重金属在线检测预警仪(HM-DMS)
Heavy Metal-Detection and Monitoring System 

重金属原义是指比重大于5的金属，包括金、银、铜、铁、铅等，重金属在人体中累积达到一定程度，会造成慢性中毒，能对人体的肝、肾等器官造成严重的损害，在国家新的饮用水标准中，各类重金属均有高低不等的限值。

尽管在实验室，重金属的检测方法较多，也能够得到满意的检出，但由于缺乏必要的现场原位连续检测、预警设备与相应的应急处理手段，重金属的在线检测与预警工作却一直是困扰各级环保、检测及自来水部门的一个难题。为了解决这一难题，环球安恒（北京）水处理工程有限公司联合中国科学院生态环境研究中心、中国水利水电科学院、北京环球中科水务科技有限公司的相关专家，通过近半年的通力合作和技术攻坚，自主研发出兼具重金属在线检测与水源预警功能的高灵敏重金属在线检测预警仪（HM-DMS）。

仪器原理

重金属在线检测预警仪采用阳极溶出伏安法原理，检测样本中的重金属离子。设备通过上位机软件即可实现重金属的在线检测与预警功能，比传统方法更为快捷。
阳极溶出伏安法是一种灵敏度很高、用于痕量组分的电化学分析法。本设备用汞膜电极代替一般极谱法中的滴汞电极，同样可以得到适用于定量测定的极谱波。在图1a 中，汞电极是阴极，电极上起的是还原反应：
Cd2++2e+Hg─→Cd(Hg)
电解一段时间以后，汞中的Cd已达到一定浓度，让汞膜电极的电位从反方向移动，就得到图1b中 Cd的氧化波。这时电极反应为：           
Cd(Hg)─→Cd2++2e +Hg
金属镉从电极中“溶出”重新氧化为Cd2+回到溶液中。
该技术是成熟的标准电化学技术（参考美国国家环保局标准：US EPA Method 7063 (As) and 7472 (Hg) [SW846]与德国国家标准：DIN 38 406, part 16, Zn, Cd, Pb, Cu, Tl, Ni, Co）。目前经证明可用阳极（或阴极）溶出伏安法测定的元素有40种左右(图2 )。

 

主要特点

• 应用范围广泛
  本设备可应用于自来水监测部门、环境监测部门的重金属在线检测及预警工作。另外通过选择仪器配件，该仪器可以将颗粒态重金属转化为溶解态分项检出得以完善重金属的在线预警功能，同时也可以高效的用于底泥污染、生态效应、环境污染修复等不同要求时的在线监测分析，为相关部门提供决策支持。
• 现场操作简便
  重金属在线检测预警仪的采用以龙芯为核心的控制系统，配备LCD数字化图形显示。系统采用可触摸式液晶屏进行控制，便于用户现场操作。
• 数据传输便捷
  系统提供有线、无线、wifi等多种通讯方式（无线方式需另配手机卡），能够适应各种环境下的数据通讯。
  
  图3. HM-DMS数据传输系统示意图

 

• 运行安全稳定
  系统对时间、各设定参数进行修改，自动记录数据采集的日志，便于全面管理数据。系统控制其具有密码保护功能，可防止误操作。设备控制主机内置独立电源，在断电及非正常关机后可保持至少30min内设定参数、方法不丢失。
• 系统维护简单
  仪检测时需要耗材，包括电镀液、电解液、标准液等。加满一次能满足1000次实验的要求。如果每小时进行一次实验，大约30天进行一次维护，免去经常维护的麻烦。

技术指标

• 检测范围：
  Tl：0.05ppb - 50ppb         Zn：10 ppb - 10ppm
  Cd：0.1ppb - 10ppm          Pb：1ppb - 10ppm
  Cu：1ppb - 10ppm
• 检测精度：±10% at 1ppb
• 测定周期：40min/周期，周期内进行水样测定，浓度计算及预警判定工作
• 校准：采用人工标样校准法，校准周期为30天（即进行系统维护时进行人工校准既可）

安装条件

• 站房安装至少需要2×2×2米的空间
• 当使用有限网路通讯方式时，应具备远程控制和传输的条件。使用无线传输时需另配手机卡
• 电源:交流220V，100A，检测仪和空调分项使用
• 上下水：被检测水源和设备排水的下水道，应尽量接近设备。
• 水源：被检测水源要求浊度小于10NTU，超过时需自行进行前处理或选购配套前处理设备。
• 工作环境：温度0-40℃，湿度20-80%

操作及运行

• 根据说明书，安装设备所需各种试剂瓶、纯水及废液桶。（标准样品瓶内位重金属标准样，剧毒！）
• 按照说明书接好仪器的水、电路，保证水路流动方向正确，连接仪器数据传输装置。开启电源前认真检查设备的电路、水路。
• 开启在线设备的信号传输装置。
• 按照说明书进行仪器设置，进行检测并按时进行设备维护及试剂更换。