楊 芹

四川成都岷江自來(lái)水廠，四川成都 610200

1 儀器分析方法的發(fā)展

分析化學(xué)是提供物質(zhì)中元素或化合物組成和含量的科學(xué)和技術(shù)，通過(guò)測(cè)量與待測(cè)組分有關(guān)的某種化學(xué)和物理性質(zhì)獲得物質(zhì)的定性和定量結(jié)果。原子能、半導(dǎo)體、微電子器件等新型材料科學(xué)和環(huán)境科學(xué)、生物科學(xué)等新興學(xué)科的發(fā)展，一方面對(duì)分析化學(xué)提出了更高的要求，另一方面也促進(jìn)了分析化學(xué)的發(fā)展?；瘜W(xué)家們開(kāi)始利用經(jīng)典分析化學(xué)方法中沒(méi)有運(yùn)用的現(xiàn)象，如測(cè)定被測(cè)物質(zhì)的電導(dǎo)、電位、光的吸收或發(fā)射、質(zhì)荷比、熒光等性質(zhì)來(lái)解決無(wú)機(jī)化學(xué)、有機(jī)化學(xué)和生物化學(xué)中的分析問(wèn)題。

隨著微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，以及科學(xué)領(lǐng)域新成就的不斷引入，作為分析化學(xué)重要組成部分的儀器分析，由以化學(xué)分析為主的經(jīng)典分析化學(xué)發(fā)展為以?xún)x器分析為主的現(xiàn)代分析化學(xué)。它不僅能提供物質(zhì)的組成和含量信息，而且成為強(qiáng)有力的科學(xué)研究手段。

儀器分析與經(jīng)典分析方法相比較，具有重現(xiàn)性好、靈敏度高、分析速度快、試樣用量少、檢出限低等特點(diǎn)。儀器分析方法一般分為光學(xué)分析法、電化學(xué)分析法、熱分析法、放射化學(xué)分析法和分離方法。

光學(xué)分析法是基于檢測(cè)能量與待測(cè)物質(zhì)作用后產(chǎn)生的輻射信號(hào)或所引起的變化的分析方法。根據(jù)物質(zhì)與輻射能作用時(shí)有沒(méi)有能級(jí)躍遷可將光學(xué)分析法分為光譜法和非光譜法。根據(jù)能量作用的對(duì)象不同又分為原子光譜和分子光譜。

電化學(xué)分析法是根據(jù)物質(zhì)在溶液中的電學(xué)及電化學(xué)性質(zhì)，如電位、電荷、電流、電阻等電信號(hào)及其變化來(lái)測(cè)定物質(zhì)的組分含量的分析方法。如電導(dǎo)儀用來(lái)測(cè)定水的電導(dǎo)率，pH計(jì)或離子計(jì)測(cè)定水樣的氫離子或其他離子濃度，利用滴定終點(diǎn)時(shí)溶液的電位突躍指示滴定終點(diǎn)的電位滴定法等。

熱分析法是測(cè)定某些性質(zhì)，如質(zhì)量、體積、熱導(dǎo)或反應(yīng)熱與溫度之間的動(dòng)態(tài)關(guān)系。它可用于成分分析和熱力學(xué)分析、化學(xué)反應(yīng)機(jī)理方面的研究。

放射化學(xué)分析法是利用核衰變過(guò)程中所產(chǎn)生的放射性輻射來(lái)進(jìn)行分析的方法。如將放射性同位素作為示蹤原子用于污染物的遷移轉(zhuǎn)化研究。

分離方法是利用儀器方法(如色譜法、電泳法)來(lái)分離和分析那些在結(jié)構(gòu)、性質(zhì)上十分相近的化合物，主要基于色譜法和電泳技術(shù)。水樣中結(jié)構(gòu)、性質(zhì)相近的組分通過(guò)色譜分離后，可根據(jù)需要分別定性和定量測(cè)定各組分的性質(zhì)，如熱導(dǎo)、電導(dǎo)、對(duì)紫外和紅外輻射的吸收、熒光等。將色譜法與各種現(xiàn)代儀器方法聯(lián)用是解決復(fù)雜物質(zhì)的分離和分析問(wèn)題的最有效手段，也是儀器分析的一個(gè)重要發(fā)展方向。

2 分析儀器

分析儀器的作用是把通常不能被人直接檢測(cè)和理解的信號(hào)轉(zhuǎn)變成可以被人檢測(cè)和理解的形式。因此分析儀器是被研究體系和科學(xué)工作者之間的通信工具。

不同的分析方法對(duì)應(yīng)不同的分析儀器，不管它們的復(fù)雜程度如何，分析儀器一般包括四個(gè)基本組件：信號(hào)發(fā)生器、輸入換能器或檢測(cè)器、信號(hào)處理器和輸出換能器或讀出裝置。

信號(hào)發(fā)生器的作用是從試樣組分產(chǎn)生分析信號(hào)，它可以是試樣本身，但是在許多儀器中，信號(hào)發(fā)生器都比較復(fù)雜，如紫外分光光度計(jì)的信號(hào)發(fā)生器，除了試樣以外，還有紫外輻射源、單色器、光速切光器等；檢驗(yàn)器是將一種類(lèi)型的信號(hào)轉(zhuǎn)變成另一種類(lèi)型信號(hào)的器件，如在分光光度計(jì)中的光電管，是將光能轉(zhuǎn)變成電能的器件；信號(hào)處理器是將從檢測(cè)器出來(lái)的信號(hào)進(jìn)行加工，例如對(duì)電信號(hào)進(jìn)行放大、衰減、積分、微分、相加等，也可通過(guò)整流使其變?yōu)橹绷餍盘?hào)，或?qū)⑵滢D(zhuǎn)變成交流信號(hào)；讀出器件是將從處理器出來(lái)的放大信號(hào)轉(zhuǎn)變成一種可以被人讀出的信號(hào)，它的形式有表頭、記錄儀、示波器、指針或標(biāo)尺和數(shù)字器件等。

3 儀器分析在水質(zhì)分析中的應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)代化手段在水質(zhì)監(jiān)測(cè)分析中得到了廣泛應(yīng)用。分析方法從分光光度法、電位法發(fā)展到原子吸收法、原子熒光光譜法、氣相色譜法和液相色譜法等；手動(dòng)和半自動(dòng)實(shí)驗(yàn)方法、分析儀器也正逐步被計(jì)算機(jī)控制技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)融合的在線或自動(dòng)分析檢測(cè)所代替?，F(xiàn)代分析儀器為水質(zhì)分析檢測(cè)和科學(xué)研究提供了強(qiáng)有力的手段，目前水質(zhì)分析呈現(xiàn)出向儀器分析方向發(fā)展的趨勢(shì)。

除常規(guī)分析儀器應(yīng)用于水質(zhì)分析外，為滿(mǎn)足水質(zhì)分析項(xiàng)目的特殊需要，一些水質(zhì)專(zhuān)用測(cè)量?jī)x器也相繼出現(xiàn)。主要有以下幾種。

1）濁度儀：利用光透過(guò)法、光散射法等測(cè)定水樣混濁程度的儀器；

2）油分測(cè)定儀：利用紅外吸收法、濁度法、紫外吸收法或熒光法原理開(kāi)發(fā)的專(zhuān)用于油分測(cè)定的儀器；

3）測(cè)汞儀：以原子熒光法和冷原子吸收法為測(cè)定原理，專(zhuān)用于測(cè)量汞元素的儀器；

4）生化需氧量(BOD)測(cè)定儀：用測(cè)壓式和生物膜電極測(cè)量水樣中氧的消耗量的儀器；

5）化學(xué)需氧量(COD)測(cè)定儀：根據(jù)COD的化學(xué)測(cè)量方法，利用分光光度法檢測(cè)分；

6）總需氧量(TOD)測(cè)定儀：將一定體積的待測(cè)水樣連同含有已知濃度氧的載氣一起通人燃燒管中，在高溫、催化的條件下進(jìn)行燃燒，消耗了載氣中的部分氧，使氧的濃度降低，再用氧氣檢測(cè)器測(cè)出剩余的氧濃度，然后將該濃度與已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)液耗氧量進(jìn)行比較，求出TOD值。

另外，在水樣預(yù)處理中，固相萃取器、微波消解器、超聲波清洗器等也得到廣泛應(yīng)用。可以看到儀器分析方法在水質(zhì)分析中得到了廣泛的應(yīng)用。

[1]李桂然，王玉智.水質(zhì)分析檢測(cè)的合理性檢查[J].水資源研究，2009(2).

[2]王建俊，趙昆松.淺談水質(zhì)分析過(guò)程中的質(zhì)量控制[J].新疆化工，2002(1).