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1、TDSTDS 笔分析报告笔分析报告水质检测之 TDS 笔项目可行性分析一、 项目背景水是人类生活环境的重要组成部分，是生活和生产必不可少的重要资源。本世纪下半叶，随着各种自然资源的滥开滥用，环境污染愈演愈烈。生产和生活排出的大量污水，含有诸多有害因素，严重危害人类的健康。淡水资源的日趋紧张也向人类发出警告，全世界缺水的国家已多达 80 多个。地球上的淡水总共为 400 万立方公里，据估计每年被污染的淡水达到 400 立方公里，已出现美国向加拿大，西德向瑞士购买淡水的新鲜事。凡此种种，不能不引起世人的担忧和关注。西欧和北美等发达国家早就兴起控制水源污染的声浪，制定了一系列严重的法规。大大推动了水
2、质监测传感器的研制和水质监测技术的发展。水质检测的指标有很多，按其性质不同，可分为物理的，生物的和化学的指标。水体环境的物理指标颇多，包括水温、渗透压、混浊度、色度、悬浮固体、蒸发残渣以及其它感官指标如味觉、嗅觉属性等等。水质化学指标利用化学反应、生物化学的反应及物理化学的原理测定的水质指标，总称为化学指标。包括碱度、酸度、硬度、总有机碳、微粒有机碳、总耗氧量、化学耗氧量、生物化学耗氧量、溶解氧、氯离子含量、电导率，氧化-还原电位、pH 值、生物营养元素、各种化学形态的重金属离子、非金属微量元素、微量有机物、水体的污染物以及放射性元素等等。综观这些检测项目的产品，有以下几个特点：(1) 检测原
3、理多为光学原理，成本较高；(2) 通常以整机形式销售；(3) 通常体积较大，售价较高；(4) 市场用量不大等。针对以上特点，根据我们现有的技术力量和资源配置，短时间内很难有所作为，由于这些原因，留下可供我们选择的项目并不多。溶解氧和氨氮我们已经在做，溶解氧有高端的极谱式和低端的原电池式；氨氮的离子选择性电极的检测原理可以推广到碳酸根离子、亚硫酸根离子以及氟、氯离子等。所以经过一段时间的调研，我们倾向于通常和饮水机配套销售的 TDS 笔 的开发。它具有以下特点：(1) 结构简单；(2) 原理简单；(3) 售价低；(4) 应用广泛等。二、 TDS 的概念TDS 是英文 total dissolve
4、d solids 的缩写，中文译名为溶解性总固体，又称总含盐量，测量单位为毫克/升,它表明 1 升水中溶有多少毫克溶解性总固体，或者说 1 升水中的离子总量。一般可用公式：TDS=+ 。TDS 概念是个舶来品，在美国、台湾水处理领域广泛使用，TDS 值的测量工具一般是用 TDS 笔，其测量原理实际上是通过测量水的电导率从而间接反映出 TDS 值。在物理意义上来说，水中溶解物越多，水的 TDS 值就越大，水的导电性也越好，其电导率值也越大。通俗的讲：TDS 值代表了水中溶解物杂质含量，TDS 值越大，说明水中的杂质含量大，反之，杂质含量小。国家标准 GB5749-XX生活饮用水卫生标准中对饮用自
5、来水的溶解性总固体有限量要求：溶解性总固体1000mg/L 。常规的检测方法为：固体含量的测定都是以重量法进行的，测定时蒸干温度对结果的影响很大。一般规定在105-110，但这个温度不能彻底赶走硫酸钙、硫酸镁等结晶水，不易得到固定不变的重量；若在 180蒸干，所得结果虽比较稳定，但由于一些盐类如 CaCl2 、Ca(NO3)2、MgCl2、Mg(NO3)2 等具有强烈的吸湿性，极易吸收空气中的水分，在称量时也不易得到满意的结果。因此测定的结果比较粗略。三、 市场需求及预测水作为人类生存的三大要素之一，没有人能够离开它，而且随着人们生活水平的提高和人们对健康意识的逐渐重视，人们越来越关心自己的饮
6、水健康，所以水家电的市场潜在需求是很大的。同时，我国巨大的人口基数和目前严峻的饮用水现状，使得我国健康饮用水的市场容量非常巨大。专家预测，在未来几年，社会对健康饮水需求的市场容量有着每年 500 亿人民币的规模，而水处理则将达到5000 亿每年。水家电作为一个新的产业，其市场前景和市场潜力是不言而语的。而 TDS 笔应用范围就包括纯净水生产和饮用、电渡液、锅炉用水、鱼缸用水、游泳池水的洁净度、照相冲洗液、井水，深井水、实验室、水产养殖、食品加工、家庭，办公室、理化教学、电离水化妆品、市政供水、旅行保健有等。这些应用中, 随着人们环保意识的加强,纯净水生产和饮用越来越普遍的走进百姓的生活中。兴起
7、于上世纪 90 年代的饮水机，在小家电领域里的热度随着近年来国人生活水平的质量提高而逐年攀升。从整体市场走势来看，中国饮水机市场销量呈逐年递增趋势。XX 年，中国饮水机市场容量突破 3300 万台，产业规模达到1500 亿。与 XX 年相比，XX 年饮水机零售量增长了 33%，零售额增长了 51%。XX 年，我国饮水机产量达到 4000 万台。XX 年上半年，我国饮水机产量不足 1000 万台，其中 XX 年前 10 月，冷热饮水机产量达到 835 万台，同比增长%。如果按饮水机年零售量增长 20%算得话，保守估计目前的产业规模已经有上亿台。但是纯净水生产的质量千差万别，严重危害着人们的身体健
8、康。据报到，国家质检总局近期公布对瓶(桶)装饮用水质量抽查结果，其中 6 种饮用水被检测出含有高浓度的致癌物“溴酸盐” ，哈药六厂等知名企业生产的“纯中纯”弱碱性饮用水、内蒙古“景友”沙漠优质水榜上有名，令人震惊。而 TDS 笔通常和饮水机等净水设备捆绑销售，所以 TDS笔的销量可想而知。 溶解性总固体(简称 TDS)是生活饮用水监测中必测指标之一，它可以反映被测水样中无机离子和部分有机物的含量。除饮用水外，近几年开展的涉水产品检测工作中，TDS 作为输配水设备及防护材料检测的基本项目，以及一般净水设备和反渗透净水设备中功能实验中的必测项目，非常频繁的出现在检测报告中。另外 TDS 笔的一些使
9、用实例:检测纯净水矿泉水的水质是否合乎饮用标准：纯水50PPM 以下，矿泉水100-200PPM 之间。洗衣是否洗的干净：检测原水或最后使用水 PPM，数据差不要太大。 检测自来水是否合格：国家标准 50-300PPM。纯酒精：PPM 值大于 0，则表示不纯。洗菜水 PPM 值偏高，说明有化学污染，应引起注意。水果、蔬菜若用水浸泡，用 TDS 笔测其值，其 TDS 值若有偏高，可怀疑有化学污染，应引起重视。泳池游泳过程中可测池水清洁度的变化，用 TDS 笔测其值，深井水示值过高应引起重视。北方硬水含钙镁离子，用 TDS 笔测其值，TDS 值偏高，会结水垢；一般硬水150400。超硬水大于 40
10、0。化肥首次按规定配制后，可用 TDS 笔测其值，用该数字可方便今后配制。 金鱼缸用水，可用 TDS 笔测其值，知其洁净程度。若数值上长噎大，应及时换水。海产养殖用水，可用 TDS 笔测其值，以便今后配制和检测。四、 技术可行性TDS 笔的测量原理实际上是通过测量水的电导率从而间接反映 TDS 值，从物理意义上说，水中溶解物越多，水的TDS 值就越大，水的导电性也越好，其电导率也越大。TDS值与电导率之间不存在线性关系，实际测量统计表明，他们之间数值上约为倍数，即同一时间用 TDS 笔测出的数值大约是电导率测出数值的 1/2。“TDS”是英文，其含义是溶解性总固体，即融于水中的总盐类，因此“T
11、DS”的高低并不代表水质的优劣。参照中华人民共和国卫生部 1985-08-16 发布 1986-10-01 实施中华人民共和国国家标准 UDC GB 5749-85 ，国 TDS 笔的测量原理实际上是通过测量水的电导率从而间接反映 TDS 值，从物理意义上说，水中溶解物越多，水的 TDS值就越大，水的导电性也越好，其电导率也越大。TDS 值与电导率之间不存在线性关系，实际测量统计表明，他们之间数值上约为倍数，即同一时间用 TDS 笔测出的数值大约是电导率测出数值的 1/2。以下是 TDS 计的基本设计思路素材：1、电导率由于水中含有各种溶解盐类，并以离子的形式存在。当水中插入一对电极时，通电之
12、后，在电场的作用下，带电的离子就产生一定方向的移动。水中阴离子移向阳极，使水溶液起导电作用，水的导电能力的强弱程度，就称为电导(或电导度)，用 G 表示。电导反映了水中含盐量的多少，是水的纯净程度的一个重要指标，水越纯，含盐量越少，电阻越大，电导越小，超纯水几乎不能导电。电导是电阻的倒数，即G=L/R式中 R-电阻，单位为欧姆()G-电导，单位西门子(S) 1S=10-3Ms=10-6S因 R=*L/F,代入上式,则得到:G= L/*L/F对于一对固定电极来讲，二极间的距离不变，电极面积也不变，因此 L 与 F 为一个常数。令：J=L/F，J 就称为电极常数，可得到G= L/*L/F =K*L
13、/J式中：K=1/ 就称为电导率，单位为S/cm。1S/cm=10-3m S/cm=10-6 S/cm 电导率 K 的意义就是截面积为 1cm2，长度为 1cm 的导体的电导。当电导常数J=1 时，电导率就等于电导，电导率是不同电解质溶液导电能力的表现。电导率 K，电导 G，电阻率 三者之间的关系如下：K=J*G=1/式中 J 为电极常数，例如：电导率为 S/cm 的高纯水，其电阻率应为：=1/K=1/*10-6=10Mcm2、电导电极为铂黑电极电导电极使用的敏感材料通常为铂，镀铂黑就是在铂表面镀上一层黑色蓬松的金属铂，目的是为了减少极化效应。多孔的铂黑增加了电极的表面积，是电流密度减小，是极化效应变小，电容干扰也降低了。不镀铂黑或镀得不好的铂黑电极，会产生很大的测量误差。铂黑电极存放期间要泡在蒸馏水中不宜干放。如果发现铂黑电极污染或失效，可浸入 10%硝酸或盐酸溶液中二分钟，然后用蒸馏水冲洗干净在测量，铂黑电极也可以重新电镀，但镀铂黑需要一定的要求和经验，镀铂黑镀得好与坏对电极性能有很大影响。
