UV法在线硝氮仪的工作原理介绍

UV 法（紫外分光光度法）在线硝氮仪的核心工作原理是利用硝酸根离子（NO₃⁻）在特定紫外波长的特征吸收特性，结合朗伯 - 比尔定律实现硝氮浓度的实时定量检测，无需添加化学显色试剂，具有响应速度快、无二次污染的优势，广泛用于污水厂、地表水、工业废水等场景的硝氮在线监测。以下是其工作原理的详细介绍：

一、核心原理：朗伯-比尔定律+硝氮的紫外吸收特性

UV 法在线硝氮仪的检测逻辑，本质是“光的吸收与物质浓度的定量关系"，具体分为两个关键层面：

1. 基础理论：朗伯-比尔定律

当一束特定波长的平行单色光穿过均匀的待测样品时，光的吸收程度（吸光度 A）与样品中待测物质的浓度（c）、光穿过样品的路径长度（比色皿厚度，b）成正比，公式如下：

A = ε × b × c

• A（吸光度）：光穿过样品后被吸收的程度，由仪器检测器测量；

• ε（摩尔吸光系数）：特定物质在特定波长下的固有属性（硝氮在 220nm 波长下的 ε 为定值）；

• b（光程长度）：在线仪器中比色皿的固定厚度（如 10mm、20mm，出厂后不变）；

• c（浓度）：待测样品中硝氮的浓度（最终需计算的目标值）。

由于 ε 和 b 为已知固定值，因此只需测量吸光度 A，即可反向推算出硝氮浓度 c，这是 UV 法定量的核心依据。

2. 关键特性：硝氮的紫外吸收峰与干扰校正

硝酸根离子（NO₃⁻）的分子结构中，存在共轭电子体系，会在220nm 紫外波长处产生强烈的特征吸收（主吸收峰），这是 UV 法检测硝氮的 “识别标志"。

但实际水样中存在的溶解性有机物（如腐殖酸、蛋白质） 也会在 220nm 波长处产生吸收，导致吸光度测量值偏高，进而造成硝氮浓度检测结果虚高。为消除该干扰，UV 法在线硝氮仪普遍采用双波长校正技术：

• 选择275nm 紫外波长作为 “干扰校正峰"：溶解性有机物在 275nm 处仍有吸收，但硝酸根离子在 275nm 处几乎无吸收（吸光度接近 0）；

• 最终用于计算硝氮浓度的 “有效吸光度" 为：A 有效 = A₂₂₀ - 2×A₂₇₅（系数 “2" 是基于大量实验得出的有机物吸收规律，可抵消干扰）。

二

、UV法在线硝氮仪的完整工作流程（在线监测逻辑）

在线仪器区别于实验室仪器的核心是“自动化、连续性"，其工作流程围绕“样品处理→光信号检测→数据计算→结果输出" 的闭环展开，具体步骤如下：

1. 样品预处理（保证检测准确性的前提）

实际水样（如污水厂出水、地表水）中可能含有悬浮物、油类、高浓度有机物等干扰物质，需通过预处理模块去除：

过滤：采用内置滤膜（孔径通常为 0.45μm 或 1μm）过滤水样，去除悬浮物（避免散射光干扰吸光度测量）；

2. 样品进样与光路检测（核心检测环节）

预处理后的水样进入仪器的 “检测单元"，完成光信号的发射、吸收与接收：

光源激发：仪器内置紫外光源（通常为氘灯，可覆盖 200-400nm 紫外区），同时发射 220nm 和 275nm 的单色光（通过单色器筛选特定波长，避免杂光干扰）；

光穿过样品：单色光垂直穿过固定厚度的石英比色皿（石英材质可透过紫外光，玻璃会吸收紫外光，无法使用），水样中的硝酸根离子吸收 220nm 光，有机物同时吸收 220nm 和 275nm 光；

光信号转换：比色皿另一侧的紫外检测器（如光电二极管、光电倍增管）将穿过样品的 “剩余光信号" 转换为电信号（电流 / 电压），电信号强度与 “剩余光强" 成正比，进而可计算出吸光度 A₂₂₀和 A₂₇₅。

3. 数据处理与浓度计算（自动化运算）

仪器的核心控制单元（CPU）根据预设算法完成数据处理：

先将检测器输出的电信号转换为吸光度（A₂₂₀和 A₂₇₅）；

按公式计算 “有效吸光度"：A 有效 = A₂₂₀ - 2×A₂₇₅；

结合朗伯 - 比尔定律（已知 ε 和 b），反向计算出硝氮浓度：c = A 有效 / (ε×b)；

若仪器内置 “校准曲线"（通过标准硝氮溶液预先标定），会进一步修正计算结果，确保精度（如消除比色皿污染、光源微小衰减带来的误差）。

4. 结果输出

结果输出：检测到的硝氮浓度（单位通常为 mg/L）会实时显示在仪器屏幕上，同时通过 4-20mA 电流信号、RS485 通讯等方式传输至中控系统（如 PLC、SCADA），支持数据存储、曲线绘制、超标报警（如浓度超过预设阈值时触发声光报警）。

综上所述，UV法在线硝氮仪通过“紫外特征吸收+双波长干扰校正+自动化流程"，实现了硝氮浓度的快速、实时、无试剂监测。