含量進行測定。類似于總磷量的檢測,利用Mars 6微波分析儀也可以對鉻酸進行分析,測定COD化學需氧量。在重金屬含量的光譜分析時,也可以用Mars 6微波分析儀檢測水中硝酸的含量以及活性污泥中的王水含量是否符合標準。
與DEV檢測方法很好的一致性
TS含量和oTS含量比較可證明:Smart Turbo微波水分-干物質分析儀和Ph?nix隔焰爐的檢測結果與DEV檢測方法的結果有著很好的一致性。包括可濾除物質和親脂性物質含量的檢測也都能在很短的時間內完成。還可以完成總磷量、COD化學需氧量和重金屬含量的檢測。檢測儀的操作非常簡單,受過操作培訓的人員輕松的獨立操作。
折光率
Anton Paar公司研發生產的折光儀是檢測液體、凝膠和固體顆粒物折光率和濃度的儀器設備。折光率是一個無量綱的、與材料物理特性有關的量。折光率表示的是光線在介質內的速度與標準環境中光線在真空中速度的比值。介質的密度越高,光線在介質中的速度就越低,折光率就越高。折光率與溫度T、波長λ有關。