水質分光光度計是環境監測、污水處理及科研領域的核心分析工具,主要用于定量檢測水中重金屬、有機物、營養鹽等污染物濃度。其操作需嚴格遵循標準化流程以確保數據準確性。以下從原理基礎、操作規范、關鍵細節、維護保養四方面展開說明:
一、工作原理與核心組件
1. 光譜吸收定律
基于朗伯-比爾定律,物質對特定波長光的吸光度與其濃度成正比。例如,六價鉻在540nm處有特征吸收峰,通過測量吸光度可反推濃度。
2. 主要構造模塊
- 光源系統:氘燈(紫外區)、鎢鹵素燈(可見光區),需預熱15-30分鐘穩定輸出。
- 單色器:光柵或棱鏡分光,波長精度±0.5nm,帶寬≤2nm。
- 比色皿:石英材質(紫外-可見光通用)或玻璃(僅限可見光),標準光程1cm,嚴禁用手指觸碰光學面。
- 檢測器:光電倍增管(PMT)或CCD陣列,動態范圍0.001-3.0Abs。
二、標準化操作流程
1. 開機前準備
- 檢查光源壽命:氘燈累計使用超1000小時需更換。
- 環境要求:溫度15-30℃,濕度≤80%,避開強電磁干擾源。
- 預熱儀器:開啟后等待自檢完成,期間禁用頻繁開關。
2. 校準曲線建立
- 標準溶液配制:采用逐級稀釋法,如0.1g/L儲備液→10mg/L中間液→系列濃度標樣。
- 波長選擇原則:優先選用最大吸收波長(λmax),若存在干擾則改用次高峰。例如,亞硝酸鹽在540nm易受濁度干擾,可切換至352nm。
- 空白校正:以去離子水或試劑空白調零,扣除背景吸收。
3. 樣品測定技巧
- 預處理要求:渾濁樣品需經0.45μm濾膜過濾;含余氯水樣添加硫代硫酸鈉脫氯。
- 比色皿清潔:先用稀鹽酸浸泡,再用乙醇棉球擦拭,最后用鏡頭紙單向輕擦。
- 裝液量控制:液面高度占皿高2/3,避免氣泡附著影響透光率。
三、日常維護與故障排除
1. 周期性保養計劃
- 每周任務:清潔樣品室殘留液滴,檢查氘燈能量衰減情況。
- 季度維護:用標準釹玻璃校驗波長準確性,偏差>2nm需重新校準。
- 年度檢修:更換泵管老化部件,清洗流動注射系統管路。
四、應用實例解析
1. 總磷測定要點
- 鉬銻抗顯色體系在70℃水浴反應15分鐘,冷卻后于700nm測定。注意消解過程防止爆管。
- 高鹽廢水建議采用抗壞血酸還原法替代傳統氯化亞錫,減少共存離子干擾。
2. 重金屬快速篩查
- 汞蒸氣捕集法配合冷原子吸收,檢出限可達0.05μg/L。
- 鉛鎘聯合測定時,加入掩蔽劑(如酒石酸鉀鈉)消除鈣鎂沉淀干擾。
水質分光光度計的精準運用依賴嚴謹的操作規范與持續的設備維護。使用者需掌握顯色化學反應機理,靈活應對復雜基質挑戰,并通過定期質控驗證保障數據可信度。