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水質(zhì)在線監(jiān)測傳感器
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氨氮傳感器的原理

作者:水質(zhì)監(jiān)測時間:2025-02-17

河流氨氮濃度居高不下,主要源于外源性污染。生活污水和工業(yè)廢水的隨意排放,以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中化肥的過度使用,引發(fā)了面源污染。這些污染源持續(xù)不斷地向自然水體輸送大量含氮污染物,最終造成氨氮超標(biāo)。

氨氮超標(biāo)是典型的外源還原性污染物入侵所致,這類污染物多為有機污染物,即我們常說的 COD。它們進入水體后,會刺激好氧生物大量繁殖,大量消耗河水中的溶解氧(Do),使水體陷入缺氧甚至厭氧狀態(tài),嚴(yán)重破壞了水體原本穩(wěn)定的氮循環(huán)平衡和生態(tài)系統(tǒng)。正常自然河水的 Do 值一般大于 2mg/L,在這種條件下,水體中的氨氮能夠順利被氧化成硝酸鹽,使水體呈現(xiàn)氧化性,氨氮濃度也能維持在較低水平。

要解決氨氮超標(biāo)這一難題,最直接且行之有效的途徑,是全方位阻斷外源污染與內(nèi)源污染,同步大力推進受損生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)工作,致力于讓水體的 Do 值回升至理想水平。誠然,利用曝氣機等人工手段,能夠提升 Do 含量,但前提是必須優(yōu)先攻克外源污染這一關(guān)鍵問題。倘若不然,溶解氧的消耗將始終高于補給,那么所有的治理行動都將付諸東流。唯有重新構(gòu)建河流生態(tài)系統(tǒng)的平衡,才能夠從根源上實現(xiàn)氨氮含量的降低,讓河流重歸清澈與健康。

在推進智慧水務(wù)項目的過程中,很多客戶都會頻繁詢問氨氮傳感器的相關(guān)問題,這充分體現(xiàn)了氨氮指標(biāo)在水質(zhì)監(jiān)測中的關(guān)鍵地位。如果水質(zhì)感知層只能選取一個水質(zhì)參數(shù),氨氮無疑是眾多人的首選。

目前,氨氮的測量技術(shù)主要有氨氣敏電極法、水楊酸分光光度法、納氏試劑分光光度法以及銨離子電極法。

在智慧水務(wù)項目實踐中,化學(xué)試劑法由于后期維護工作繁重,并且需要建造專門的站房,很難滿足項目對高密度、低成本布點和建模的需求。

采用電極法監(jiān)測水體氨氮,不僅避開了化學(xué)試劑分析法繁瑣的操作流程,還具有檢測范圍廣泛、響應(yīng)迅速的優(yōu)點,非常適合智慧水務(wù)感知層進行自動連續(xù)監(jiān)測。

電極法主要分為氨氣敏電極法和銨離子電極法這兩種。

氨氣敏電極法的突出優(yōu)勢是不受水體色度和濁度的干擾,然而其靈敏度和穩(wěn)定性受電極質(zhì)量的影響極大,電極故障率較高,在實際使用過程中,必須高度重視電極的維護工作。也正因如此,氨氣敏電極在智慧水務(wù)領(lǐng)域的推廣面臨較大阻礙。

銨離子電極一般是由工作電極和參比電極組成的二電極測量系統(tǒng),通過電極膜電位來測定溶液中的銨離子濃度。

工作電極與水體接觸的界面處設(shè)有銨離子選擇性膜,當(dāng)該選擇性膜與含有銨離子的溶液接觸時,水體中銨離子濃度的任何變化都會在選擇膜外膜引發(fā)相應(yīng)的電位變化。將這個電位變化與參比電極的電位進行對比,再依據(jù)能斯特方程,就能夠?qū)⒈粶y溶液的電位準(zhǔn)確轉(zhuǎn)換為銨離子濃度。

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水質(zhì)傳感器.jpg


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