美国2B UV-106-W 型臭氧水监测仪原理

 

        UV-106-W 型水臭氧监测仪™ 使用美国2B 的 MicroSparge™ 技术以高精度和准确度测量水中溶解的臭氧。与大多数溶解臭氧传感器不同，该仪器不使用会随着时间的推移而结垢的膜。相反，溶解的臭氧是通过用臭氧洗涤的环境空气几乎完全鼓泡约 2 mL 的水并整合从溶液中剥离的臭氧的气相浓度来测量的。基于从溶液中去除的臭氧的时间分布，进行小的修正以说明溶液中残留的任何臭氧。由于臭氧是在气相中测量的，因此去除了来自颗粒和其他溶解的无机和有机化合物的干扰，使得该仪器既适用于超纯水，也适用于“脏”水，例如饮用水，其中可能含有多种溶解的无机物以及有机杂质和悬浮颗粒。

 

操作理论

        紫外光吸收长期以来一直用于测量气相臭氧和溶解在纯溶剂中的臭氧，具有高精度和准确度。臭氧分子在 254 nm 处具有 很大吸收，与低压汞灯的主要发射波长一致。幸运的是，在大气中发现的显着浓度的分子很少在这个波长下吸收，这使得紫外吸收成为测量环境空气和臭氧发生器输出流中臭氧的准确方法。有商业仪器可用于直接测量超高纯水和其他溶剂中的臭氧，但这些仪器不能用于饮用水和其他“脏”水，因为存在吸收紫外线的化合物和颗粒并散射紫外线辐射。此外，这些物种的浓度在暴露于臭氧时会发生变化，从而使溶解臭氧的直接紫外吸光度测量变得更加复杂。

        

        从溶液中鼓泡臭氧，然后测量气相中的臭氧，其优点是可以在没有残留在水中的紫外线吸收干扰的情况下测量臭氧。然而，过去围绕这一原理设计的仪器采用了非常大且笨重的鼓泡室，并且依赖于亨利定律常数的固定值，该常数与温度密切相关，将臭氧在液相和气相之间进行划分。

在美国2B的 MicroSparge™ 技术中，使用臭氧洗涤的环境空气在约 5 秒的时间内从溶液中鼓泡出约 2 mL 的小体积臭氧总量，并在气体中测量臭氧浓度与时间的关系阶段。在鼓泡期间，几乎所有的臭氧都从溶液中除去。臭氧时间曲线下的积分提供了约 2 mL 样品中臭氧分子的总数。根据测量的臭氧时间曲线尾部的指数衰减率，对溶液中残留的臭氧进行小幅修正。

 

        图 1是水臭氧监测仪的示意图。四个 2 通阀和一个 1 通阀引导空气和水流通过设备。测量溶解臭氧的过程包括两个步骤。在第一步（图 1 的左图）中，样品环中充满了来自待分析水源的加压水流，内部空气泵对撞击器加压以清空前一个样品中的臭氧消耗水.在第二步中，改变阀门状态，使来自空气泵/洗涤器的不含臭氧的空气都将约 2 mL 水样推入冲击器并喷射样品，富含臭氧的空气通过光具座，其中臭氧被测量。每个步骤大约需要 5 秒，每 10 秒报告一次新的臭氧测量值。

图1水臭氧监测仪中空气和水流路径的示意图

 

        光学平台与我们的 106-M 型臭氧监测仪相同，用于气相臭氧监测。臭氧是根据通过装有石英窗的 14 厘米吸收池的紫外线衰减来测量的。低压汞灯位于吸收池的一侧，光电二极管位于吸收池的另一侧。光电二极管有一个以 254 nm 为中心的内置干涉滤光片，这是汞灯发出的光的主要波长。以 20 Hz 的速率连续测量光强度，即每 0.05 秒一次。在喷射循环开始时（图 1 的右图），填充和吹扫循环中剩余的无臭氧空气（图 1 的左图）通过吸收池，没有臭氧时的光强度(Io) 作为 3 个数据点的平均值获得。随着从溶液中喷出的臭氧开始通过检测池，光强度开始下降。

 

        在从溶液中去除 >80% 的臭氧所需的约 5 秒内进行超过 100 次光强度 (I) 测量，并计算每次测量的臭氧分子浓度以创建臭氧浓度与臭氧浓度的关系。（待续）