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在線水質分析儀器的發展現狀及未來展望

來源: | 作者:tpl-c65b486 | 發布時間: 2018-08-14 | 7794 次瀏覽 | 分享到:

　　核心提示：2014年11月25日-26日，由中國儀器儀表學會分析儀器分會、中國儀器儀表行業協會分析儀器分會聯合主辦的第七屆中國在線分析儀器應用及發展國際論壇暨展覽會（簡稱CIOAE2014）在國家會

　　2014年11月25日-26日，由中國儀器儀表學會分析儀器分會、中國儀器儀表行業協會分析儀器分會聯合主辦的“第七屆中國在線分析儀器應用及發展國際論壇暨展覽會（簡稱CIOAE2014）”在國家會議中心舉行。儀器信息網作為戰略支持媒體參加了此次會議。

　　在本次會議的大會報告上，哈希公司程立做了《在線水質分析儀器發展現狀及未來展望》的報告。

　　發展現狀

　　在市場研究公司ResearchandMarkets2013年發布的《2018年中國水質分析儀器市場展望與機遇》報告中，提到中國是全球最大的水質分析儀器市場之一，并已成為亞太地區的主導者。預計未來5年內，中國水質分析儀器市場增長速度驚人，2018年該市場將超過5.5億美元。

　　如此巨大的市場一方面來自于嚴格的政策法規。我國目前已將發展在線監測作為政府控制水污染和保障水安全的重要技術路線，國控和地方控制的污染源排放口自動監測以及分布在各地的江河湖泊的水質自動監測站，提供了大量的水質分析儀器應用機會。

　　另一方面，中國作為一個制造大國，擁有全世界最為齊全的工業門類，工業的發展也促使著對于在線水質分析儀器的需求。目前無論是火電、石化、煤化工等傳統的高耗水行業；還是在電子、醫藥等一些對于水質要求極為嚴格的新興行業，都為在線水質分析儀器帶來了普遍的應用機會。

　　程立表示根據應用目的的不同，在線水質分析儀器可以分為監測型和過程型兩類。其中監測型主要用于單純的水質監測，以判斷水質是否達到法規的要求，以及環境水質和飲用水質的預警，不參與水處理工藝過程控制。它監測的水質參數主要是COD、氨氮、總磷、總氮和重金屬等。而且對于數據的準確度要求更高，數據可以作為有關部門執法管理的衣服。

　　而過程型在線水質監測儀器主要用于水處理工藝或者用水過程中的水質監測，所測量的水質參數參與過程控制，以實現優化水處理工藝，提升水處理效率的目的。同時，在保證水質達標的前提下，實現水處理過程節能降耗的目的。同時根據不同的水處理工藝需要監測的水質參數各不相同，總計可以超過數十種水質參數。過程型在線水質監測儀對于儀器的可靠性和穩定性要求更高，它要求儀器能夠可靠的反映水質變化趨勢，為水處理過程控制提供依據。另外，對過程型分析儀器響應時間的要求也明顯高于監測型儀器。

　　目前，在我國過程型在線水質分析儀在的典型應用有：石油化工行業，在線TOC分析儀已經成為凝結水回用所采用的標準配置；在自來水行業，采用氯及氯胺工藝的水廠采用在線消毒劑分析儀，如余氯、氯胺分析儀，從而實現節省水處理化學品，降低運行費用。制藥工業，在線TOC分析儀的使用也成為了制藥用水有機雜質監測和控制的重要手段；在市政污水處理行業及水產養殖行業，溶解氧的在線監測降低了能耗和運行費用，同時保證了水質的達標；目前營養鹽在線分析儀器也逐步開始應用，以幫助污水處理廠實現除磷脫氯工藝的優化控制，提升污水排放標準；另外還有在線硬度、在線鈉離子分析儀用于優化鍋爐的進水處理工藝等。

　　程立表示，中國在線水質分析儀器市場發展迅速，政府的巨大投入使得監測型在線水質分析儀器得到了快速的發展。過程型在線水質分析儀器開始大量采用，為水工業的產業升級、水處理工藝優化控制、降低能耗提供技術支撐。但目前也存在不少問題，如：在線水質分析儀目前主要采用傳統分析原理，新測量原理應用較少，監測型儀器所獲得的數據是各自獨立的，關聯性不強；基礎水質數據庫的建立剛剛起步，數據的后處理和分析缺失，使得數據的價值沒有得到充分體現，無法為水環境預測預警提供支持。單純的依靠監測型分析技術，對數據造假缺乏更有效的手段，在線水質分析儀器的價值沒有得到充分的體現。

　　未來展望

　　新測量原理、新材料、新算法等的出現也推動者水質分析儀器的發展。如新的測量原理：LIBS（激光誘導擊穿光譜）、HMA（混合多光譜分析）、MWDXRF（單波長色散X射線熒光分析），生物技術等逐漸被在線水質分析儀器采用，因而將出現更多能夠實現在線分析的水質參數。

　　石墨烯、納米材料、生物芯片等新材料也為新測量原理在線水質分析儀器的應用提供了物質支撐。化學計量學將會在水質分析中得到越來越多的應用；各種新算法及水質模型的出現，也將提升各種新型在線水質分析儀器的功能及完善數據后處理，提供更多的有價值的水質信息和數據。

　　對于水質分析儀器未來的發展，程立表示主要有：智能化將成為在線水質分析儀控制器的主流，將具有網絡功能，具有更多人機互動方式，如手勢、語音控制；通過云計算可實現儀器間數據共享和數據再處理。

　　其傳感器將主要朝小型化、低成本化發展，將可實現數據直接傳輸，更多的水質參數可以實現在線監測。軟件方面，除了儀器本身的控制軟件和數據分析軟件，各種通訊、數據分析及處理的應用軟件出現，水質識別軟件將成為現實。

　　此外，在線水質分析儀器將具有自學習和自我管理、自適應功能，能夠根據環境和操作者的變化，以及儀器自身狀態做出主動調整或預警；儀器能夠記錄和提醒各種使用維護信息，引導儀器使用人員做好儀器主動維護、備品備件管理以及儀器使用壽命預測等工作，提高工作效率。

　　程立介紹說，不僅是儀器硬件和分析技術，軟件和數據處理技術也將是在線水質分析儀器的重要組成部分。隨著，大數據技術和云計算的出現，將改變以前分布在不同部門、不同個體的數據管理和信息的使用方式；來自于在線水質分析儀器的大量數據可以迅速得到處理和分析，建立區域或流域水質基線，建立目標地區的水質基礎數據庫；構建以水質預測以及安全預警為目的的算法和數學模型，指導政府水務管理和人們的用水行為。

　　未來，我們是否可以在目前基于數學模型算法的創新技術基礎上，利用大數據云計算的方式，進行例如流域等大區域的水質綜合預測預警，都是值得期待的。

　　此外，程立特別介紹了移動水質分析技術。移動水質分析設備包括便攜式分析儀器和預制試劑。移動分析作為一種“非連續實時分析技術”，在未來將成為傳統在線水質分析技術的補充和發展。

　　程立介紹說，在儀器小型化的基礎上，移動水質分析設備還會增加無線通訊以及GPS等功能，各種數據處理分析及傳輸的APP會大量出現，為大數據處理中心提供更多的數據信息。現有的移動終端會增加水質分析功能，實現移動水質分析技術的民用化。

　　移動互聯網的普及和云計算的出現，使得移動水質分析的數據共享成為現實；在適當的移動載體支持下，可以獲得區域范圍內大量的實時水質數據；移動分析可以比傳統固定式在線分析提供成本更低、覆蓋范圍更廣、信息量更大的數據。由于大數據和云計算的出現，能夠由非專業分析人員提供非傳統意義的水質相關數據，對水質綜合評估會變得越來越有價值。

　　最后，程立表示：“未來，包括移動分析在內的在線水質分析儀器具有廣泛的應用前景，在智慧水務、智能水工廠、智慧農業以及個人水質檢測、水安全管理等領域都會得到普遍的應用。”

　　

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