污水在线硝态氮分析仪的工作原理

更新时间：2025-08-18

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污水在线硝态氮分析仪的核心功能是连续、自动监测污水中硝态氮（以 NO₃⁻-N 计）的浓度，其工作原理基于硝态氮的化学或物理特性，通过特定检测方法将浓度转化为可量化的电信号或光信号，再经数据处理输出结果。目前主流技术路线包括紫外UV光谱法（如XTNO3-N-300型）、离子选择电极法（如NOT-9000型）和流动注射分析法（FIA），以下分述其原理及在线实现方式：

一、XTNO3-N-300型紫外UV光谱法硝氮分析仪

核心原理：利用硝态氮的紫外特征吸收

硝态氮（NO₃⁻）在220nm 紫外光下有强烈吸收（因硝酸根离子的电子跃迁特性），而水中有机物在 220nm 和 275nm 均有吸收，可通过 275nm 处的吸收值校正干扰（公式：A 有效 = A₂₂₀ - 2×A₂₇₅，消除有机物对 220nm 的叠加吸收）。根据朗伯 - 比尔定律，硝态氮浓度与校正后的吸光度成正比（C = k×A 有效，k 为校准系数）。

在线实现流程：

1，自动取样与预处理：

分析仪通过蠕动泵抽取污水样品，经内置过滤器（通常 0.45μm 膜）去除悬浮物，避免堵塞流路或干扰光路；部分设备会加入弱酸性试剂（如 H₂SO₄）抑制微生物活性，防止 NO₃⁻被还原。

2，检测池反应与吸光度测量：

预处理后的样品进入石英检测池，仪器内置双波长紫外光源（220nm 和 275nm）依次照射样品，光电检测器同步采集两波长下的吸光度（A₂₂₀和A₂₇₅）。

3，数据处理与输出：

内置算法自动计算校正吸光度（A 有效），结合校准曲线（通过标准溶液预先标定）转化为硝态氮浓度，实时显示并上传数据（支持 4-20mA、RS485 等接口）。

二、NOT-9000型离子选择电极法硝氮分析仪

核心原理：基于特定电极对 NO₃⁻的选择性响应

硝态氮离子选择电极（ISE）的敏感膜（通常为硝酸根选择性材料，如季铵盐类聚合物）对 NO₃⁻有特异性识别能力。当电极浸入样品时，NO₃⁻与膜表面发生离子交换，产生跨膜电位差，其值与样品中 NO₃⁻活度的对数成正比（符合能斯特方程：E = E₀ + (RT/nF)×ln(a)，a为 NO₃⁻活度，近似浓度）。

在线实现流程：

1，样品预处理：

样品经过滤除悬浮物后，进入恒温反应池（控制温度 ±0.1℃，减少温度对电位的影响），部分设备会加入离子强度调节剂（ISA），固定溶液离子强度，使活度与浓度近似相等。

2，电位测量：

池中插入硝态氮 ISE 和参比电极（如 Ag/AgCl 电极），两者组成原电池，电极仪实时测量电位差（E）。

3，浓度计算：

仪器通过内置校准曲线（用已知浓度标准溶液标定E 与 lgC的关系），将电位差转化为硝态氮浓度，同时补偿温度、pH（通常需控制 pH 5-9，避免 H⁺与 NO₃⁻竞争）等干扰。

4，电极维护：

定期自动用标准溶液校准（两点校准），用专用清洗液（如稀硝酸）去除膜表面污染，延长电极寿命（12个月）。

三、流动注射分析法（FIA）

核心原理：通过化学反应显色，再测吸光度

利用硝态氮在特定条件下的化学还原性：在酸性介质中，NO₃⁻被还原剂（如 Cd-Cu 柱）还原为 NO₂⁻，随后与磺胺和 N-1 - 萘基乙二胺发生重氮偶合反应，生成紫红色偶氮化合物，在 540nm 处有最大吸收，吸光度与硝态氮浓度成正比。