紫外水质在线分析仪校准方法的研究

紫外水质在线分析仪 (以下简称分析仪)指采用紫外光源作为检测光透过水样进行水质监测分析的仪器 ,由紫外光源、测量池、光电检测器和中央分析单元等几部分构成[ 1] 。分析仪利用光吸收系数或者在光吸收系数与化学需氧量具相关性时将光吸收系数折算成化学需氧量 , 从而对水质进行监测分
[ 2]
 
为了对分析仪的技术性能进行统一评价 , 笔者探讨了分析仪的校准方法 , 该方法可以解决分析仪的量值溯源和传递问题 , 使得计量检测技术检定机构依据校准方法进行科学、标准、规范的计量检测校准 ,使分析仪计量性能的准确性得以保障 ,全面提升企事业单位生产安全 ,降低污水排放 ,保护水资源的清洁。
1 主要计量特性
 
1.1  名词术语[ 3]
 
零点漂移:采用零点校正液为试样连续测试,分析仪显示值在规定时间内的变化。
量程漂移:采用量程校正液为试样连续测试,分析仪显示值在规定时间内的变化。
 
1.2  主要计量特性
 
结合环保计量监测要求与分析仪的产品技术性
 
能 ,按照**家量值溯源和传递系统的要求 ,其主要计量特性有[ 4] :
(1)示值误差 :在 ±3%之内 ;
 
(2)重复性误差:在 ±2%之内;
 
(3)线性误差 :在 ±5%之内 ;
 
(4)零点漂移 :在 ±2%之内 ;
 
(5)量程漂移 :在 ±2%之内 。
2 主要试剂[ 4]
 
零点校正液 :去离子水, 三级水, 满足 GB6682 -1992《分析实验室用水规格和试验方法》;
 

量程校正液 :邻苯二甲酸氢钾 [ GBW(E)
 
060019e] ;
 
标准溶液 :见表 1,**大允许误差在 ±1%之内。
 
表 1  邻苯二甲酸氢钾标准溶液的浓度与分析仪量程之比
 
编号 1# 2# 3# 4#
浓度与量程之比 /% 30 50 80 100
 
注:为了使校准方法适用于不同量程的分析仪校准, 且能科学、规范表述, 方便校准人员理解标准溶液浓度配制, 故以标准溶液的浓度(mg/L)与分析仪量程值(FS)之比进行表述, 其中 FS为分析仪测量范围的满量程值 [ 2, 5] 。
 
3  校准方法[ 6, 7]
 
3.1 示值误差校准
 
(1)将 1#量程校正液分 3次导入分析仪的测量池进行测量,记录分析仪各次显示值。
 
(2)分别将 2#、3#量程校正液导入分析仪的测量池 ,按上述(1)条的方法进行测量。
-
 
取分析仪各次显示值的平均值 Ai,按式 (1)计
算分析仪的示值误差 i1    
    δ:    
    - -      
    i oi    
i1   A -A   100 1
    -  
δ =     ×  % ()
      A    
      oi    
式中 :δi1———分析仪的示值误差;
-
 
Ai———不同浓度时的分析仪各次显示值的平
 
均值 , mg/L;
-
Aoi———不同浓度时量程校正液的标称值, mg/
 
L;
 
i———不同浓度的量程校正液 , i=1、2、3、4。
 
3.2 重复性误差校准
 
(1)将 1#量程校正液分 6次导入分析仪的测量池进行测量,记录分析仪各次显示值。
 
(2)将 3#量程校正液导入分析仪的测量池, 按
 
上述(1)的方法进行测量。                
      (3)分析仪重复性误差 Cvj按式(2)计算 :  
         
                                         
      C = 1       - 2 ×100%   (2)
          ∑(A -A)      
                        ij i          
      vj                              
                R     (n-1)            
式中 :C——— 分析仪的重复性误差 ;        
  vj                
      R———分析仪满量程值, mg/L;        
               
      A——— 不同浓度时分析仪各次显示值 , mg/L;
      ij      
      j———同一种浓度时分析仪的 6次显示值;
       
      n———测量次数 , n=6。              
                     
3.3 线性误差校准                  
                     
      (1)校准步骤同 3.1(1)、3.1(2)条 。    
           
      (2)记录分析仪导入不同浓度时的各次显示
       
分析仪不同浓度时的各次显示值与标准溶液标
   
,                                      
称值的测量偏差按式 (3)计算:         3
                      ij    ij oi          
                  ΔA =A -A         ()
      :ΔA———                
式中   分析仪不同浓度时各次显示值与量
  ij        
              程校正液标称值的测量偏差, mg/L;
               
      A——— 不同浓度时量程校正液标称值 , mg/L。
      oi        
      ()       ()           ΔA , 按式
      3 取上述 2 中的**大测量偏差   imax  
  (4)计算分析仪的线性误差 :              
                 
                δ = imax × %       ()
                  ΔA            
                iL       100           4
                        R                
式中 :δ———                             ;  
                                   
  iL 不同浓度时分析仪的线性误差    
      ΔA ———                      
      imax         分析仪不同浓度量程校正液的**大
                测量偏差 , mg/L。          
                           
3.4 零点漂移校准                  
                     
      (1)将分析仪的初始值设置到量程的 10%处 ,
分析仪测量池导入零点校正液 , 记录此时分析仪的
显示值 A1,分析仪连续工作 1 h后, 记录分析仪的显
   
示值 A2。                                  
                      (5)   :    
      (2)                              
      分析仪的零点漂移按式     计算      

      Z   A2 -A1     100
          R    
      δ =   × %
  :δ———             ;
式中 Z   分析仪的零点漂移  
                       
  A1———分析仪测量池导入零点校正液时的显
   
   
      示值 ;              
  A2———分析仪连续工作 1 h后的显示值 。
   
3.5 量程漂移校准              
                 
  (1)将分析仪的初始值设置到量程的 10%, 分
   
析仪测量池导入 3#量程校正液 ,记录此时分析仪的
 
显示值 A3,分析仪连续工作 1 h后 ,记录分析仪的显
 
示值 A4。                    
                     
  (2)量程漂移按式(6)计算 :
   
          A4 -A3          
      s         100
            R    
      δ =     × %
式中 :δ———               ;
                   
  s 分析仪的量程漂移    
  A3———分析仪测量池导入 3#量程校正液时的
                       
      显示值;      
             
  A4———分析仪连续工作 1 h后显示值。
   
4  结语                    
                     
                     
  紫外水质分析仪检测方法科学合理 ,各项指标
评价结果基本符合仪器的设计性能及污水、废水排
 
放计量要求 , 对环境监测和法定计量机构开展紫外
     
水质分析仪的性能评价和计量校准工作具有一定的
 
                       
指导意义。